Ако искате да направите свой собствен 3D скенер, първата стъпка е да намерите уеб камера. Ако го имате, цената на целия проект ще струва 40-50 долара. Настолното 3D сканиране постигна големи крачки през последните години, но все още има големи ограничения. Хардуерът на техниката е изграден на базата на определен обем и разделителна способност на сканиране. Можете да получите добри резултати само ако вашият обект отговаря на изискванията за снимане и разделителна способност.
Как работи 3D снимането
Фотограметрията използва набор от конвенционални 2D снимки, направени от всички посоки около обект. Ако точка върху обект може да се види на поне три изображения, местоположението му може да бъде триангулирано и измерено в три измерения. Чрез идентифициране и изчисляване на местоположението на хиляди или дори милиони точки, софтуерът може да създаде изключително точно възпроизвеждане.
За разлика от хардуерния скенер, този процес няма ограничения за размер или разделителна способност. Ако можете да направите снимка на обект, можете да го сканирате:
- Ограничаващият фактор вфотограметрията е качеството на снимките и следователно умението на фотографа.
- Снимките трябва да са ясно видими и ясно на фокус.
- Те също трябва да бъдат поставени около обекта, така че всяка част от тях да бъде покрита.
Без 3D скенер можете да правите само 3D изображение на големи обекти. Малките елементи не могат да бъдат сканирани. За да разберем това по-подробно, ще анализираме концепцията за фотограметрия.
Какво е фотограметрията и как влияе върху показването на обекти?
Фотограметрията е науката за вземане на измервания от снимки, особено за възстановяване на точната позиция на повърхностните точки. Може също да се използва за реконструиране на пътищата на движение на определени точки за закрепване върху всеки движещ се обект, неговите компоненти и в непосредствена близост до околната среда.
Накратко, той ви дава възможност да създавате 3D мрежа от множество снимки, като сравнявате приликите между изображенията и ги триангулирате в 3D пространство.
Фотограметрията съществува от известно време, но едва когато Autodesk скочи в своята бета програма Memento, нещата започнаха да работят. Memento беше преименуван на ReMake, когато излезе от бета фазата. Звучи като магия, нали? Е, това не е магия, това е реалност. Сега всеки може да прави 3D сканиране, без да харчи стотици за скенер. Дори достъпните 3D скенери с отворен код изискват доста познания, за да ги накарат да работят правилно. ОТвсеки може да получи това, което иска с фотограметрия.
Грамофон - вторият етап на създаване на скенер
Всичко, от което се нуждаете, за да създадете свой собствен 3D скенер, е вашият смартфон, включени слушалки и плейър. Ето как работи: завъртате манивелата и за всяко пълно завъртане на грамофона, камерата на телефона се задейства от силата на звука на слушалките 50 пъти.
Лесно! Прехвърлете снимки на компютъра си и след това използвайте Autodesk ReMake, за да правите чудеса. Удивително е, но не само е добър в окото, но също така предоставя инструменти за настройване на мрежата, поправяне на дупки, подравняване, подготовка за 3D печат или служи като системна форма като 3D ресурс за игри или изобразяване!
Е, като се има предвид, че Apple премахна жака за слушалки за iPhone 7 и по-нови версии, ще се използва актуализирана версия на създаването на скенера. Той се основава на принципа на работа на спусък за Bluetooth камера. Това ще замени нуждата от жак за слушалки.
- Висококачественото фотограметрично сканиране изисква висококачествени снимки на обекта от всички ъгли.
- Най-лесният подход за сканиране на малки неща е да завъртите обекта, докато снимате.
- За да направи това, скенерът използва стъпков двигател, управляван от платката Arduino.
- Степерът завърта обекта с фиксирано количество и след това инфрачервеният светодиод изгасва в ужасно сложна серия от светкавици, които имитират безжичното дистанционно управление на камерата.
LCD дисплей с набор от бутонипозволява на потребителя да контролира Arduino. С помощта на бутоните потребителят може да избере броя на снимките, които да бъдат направени на оборот. Висококачественият 3D скенер „Направи си сам“може да работи в автоматичен режим, при който прави снимка, придвижва напред стъпковия мотор и го повтаря, докато завърши пълен оборот.
Има и ръчен режим, при който всяко натискане на бутона прави снимка, премества джог диска и изчаква. Това е полезно за сканиране на детайли. 3D скенерът се фокусира върху рамката, рамкираща изображението.
