Dacă doriți să vă faceți propriul scaner 3D, primul pas este să găsiți o cameră web. Dacă îl aveți, costul întregului proiect va costa 40-50 de dolari. Scanarea 3D pe desktop a făcut progrese mari în ultimii ani, dar are încă limitări majore. Hardware-ul tehnicii este construit pe baza unui anumit volum și rezoluție de scanare. Puteți obține rezultate bune numai dacă subiectul îndeplinește cerințele de fotografiere și rezoluția.
Cum funcționează filmarea 3D
Fotogrammetria folosește un set de fotografii 2D convenționale realizate din toate direcțiile în jurul unui obiect. Dacă un punct de pe un obiect poate fi văzut pe cel puțin trei imagini, locația sa poate fi triangulată și măsurată în trei dimensiuni. Prin identificarea și calcularea locației a mii sau chiar milioane de puncte, software-ul poate crea o reproducere extrem de precisă.
Spre deosebire de un scaner hardware, acest proces nu are limite de dimensiune sau rezoluție. Dacă puteți face o fotografie a unui obiect, îl puteți scana:
- Factorul limitator înfotogrammetria este calitatea fotografiilor și, prin urmare, priceperea fotografului.
- Fotografiile trebuie să fie clar vizibile și clar focalizate.
- De asemenea, ar trebui plasate în jurul obiectului, astfel încât fiecare parte a acestora să fie acoperită.
Fără un scaner 3D, puteți realiza doar o imagine 3D a obiectelor mari. Articolele mici nu pot fi scanate. Pentru a înțelege acest lucru mai în detaliu, vom analiza conceptul de fotogrammetrie.
Ce este fotogrammetria și cum afectează aceasta afișarea obiectelor?
Fotogrammetria este știința de a efectua măsurători din fotografii, în special pentru a reconstrui poziția exactă a punctelor de suprafață. De asemenea, poate fi folosit pentru a reconstrui traseele de mișcare ale punctelor de ancorare desemnate pe orice obiect în mișcare, componentele acestuia și în imediata apropiere a mediului.
Pe scurt, vă oferă posibilitatea de a crea o grilă 3D din mai multe fotografii comparând asemănările dintre imagini și triangulandu-le în spațiul 3D.
Fotogrammetria există de ceva vreme, dar abia când Autodesk a intrat în programul său beta Memento, lucrurile au început să funcționeze. Memento a fost redenumit ReMake când a părăsit faza beta. Sună a magie, nu? Ei bine, nu este magie, este realitate. Acum oricine poate face scanare 3D fără a cheltui sute pe un scaner. Chiar și scanerele 3D open source la prețuri accesibile necesită destul de multe cunoștințe pentru a le face să funcționeze corect. DINoricine poate obține ceea ce dorește cu fotogrammetrie.
Turntable - a doua etapă a creării unui scaner
Tot ce ai nevoie pentru a-ți crea propriul scaner 3D este smartphone-ul tău, căștile incluse și un player. Iată cum funcționează: rotiți manivela și pentru fiecare rotire completă a platanului, camera telefonului este declanșată de volumul căștilor de 50 de ori.
Ușor! Transferați fotografiile pe computer și apoi utilizați Autodesk ReMake pentru a face minuni. Este uimitor, dar nu numai că este bun la rețea, ci oferă și instrumente pentru a ajusta rețeaua, a repara găurile, a alinia, a se pregăti pentru imprimarea 3D sau a servi ca formă de sistem ca resursă 3D pentru jocuri sau randări!
Ei bine, având în vedere că Apple a eliminat mufa pentru căști pentru iPhone 7 și versiuni ulterioare, va fi folosită o versiune actualizată a scanerului creat. Se bazează pe principiul lucrului la un declanșator pentru o cameră Bluetooth. Aceasta va înlocui necesitatea unei mufe pentru căști.
- Scanarea fotogrammetrică de în altă calitate necesită fotografii de în altă calitate ale subiectului din toate unghiurile.
