Ak chcete vytvoriť 3D skener s vlastnými rukami, najprv nájdite webovú kameru. Ak máte, náklady na celý projekt budú stáť 40-50 dolárov. V posledných rokoch skenovanie na ploche 3D urobilo skvelé skoky, ale stále má veľa obmedzení. Hardvérový hardvér je založený na určitom povolení na skenovanie. Môžete dosiahnuť dobré výsledky len vtedy, ak váš objekt spĺňa požiadavky a rozlíšenie fotografie.

Princíp snímania v 3D režime

Fotogrammetria používa súbor zvyčajných dvojrozmerných fotografií zo všetkých strán okolo objektu. Ak je bod na objekte viditeľný aspoň v troch obrázkoch, jeho poloha môže byť triangulovaná a meraná v troch rozmeroch. Identifikáciou a výpočtom polohy tisícov alebo dokonca miliónov bodov môže softvér vytvárať veľmi presné prehrávanie.


Na rozdiel od hardvérového skenera tento proces nemá žiadne obmedzenia vo veľkosti ani povolení. Ak môžete fotografovať objekt, môžete ho skenovať:

Limitujúcim faktorom fotogrammetrie je kvalita fotografií a následne aj zručnosť fotografa.

Fotografie by mali byť jasne viditeľné a jasne zamerané.

Mali by byť takisto umiestnené okolo objektu tak, aby boli zakryté všetky jeho časti.

Bez 3D snímača budete môcť vytvoriť trojrozmerný obraz iba veľkých objektov. Malé objekty nebudú naskenované. žePodrobne, aby sme to pochopili, budeme analyzovať koncept fotogrammetrie.

Čo je fotogrammetria a ako ovplyvňuje odraz objektov?

Fotogrammetria je veda získavania meraní z fotografií, najmä na obnovenie presnej polohy bodov povrchu. Môže sa tiež použiť na obnovenie trajektórií pohybu označených referenčných bodov na akomkoľvek pohybujúcom sa objekte, jeho súčastiach a v tesnej blízkosti prostredia.


Stručne povedané, umožňuje vytvorenie trojrozmernej mriežky viacerých fotografií, porovnávajúce podobnosti medzi obrazmi a ich trianguláciu v trojrozmernom priestore. Fotogrammetria existuje už nejaký čas, ale až vtedy, keď spoločnosť Autodesk vstúpila do programu Memento beta, stalo sa všetko stabilné. Memento bol premenovaný na Kam, keď opustil beta fázu. Znie to ako mágia, však? No, toto nie je zázrak, je to realita. Teraz môže ktokoľvek vykonať trojrozmerné skenovanie bez toho, aby strávil stovky na skeneri. Dokonca aj dostupné 3D open source skenery vyžadujú veľa vedomostí, aby ich správne fungovali. S fotogrammetriou môže niekto získať to, čo chce.

Otočné koliesko - druhá fáza vytvárania skenera

Všetko, čo potrebujete na vytvorenie 3D skenera s vlastnými rukami, je váš smartphone, slúchadlá a prehrávač. Tu je návod, ako to funguje: otočíte rukoväť a pri každom úplnom otočení otočného taniera kamera telefónu 50-násobne zníži hlasitosť slúchadiel. Simple! Preneste fotografie do priečinkapočítača a potom použite Autodesk ReMake na prácu zázrakov. Je to divné, ale nie iba vytvára dobré mriežku, ale tiež poskytuje nástroje na prispôsobenie mriežky, opravy dier, vyrovnanie, príprava pre 3D-tlače alebo systém slúži ako forma 3D-life hranie hier alebo vizualizáciu!
Vzhľadom k tomu, že Apple odstránil konektor slúchadiel pre iPhone 7 a vyšší, bude sa používať aktualizovaná verzia skenera. Základom je princíp spustenia pre kameru Bluetooth. Tým sa nahradí potreba konektora pre slúchadlá.

Vysokokvalitné fotogrammetrické skenovanie vyžaduje vysokokvalitné fotografie objektu na všetkých stranách.