Допълнителен софтуер
Когато софтуерът за фотограметрия открие характеристика в снимка, той се опитва да намери тази характеристика в други изображения и записва местоположението на всички изображения, които се появяват.
- Ако обектът е част от въртящ се обект, получаваме добри данни.
- Ако откритата функция е на заден план и не се движи, докато останалата част от обекта се сканира, това може да наруши континуума пространство-време, поне що се отнася до вашия софтуер.
Има две решения:
- Един от тях движи камерата около обекта, за да поддържа фона в синхрон с движението. Това е добре за големи обекти, но е много по-трудно да се автоматизира процеса.
- По-лесно решение е да оставите фона недокоснат. Това е по-лесно да се направи за малки предмети. Добавете към това дяснотоосветление и сте на път към безликия фон.
Друг съвет е да преекспонирате изображенията си с едно-две спиране. Това ви позволява да улавяте повече детайли в сянката на обекта, докато отделяте фона, така че всички останали фонови обекти да изчезнат в брилянтно бяло.
- "Arduino". Има щифтове, които не са покрити от LCD екрана, което го прави лесен за свързване.
- SainSmart 1602 LCD Shield, който има дисплей и някои бутони за управление на скенера.
- Шофьор на стъпков двигател (Лесен драйвер).
Стъпковият двигател NEMA 17 ще завърти сканирания обект. С голям стъпков двигател (с подходящ драйвер и захранване), този висококачествен 3D скенер "Направи си сам" може да увеличи сканирането. 950 nm IR LED задейства камерата. Някои популярни модели ръчни 3D скенери се основават на този принцип. Можете да повторите процеса на изграждане със собствените си ръце. Предлагаме няколко опции за избор.
Spinscan от Тони Бюзър: основата на всички скенери
През 2011 г., гений за 3D печат Тони Бюзър пусна Spinscan. Това е домашен 3D скенер с отворен код, базиран на лазер и цифров фотоапарат. По-късно MakerBot използва идеи от Spinscan, за да създаде дигитайзерния скенер с затворен код.
FabScan
FabScan стартира като дипломен проект и оттогава е приет от малка общност, която продължава да работи за подобряване на функциите си. FabScan работи като много други лазерни скенери, но се подпомага от вграден корпус, който помага за изравняване на нивата на светлина, предотвратявайки изкривяването при сканиране.
VirtuCube
Алтернативен метод за лазерни скенери е структурираният светлинен скенер. Използвайки пико проектор вместо лазер, VirtuCube може лесно да бъде създаден с няколко отпечатани части и основна електроника. Цялата тази система може да бъде поставена в картонена кутия, за да не се допускат други източници на светлина да причиняват печатни грешки.
Два вълнуващи нови лазерни скенера с отворен код вече са пуснати: BQ Cyclop и Murobo Atlas.
BQ - система за лазерно сканиране
Испанската компания за потребителска електроника BQ обяви 3D скенера Cyclop на CES. Cyclop използва две нива на лазерна линия, стандартна USB уеб камера и персонализирания контролер Arduino на BQ. BQ е написал свое собствено приложение за сканиране, наречено Horus. Докато в докладите се казва, че Cyclop все още не е наличен, BQ казва, че ще бъде по-късно тази година.
"Атлас" е разработен проект, който изисква подобрения
3D скенерът на Murobo в момента търси средства в Kickstarter. Подобно на Spinscan, Digitizer и Cyclop, Atlas използва лазерни линейни модули и уеб камера за сканиране на обект на въртяща се платформа. Atlas заменя Arduino Raspberry Pi, за да интегрира контрол и улавяне в устройство. Подобно на Cyclop, създателят на Atlas обещава, че ще бъде проектотворен код. Комплектите от $129 са разпродадени, но някои остават на $149 и $209.
През 2019 г. компанията има за цел да пусне базиран на смартфон 3D скенер, който не само ще показва видимост на фона, но и ще изгражда фокус при заснемане на изображение. В Америка, DIY новостите са невероятни. Ако не знаете как да направите 3D скенер, използвайте недовършената версия на Atlas. Има доста ясна функционалност и разработчиците трябва само да флашнат устройството и да осигурят работата на онези функции, които искат да видят като резултат.