- Cea mai ușoară abordare de a scana lucruri mici este să rotiți obiectul în timp ce fotografiați.
- Pentru a face acest lucru, scanerul folosește un motor pas cu pas controlat de placa Arduino.
- Stepper-ul rotește obiectul cu o sumă fixă, iar apoi LED-ul cu infraroșu se stinge într-o serie de blițuri complicate, care imită telecomanda fără fir a unei camere.
Ecran LCD cu un set de butoanepermite utilizatorului să controleze Arduino. Folosind butoanele, utilizatorul poate selecta numărul de fotografii care trebuie făcute pe revoluție. Un scaner 3D DIY de în altă calitate poate funcționa în modul automat, în care face o fotografie, avansează motorul pas cu pas și îl repetă până când completează o revoluție completă.
Există și un mod manual în care fiecare apăsare a butonului face o fotografie, mișcă butonul de jog și așteaptă. Acest lucru este util pentru scanarea detaliilor. Scanerul 3D se concentrează pe cadrul care încadrează imaginea.
Software suplimentar
Când software-ul de fotogrammetrie detectează o caracteristică dintr-o fotografie, încearcă să găsească acea caracteristică în alte imagini și înregistrează locația pe toate imaginile care apar.
- Dacă obiectul face parte dintr-un obiect care se rotește, obținem date bune.
- Dacă caracteristica detectată este în fundal și nu se mișcă în timp ce restul obiectului este scanat, ar putea rupe continuumul spațiu-timp, cel puțin în ceea ce privește software-ul dvs.
Există două soluții:
- Unul dintre ele mișcă camera în jurul subiectului pentru a menține fundalul sincronizat cu mișcarea. Acest lucru este bun pentru obiectele mari, dar este mult mai greu să automatizezi procesul.
- O soluție mai ușoară este să lăsați fundalul neatins. Acest lucru este mai ușor de făcut pentru obiectele mici. Adaugă la asta dreptuliluminat și sunteți pe drumul spre fundaluri fără caracteristici.
Un alt sfat este să vă supraexpuneți imaginile cu o oprire sau două. Acest lucru vă permite să capturați mai multe detalii în umbra subiectului în timp ce separați fundalul, astfel încât orice obiecte de fundal rămase să dispară într-un alb strălucitor.
- „Arduino”. Are pini care nu sunt acoperiți de ecranul LCD, ceea ce facilitează conectarea.
- SainSmart 1602 LCD Shield care are un afișaj și câteva butoane pentru a controla scanerul.
- Driver motor pas cu pas (Easy Driver).
Motorul pas cu pas NEMA 17 va roti obiectul scanat. Cu un motor pas cu pas mare (cu driver și sursă de alimentare adecvate), acest scaner 3D DIY de în altă calitate ar putea mări scanarea. LED-ul IR de 950 nm declanșează camera. Unele modele populare de scanere 3D portabile se bazează pe acest principiu. Puteți repeta procesul de construcție cu propriile mâini. Oferim mai multe opțiuni din care să alegeți.
Spinscan de Tony Buzer: baza tuturor scanerelor
În 2011, geniul imprimării 3D Tony Buzer a lansat Spinscan. Acesta este un scaner 3D de casă open source bazat pe un laser și o cameră digitală. Mai târziu, MakerBot a folosit idei de la Spinscan pentru a crea scanerul cu sursă închisă Digitizer.
FabScan
FabScan a început ca un proiect de absolvire și de atunci a fost adoptat de o comunitate mică care continuă să lucreze la îmbunătățirea caracteristicilor sale. FabScan funcționează ca multe alte scanere laser, dar este ajutat de o carcasă încorporată care ajută la uniformizarea nivelurilor de lumină, prevenind distorsiunile la scanare.
VirtuCube
O metodă alternativă pentru scanerele laser este scanerul cu lumină structurată. Folosind un picoproiector în loc de laser, VirtuCube poate fi creat cu ușurință cu câteva piese imprimate și electronice de bază. Întregul sistem poate fi plasat într-o cutie de carton pentru a preveni alte surse de lumină să provoace erori de imprimare.