Najjednoduchším prístupom k skenovaniu malých vecí je otočenie objektu počas fotografovania.

Skener používa na tento účel skrutkový motor poháňaný doskou Arduino.

Stepper vracia objekt na pevnú hodnotu a infračervená LED vysuší zviera so zložitou sériou blikania, čo simuluje bezdrôtové diaľkové ovládanie fotoaparátu.

LCD obrazovka so súpravou tlačidiel umožňuje používateľovi ovládať Arduino. Pomocou tlačidiel môže užívateľ vybrať počet záberov, ktoré sa majú zachytiť na jednu otočku. Vyrobené vlastnými rukami, 3D-skener vysokej kvality môže pracovať v automatickom režime, kde trvá výstrel, podporuje krokový motor a zopakuje ho až do úplného otočenia. Existuje aj manuálny režim, v ktorom každé tlačidlo preberie snímku, posunie krokový ovládač a čaká. To je užitočné pri skenovaní podrobností.3D snímač sa zameriava na rám okolo obrazu.

Dodatočný softvér

Ak fotogrammetrický softvér rozpozná funkciu na fotografii, pokúsi sa ju nájsť na iných obrázkoch a zaznamená umiestnenie na všetkých zobrazených obrázkoch.

Ak je objekt súčasťou rotujúceho objektu, získavame dobré dáta.

Ak je detekovaná funkcia na pozadí a nepohybuje sa, kým nie je skenovaná ďalšia časť objektu, môže to viesť k narušeniu priestorovo-časového kontinua, aspoň vo vzťahu k vášmu softvéru.

Existujú dve riešenia:

Jedným z nich je pohyb kamery okolo objektu tak, aby pozadie zostalo synchronizované s pohybom. To je dobré pre veľké objekty, ale je oveľa ťažšie automatizovať proces.

Jednoduchším riešením je nechať pozadie bez dozoru. Uľahčite malé objekty. Pridajte to správne osvetlenie a už ste na ceste do beztvarého zázemia.

Ďalším tipom je nové vymedzenie obrázkov zastavením alebo dvoma. Umožňuje vám zachytiť ďalšie detaily v tieni objektu a súčasne oddeľovať pozadie, takže všetky zostávajúce objekty na pozadí zmiznú v bielej farbe.

Arduino. Má kontakty, ktoré nie sú zatvorené obrazovkou LCD, čo uľahčuje pripojenie.

SainSmart 1602 LCD štít, ktorý má displej a niekoľko tlačidiel na ovládanie skenera.

Step Driver Engine (Jednoduchý ovládač).

NEMA 17 krokový motor bude otáčať skenovaný objekt. S veľkým krokovým motorom (svhodný ovládač a zdroj energie), tento vysokokvalitný 3D skener s vlastnými rukami môže zvýšiť mieru skenovania. Infračervená LED 950 nm spúšťa fotoaparát. Na tomto princípe sú založené niektoré populárne modely ručných 3D skenerov. S rukami môžete opakovať proces budovania. Ponúkame niekoľko možností na výber.

Spinscan Tony Buzzer: Základ všetkých skenerov

V roku 2011 vydal 3D tlačový génius Tony Buzzer Spinscan. Ide o domáce 3D open source skener založený na laserovom a digitálnom fotoaparáte. Neskôr použil nápady MakerBot od firmy Spinscan na vytvorenie skenera s digitálnym skenerom s uzatvoreným zdrojom.

FabScan

Spoločnosť FabScan začala ako projekt pre absolventov a odvtedy ju prijala malá komunita, ktorá naďalej pracuje na zlepšovaní svojich schopností. FabScan funguje ako mnoho iných laserových skenerov, ale je napájaný vstavaným puzdrom, ktoré pomáha vyrovnať úrovne osvetlenia, čím zabraňuje skresleniu skenovania.