CowTech Ciclop: нов модел многофункционална машина
Цената достига до $160 (в зависимост от това дали печатате 3D части или не). Компанията е базирана в САЩ. Резолюцията на готовите изображения достига 0,5 мм. Максимален обем на сканиране: 200 × 200 × 205 mm. BQ формира основата на комплекта за 3D скенер "Направи си сам" за 3D принтер. Със собствените си ръце можете да модифицирате версията на модела, за да създавате изображения в четириизмерно пространство.
CowTech Engineering използва средства, водени от BQ, за да даде уникална стойност на актуализирания модел. Нови възможности:
- преглед на околната среда,
- заснемане на фона,
- изображение на обектива в обратен стил.
Вярна на движението с отворен код, Cowtech стартира кампания на Kickstarter, за да събере пари за стартиране на производствена версия на оригинала, Ciclop CowTech. Екипът си постави висока цел да събере $10 000, но беше посрещнат с изненада идоволен, когато общността успя да събере $183 000. Роден е комплектът CowTech Ciclop DIY 3D камера и скенер за телефон.
И така, каква е разликата между версията CowTech и версията BQ DIY?
CowTech Ciclop все още използва Horus 3D софтуер, тъй като е фантастичен магазин за 3D сканиране на обекти. Разликите обаче се крият в малко по-различен дизайн, който екипът прекара няколко дни в разработването, така че частите да могат да бъдат 3D отпечатани на всеки FDM 3D принтер.
Същите заготовки могат да се използват за разработване на устройства със собствените си ръце. 3D скенерите и принтерите на компанията имат само малък обем на изработка, така че CowTech е проектирал части, които могат да бъдат отпечатани на всеки принтер с обем на изграждане от 115×110×65 mm, който се намира в почти всички 3D принтери.
Ciclop от CowTech:
- Тук има регулируеми лазерни държачи.
- CowTech DIY използва лазерно изрязан акрил.
BQ Ciclop:
- Моделите използват пръти с резба.
- Няма лазерно изрязан акрил.
Няма голяма работа и скенерите все още изглеждат доста сходни, но CowTech има за цел само да подобри съществуващия дизайн, а не да го реформира. CowTech продава готов за сканиране Ciclop за $159 на своя уебсайт. Като цяло това е страхотен евтин 3D скенер DIY, много ефективен за 3D сканиране с лазерна триангулация.
Ротационни машини и маси за създаване на скенери
- Мобилен телефоноборудван с технология за 3D скенер "Направи си сам": фотограметрия - налице е технологична функция.
- Цена: Безплатен печат от вас (въпреки че материалите ще струват около $30).
- Този 3D скенер DIY ще бъде доста лесен за създаване. Дейв Кларк, британски производител, се погрижи моделите да бъдат разглобени още преди началото на продажбите. Резервни части ще се използват за изграждане на други скенери.
Това е така, защото се основава на фотограметрия, а не на лазерна триангулация и е съвместим с вашия смартфон! Можете да изтеглите файла за 3D печат, за да синхронизирате устройства.
Със собствените си ръце може да се направи 3D скенер от импровизирани средства. Просто трябва да се доверите на създателите на DIY 3D. Просто устройство незабавно превръща вашия iPhone или Android в 3D скенер, като го свързва към този плейър. След това, използвайки слушалки и камера на телефона, той прави над 50 снимки на обекта, които ще бъдат сканирани, докато грамофона се върти.
След като направите тези изображения, можете да ги заредите в програма като Autodesk ReCap, за да превърнете снимките в пълен 3D файл.
Като цяло това е фантастичен творчески проект и страхотен 3D скенер DIY за хора с ограничен бюджет.
3D скенер на Microsoft Kinect
Той е дори по-нисък от само $99 (но вече не се продава, въпреки че Kinect V2 все още се предлага на Xbox One). Слоганът на компанията е: „Направете свой собствен 3D скенер от Kinect и изненадайте приятелите си.
Докато Microsoft отговори на търсенето, като създаде свое собствено приложение за 3D сканиране за скенера Kinect, има редица опции на трети страни, които може да са за предпочитане. Те включват:
- Skanect, произведен от Occupital, който също продава сензор за текстура.
- ReconstructMe. Той предоставя набор от инструменти, които ви позволяват да извършвате 3D сканиране за по-малко от $100.
Резултатите не са фантастични, но за такава цена е доста приемливо. Доказано е, че е по-ниско от традиционната протограметрия по качество, особено на фини детайли, като например при малки модели като зъби на акула. Все пак за начинаещи 3D скенери това е фантастичен продукт от начално ниво, особено след като може би вече имате такъв за Xbox 360.