Două noi scanere laser open source interesante au fost deja lansate: BQ Cyclop și Murobo Atlas.
BQ - sistem de scanare laser
Compania spaniolă de electronice de consum BQ a anunțat scanerul 3D Cyclop la CES. Cyclop folosește două niveluri de linie laser, o cameră web USB standard și controler personalizat Arduino de la BQ. BQ a scris propria sa aplicație de scanare numită Horus. Deși rapoartele spun că Cyclop nu este încă disponibil, BQ spune că va fi mai târziu în acest an.
„Atlas” este un proiect dezvoltat care necesită îmbunătățiri
Scanerul 3D al lui Murobo caută în prezent fonduri pe Kickstarter. La fel ca Spinscan, Digitizer și Cyclop, Atlas utilizează module de linii laser și o cameră web pentru a scana un obiect pe o platformă rotativă. Atlas înlocuiește Arduino Raspberry Pi pentru a integra controlul și captura într-un dispozitiv. La fel ca Cyclop, creatorul Atlas promite că va fi un proiectsursa deschisa. Seturile de 129 USD s-au epuizat, dar unele rămân la 149 USD și 209 USD.
În 2019, compania își propune să lanseze un scaner 3D bazat pe smartphone, care nu numai că va afișa vizibilitatea de fundal, ci și va focaliza atunci când captează o imagine. În America, noutățile DIY sunt uimitoare. Dacă nu știi cum să faci un scanner 3D, folosește versiunea neterminată a lui Atlas. Există o funcționalitate destul de clară, iar dezvoltatorii trebuie doar să flasheze dispozitivul și să asigure funcționarea acelor funcții pe care doresc să le vadă ca rezultat.
CowTech Ciclop: nou model de mașină multifuncțională
Prețul crește până la 160 USD (în funcție de dacă imprimați sau nu piese 3D). Compania are sediul in SUA. Rezoluția imaginilor finite ajunge la 0,5 mm. Volumul maxim de scanare: 200 × 200 × 205 mm. BQ a stat la baza unui kit de scaner 3D DIY pentru o imprimantă 3D. Cu propriile mâini, puteți modifica versiunea modelului pentru a crea imagini în spațiu cu patru dimensiuni.
CowTech Engineering a folosit fonduri conduse de BQ pentru a oferi valoare unică modelului actualizat. Oportunități noi:
- evaluare a mediului,
- captură de fundal,
- afișaj cu lentile în stil invers.
Fidel mișcării open source, Cowtech a lansat o campanie Kickstarter pentru a strânge bani pentru a lansa o versiune de producție a originalului, Ciclop CowTech. Echipa și-a stabilit un obiectiv în alt de a strânge 10.000 de dolari, dar a fost întâmpinată cu surpriză șiîncântat când comunitatea a reușit să strângă 183.000 de dolari. Se naște setul de cameră 3D și scaner pentru telefon CowTech Ciclop.
Deci, care este diferența dintre versiunea CowTech și versiunea BQ DIY?
CowTech Ciclop folosește în continuare software-ul Horus 3D, deoarece este un magazin fantastic pentru scanarea obiectelor 3D. Cu toate acestea, diferențele constă într-un design ușor diferit, pe care echipa l-a dezvoltat câteva zile, astfel încât piesele să poată fi imprimate 3D pe orice imprimantă 3D FDM.
Aceleași spații libere pot fi folosite pentru a dezvolta dispozitive cu propriile mâini. Scanerele și imprimantele 3D ale companiei au doar un volum mic de construcție, așa că CowTech a proiectat piese care pot fi imprimate pe orice imprimantă cu un volum de construcție de 115×110×65 mm, care se găsește în aproape toate imprimantele 3D.
Ciclop de la CowTech:
- Aici există suporturi reglabile pentru laser.