VirtuCube

Alternatívna metóda pre laserové skenery je štruktúrovaný svetelný skener. Použitie pico projektora namiesto lasera, môže byť VirtuCube ľahko vytvoriť s niekoľkými tlačenými položkami a základnou elektronikou. Všetok tento systém môže byť umiestnený v kartónovej krabici, aby iné svetelné zdroje nespôsobovali chyby tlače. Dva nové, vzrušujúce laserové skenery s otvoreným zdrojom už boli vydané: BQ Cyclop a Murobo Atlas.

BQ - laserový skenovací systém

Španielska spotrebná elektronika BQ oznámila 3D skenerCyklop na CES. Cyclop používa dve lineárne úrovne na úrovni laseru, vstavanú webovú kameru a rozhranie riadiacej jednotky Arduino USB od firmy BQ. Spoločnosť BQ napísala vlastnú aplikáciu skenovania nazvanú Horus. Zatiaľ čo správy hovoria, že Cyclop ešte nie je k dispozícii, BQ tvrdí, že to bude neskôr tento rok.

Atlas je prepracovaný projekt, ktorý vyžaduje zdokonalenie.

3D skener s popisom princípov práce od spoločnosti Murobo v súčasnosti hľadá prostriedky na Kickstarter. Rovnako ako Spinscan, Digitizer a Cyclop, Atlas používa laserové lineárne moduly a webovú kameru na snímanie objektu na rotujúcej platforme. Atlas nahrádza Arduino Raspberry Pi, ktorý kombinuje ovládanie a zachytenie do zariadenia. Podobne ako Cyclop, tvorca Atlas sľubuje, že bude projektom s otvoreným zdrojovým kódom. Nastaví sa za 129 dolárov vypredané, ale niektoré zostali za cenu 149 a 209 dolárov. V roku 2019 sa spoločnosť zameriava na uvoľnenie 3D skenera vytvoreného zo smartphonu, ktorý nielenže odráža viditeľnosť pozadia, ale tiež vytvorí zaostrenie pri zachytení obrazu. V Amerike sú náušnice - nápadité. Ak neviete, ako vytvoriť 3D skener, použite neúplnú verziu "Atlasu". Existuje pomerne jasná funkčnosť a vývojári potrebujú iba čítať zariadenie a poskytnúť prácu tých funkcií, ktoré chcú vidieť ako výsledok.

Cyklus CowTech: Nový model multifunkčného zariadenia

Cena dosahuje 160 USD (závisí od toho, či zadávate 3D diely alebo nie). Spoločnosť sídli v USA. Rozlíšenie dokončených obrázkov dosiahne hodnotu 5 mm. Maximálne skenovanie: 200 x 200 x 205 mm. BQ bol základ pre súpravu 3D skenera pre 3D tlačiarne. jehoPomocou rúk môžete vylepšiť verziu modelu, aby ste vytvorili obrázky v štvordimenzionálnom priestore. Spoločnosť CowTech Engineering použila finančné prostriedky vedené spoločnosťou BQ a poskytla jedinečnú hodnotu aktualizovaného modelu. Možnosti:

environmentálne preskúmanie,

zachytenie pozadia,

zobrazenie šošoviek v obrátenom štýle.

Lojálny pohyb otvoreného zdroja Cowtech spustil kampaň Kickstarter, aby získal peniaze na spustenie pôvodnej verzie - Ciclop CowTech. Tím stanovil vysoký cieľ - získať 10 000 dolárov, ale bol privítaný s prekvapením a nadšením, keď komunita mohla získať 183 000 dolárov. Sada 3D skenera z fotoaparátu a telefónu CowTech Ciclop DIY ožila.

Takže aký je rozdiel medzi verziou CowTech a BQ DIY?