Преди създаване на скенер
Има много камери, които можете да използвате. Разбира се, за да знаете как да направите 3D скенер от телефона си със собствените си ръце, трябва да изчислите какво е необходимо за това. Ако планирате да използвате Pi Scan за управление на вашите камери, тогава трябва да използвате Canon PowerShot ELPH 160. Но ако използвате друга настройка, ето някои общи препоръки за камерата:
- Колко мегапиксела са ви необходими? Измерете елементите, които предстои да сканирате. Стремете се към най-големия среден размер (не избирайте най-големите отклонения). Например повечето учебници са 22,86×27,94 см. Сега умножете този размер по PPI (пиксела на сантиметър), който възнамерявате да заснемете. 300-това е безопасен минимум, въпреки че не можете да сбъркате, ако вземете повече. И така, в нашия пример - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Нуждаем се от изображение с най-малко 2700 × 3300=8 910 000 пиксела, или около 9 мегапиксела.
- Какъв контрол ви трябва? Ако сканирате само една книга или сканирате само елемент за неговото информационно съдържание (за разлика от опитите да уловите действителния външен вид), нямате нужда от много добри снимки. Ако настройките на осветлението или камерата се променят от кадър на кадър, пак ще получите добри резултати.
- Скорост на затвора - ISO бленда за баланс на бялото.
- Включване/изключване на светкавицата. Всяка персонализирана обработка на изображения (заточване, подобряване на цвета и т.н.).
- Фокус (в идеалния случай възможността за заключване на фокуса).
- Компенсация на експозицията.
- Увеличение - повечето DSLR-и позволяват целия този вид контрол; за компактни фотоапарати, само камери Canon Powershot, които поддържат CHDK. Те ви позволяват да контролирате всички тези параметри.
Много зависи от бюджета. Скенерите се продават на същата цена като камерите. Ако искате да направите всичко сами, тогава бюджетът е ограничен. Обърнете внимание на достъпния сегмент на пазара на оптика и резервни части.
- Първата трудност, срещана при изграждането на 3D лазерен скенер, е намирането на въртяща се платформа. В същото време трябва да се контролира само с помощта на MatLab. Вместо да харчите много пари или време, можете да купите28BYJ-48-5V стъпков двигател с ULN2003 модул за тестване на задвижване.
- След това залепете платформата към вала на стъпковия двигател и я поставете в жлеба вътре в държача. Платформата трябва да е изравнена с "мрамора", но имайте предвид, че колкото по-евтино е, толкова по-непостоянни диаметри могат да направят нещата да не се изравняват.
- Ако имате метод за прецизно завъртане, който може да се контролира в Mat Lab, настройте камерата на произволно разстояние и височина, както и лазерната линия отляво или отдясно на камерата и грамофона. Ъгълът на лазера трябва да е оптимален, за да покрие по-голямата част от грамофона, но нищо не трябва да е точно, ние ще се справим с разликата в мащаба на модела в кода.
- Най-важната част за правилната работа е калибрирането на камерата. Използвайки комплекта инструменти за компютърно зрение MatLab, можете да получите точното фокусно разстояние и оптичния център на камерата с точност от 0,14 пиксела.
Имайте предвид, че промяната на разделителната способност на камерата ще промени стойностите на процеса на калибриране. Основните стойности, които търсим, са фокусното разстояние, измерено в пикселни единици, и пикселните координати на оптичния център на равнината на изображението.
Повечето евтини компактни фотоапарати нямат софтуерен интерфейс. Те могат да се управляват само ръчно или механично. Но екип от доброволци е разработил софтуер, който ви позволява дистанционно да управлявате и конфигурирате компактните камери на Canon. Този софтуер се наричаCHDK.
- CHDK се изтегля на SD картата, която след това се поставя в камерата.
- Когато камерата се стартира, CHDK се стартира автоматично.
- Тъй като CHDK никога не прави постоянни промени в камерата, винаги можете просто да премахнете специалната CHDK SD карта за нормална работа на камерата.
CHDK е основна предпоставка за изброените по-долу софтуерни контролери. Контролерите работят на компютър или Raspberry Pi и комуникират със софтуера CHDK, работещ на камерите чрез USB. Когато използвате други видове евтини камери, единствената опция за контрол е някакъв вид механично или ръчно стартиране чрез програмите за инсталиране, както е показано по-горе.