- CowTech DIY folosește acril tăiat cu laser.
BQ Ciclop:
- Modelele folosesc tije filetate.
- Nu există acrilic tăiat cu laser.
Nu este mare lucru, iar scanerele încă arată destul de asemănător, dar CowTech a intenționat doar să îmbunătățească designul existent, nu să-l reformeze. CowTech vinde un Ciclop gata de scanare pentru 159 USD pe site-ul lor. Una peste alta, este un scaner 3D DIY ieftin, foarte eficient pentru scanarea 3D cu triangulare laser.
Mașini rotative și mese pentru crearea de scanere
- Telefon mobilechipat cu tehnologie de scanare 3D DIY: fotogrammetrie - caracteristică tehnologică prezentă.
- Preț: imprimare gratuită de dvs. (deși materialele vor costa aproximativ 30 USD).
- Acest scaner 3D DIY va fi destul de ușor de creat. Dave Clark, un producător britanic, s-a asigurat că modelele pot fi demontate chiar înainte de începerea vânzărilor. Piesele de schimb vor fi folosite pentru a construi alte scanere.
Acest lucru se datorează faptului că se bazează pe fotogrammetrie, nu pe triangulație laser și este compatibil cu smartphone-ul tău! Puteți descărca fișierul imprimabil 3D pentru a sincroniza dispozitivele.
Cu propriile mâini, un scanner 3D poate fi realizat din mijloace improvizate. Trebuie doar să ai încredere în creatorii DIY 3D. Un dispozitiv simplu transformă instantaneu iPhone-ul sau Android-ul într-un scanner 3D, conectându-l la acest player. Apoi, folosind căști și o cameră a telefonului, face peste 50 de fotografii ale obiectului, care vor fi scanate pe măsură ce placa turnantă se rotește.
După ce ați realizat aceste imagini, le puteți încărca într-un program precum Autodesk ReCap pentru a transforma fotografiile într-un fișier 3D complet.
În general, acesta este un proiect creativ fantastic și un scaner 3D bricolaj excelent pentru persoanele cu buget redus.
Scaner 3D Microsoft Kinect
Este chiar mai mic la doar 99 USD (dar nu se mai vinde, deși Kinect V2 este încă disponibil pe Xbox One). Sloganul companiei este: „Fă-ți propriul scaner 3D de la Kinect și surprinde-ți prietenii.
Deși Microsoft a răspuns cererii creând propria sa aplicație de scanare 3D pentru scanerul Kinect, există o serie de opțiuni terță parte care ar putea fi de preferat. Acestea includ:
- Skanect, produs de Occupital, care vinde și un senzor de textură.
- ReconstructMe. Acesta oferă un set de instrumente care vă permit să efectuați scanare 3D pentru mai puțin de 100 USD.
Rezultatele nu sunt fantastice, dar pentru un astfel de preț este destul de acceptabil. S-a dovedit a fi inferioară protogrammetriei tradiționale în calitate, mai ales în detalii fine, cum ar fi modelele mici, cum ar fi dinții de rechin. Totuși, pentru scanerele 3D începători, acesta este un produs fantastic de nivel de intrare, mai ales că este posibil să aveți deja unul pentru Xbox 360.
Înainte de a crea un scaner
Există multe camere pe care le poți folosi. Desigur, pentru a ști cum să faci un scaner 3D de pe telefonul tău cu propriile mâini, trebuie să calculezi ce este necesar pentru asta. Dacă intenționați să utilizați Pi Scan pentru a vă controla camerele, atunci ar trebui să utilizați Canon PowerShot ELPH 160. Dar dacă utilizați orice altă configurație, iată câteva recomandări generale pentru camere:
- De câți megapixeli aveți nevoie? Măsurați elementele pe care urmează să le scanați. Vizualizați cea mai mare dimensiune medie (nu alegeți cele mai mari valori aberante). De exemplu, majoritatea manualelor au 22,86×27,94 cm. Acum înmulțiți această dimensiune cu PPI (pixeli pe centimetru) pe care intenționați să-l capturați. 300-acesta este un minim sigur, deși nu poți greși dacă apuci mai mult. Deci, în exemplul nostru - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Avem nevoie de o imagine de cel puțin 2700 × 3300=8.910.000 pixeli, sau aproximativ 9 megapixeli.
- De ce control aveți nevoie? Dacă doar scanați o singură carte sau doar scanați un articol pentru conținutul său informațional (spre deosebire de încercarea de a captura aspectul real), nu aveți nevoie de fotografii foarte bune. Dacă setările de iluminare sau de cameră se schimbă de la o fotografie la alta, veți obține totuși rezultate bune.
- Viteza de expunere - diafragma ISO pentru balansul de alb.
- Bliț activat/dezactivat. Orice procesare personalizată a imaginii (claritate, îmbunătățire a culorilor etc.).
- Focus (în mod ideal, capacitatea de a bloca focalizarea).
- Compensarea expunerii.
- Mărire - majoritatea DSLR-urilor permit toate aceste tipuri de control; pentru camere compacte, numai camere Canon Powershot care acceptă CHDK. Vă permit să controlați toți acești parametri.
Depinde mult de buget. Scanerele se vând la același preț ca și camerele foto. Dacă vrei să faci totul singur, atunci bugetul este limitat. Acordați atenție segmentului accesibil al pieței de optică și piese de schimb.
- Prima dificultate întâlnită în construirea unui scaner laser 3D este găsirea unei platforme rotative. În același timp, trebuie controlat doar cu ajutorul MatLab. În loc să cheltuiți mulți bani sau timp, puteți cumpăraMotor pas cu pas 28BYJ-48-5V cu placă pentru modulul de testare ULN2003.
- În continuare, lipiți platforma de arborele motorului pas cu pas și plasați-o în canelura din interiorul suportului. Platforma ar trebui să fie la același nivel cu „marmura”, dar rețineți că, cu cât este mai ieftină, cu atât diametrele mai inconsecvente pot face ca lucrurile să nu fie egale.
- Dacă aveți o metodă de a obține o rotație precisă care poate fi controlată în Mat Lab, configurați camera la orice distanță și înălțime, precum și linia laser din stânga sau din dreapta camerei și a platanului. Unghiul laserului ar trebui să fie optim pentru a acoperi cea mai mare parte a platoului, dar nimic nu trebuie să fie exact, ne vom ocupa de diferența de scară a modelului în cod.
- Cea mai importantă parte pentru o funcționare corectă este calibrarea camerei. Folosind setul de instrumente MatLab, puteți obține distanța focală exactă și centrul optic al camerei cu o precizie de 0,14 pixeli.
Rețineți că modificarea rezoluției camerei va schimba valorile procesului de calibrare. Principalele valori pe care le căutăm sunt distanța focală, măsurată în unități de pixeli, și coordonatele pixelilor centrului optic al planului imaginii.
Cele mai multe camere compacte ieftine nu au o interfață software. Acestea pot fi acționate numai manual sau mecanic. Dar o echipă de voluntari a dezvoltat un software care vă permite să controlați și să configurați de la distanță camerele compacte Canon. Acest software este numitCHDK.
- CHDK este descărcat pe cardul SD, care este apoi introdus în cameră.
- Când camera pornește, CHDK pornește automat.
- Deoarece CHDK nu face niciodată modificări permanente asupra camerei, puteți oricând să eliminați cardul SD CHDK dedicat pentru funcționarea normală a camerei.
CHDK este o condiție prealabilă esențială pentru controlerele software enumerate mai jos. Controlerele rulează pe un PC sau Raspberry Pi și comunică cu software-ul CHDK care rulează pe camere prin USB. Când utilizați alte tipuri de camere ieftine, singura opțiune de control este un fel de pornire mecanică sau manuală prin intermediul programelor de instalare, așa cum se arată mai sus.