​​CowTech Cyclop už predtým používal softvér Horus 3D, pretože je fantastickým obchodom pre 3D skenovanie objektov. Rozdiely však spočívajú v trochu odlišnom dizajne, ktorý tím niekoľko dní vyvíjal, aby umožnil vytlačiť detaily v 3D na 3D tlačiarni FDM. Tieto rovnaké obrobky môžu byť použité na vývoj zariadení s vlastnými rukami. 3D snímače a tlačiarne tejto spoločnosti majú iba malé množstvo zostáv, takže CowTech vyvinul diely, ktoré môžu byť vytlačené na ľubovoľnej tlačiarni s rozmermi 115 x 110 x 65 mm, ktorá je prítomná takmer vo všetkých 3D tlačiarňach. Cyklus od CowTech:

Tu sú regulovaní majitelia laserov.

CowTech DIY používa laserové rezacie akryláty.

Cyklus BQ:

Modely používajú závitové tyče.

Laserové rezanie akrylátu chýba.

Nič v tom nie jestrašidelné a skenery stále vyzerajú celkom podobne, ale CowTech má za cieľ len zlepšiť existujúci dizajn skôr ako ho zmeniť. CowTech predáva na svojej internetovej stránke pripravený skenovať Ciclop za 159 USD. Celkovo je to skvelý lacný 3D skener 3D, ktorý je veľmi efektívny pre laserové triangulácie 3D skenovania.

Otočné stroje a stoly pre skenery

Mobilný telefón vybavený technológiou 3D skenera DIY: fotogrammetria - existuje technologická vlastnosť.

Cena: zadarmo tlač na vlastnú päsť (aj keď materiály budú stáť asi 30 dolárov).

Tento 3D skener bude vytvorený vlastnými rukami jednoducho. Dave Clark, britský výrobca, pred začiatkom predaja začal starať sa o to, aby tieto modely zvládli. Súčasťou sú aj ďalšie skenery.

To je spôsobené skutočnosťou, že je založená skôr na fotogrammetrii než na laserovej triangulácii a je kompatibilná s vaším smartphonom! Na synchronizáciu zariadení môžete stiahnuť súbor na tlač 3D. S vlastnými rukami sa z nástrojov dostane skener 3D. Je potrebné iba dôverovať tvorcom DIY 3D. Jednoduché zariadenie okamžite zmení váš iPhone alebo Android na 3D skener pripojením k tomuto prehrávaču. Potom pomocou slúchadiel a telefónu s fotoaparátom urobíte viac ako 50 fotografií objektu, ktorý bude naskenovaný pri otáčaní otočného stola. Po prevzatí týchto obrázkov ich môžete prevziať do aplikácie ako Autodesk ReCap a previesť ich na kompletný 3D súbor. Vo všeobecnosti je to fantastický kreatívny projekt a skvelý DIY3D skener pre ľudí s obmedzeným rozpočtom.

Skener Microsoft Kinect 3D

Jeho cena je ešte nižšia - iba 99 EUR (ale už sa nepredáva, hoci Kinect V2 je stále k dispozícii s konzolou Xbox One). Motto spoločnosti: "Svoj vlastný 3D skener od Kinetty a prekvapenie s priateľmi." Aj keď spoločnosť Microsoft reagovala na dopyt vytvorením vlastného 3D skenovania pre skener Kinect, existuje niekoľko možností tretích strán, ktoré by mohli byť lepšie. Tieto zahŕňajú:

Skanect, vyrobené spoločnosťou Occupital, ktorá tiež predáva snímač štruktúry.

Rekonštruovať. Poskytuje súpravu nástrojov, ktoré vám umožnia vykonať 3D skenovanie za menej ako 100 USD.

Výsledky nie sú fantastické, ale za takú cenu je celkom prijateľné. Bolo preukázané, že je nižšia ako tradičné protogrammetrické varianty kvality, najmä v malých detailoch, napríklad na malých modeloch, ako sú žraločie zuby. Pre nováčikov 3D skenery je to však fantastický produkt na najvyššej úrovni, o to viac, že ​​už máte na konzolu Xbox 360.

Pred vytvorením skenera

Existuje veľa kamier, ktoré môžete použiť. Samozrejme, aby ste vedeli, ako vytvoriť 3D skener z telefónu sami, musíte zistiť, čo musíte urobiť. Ak máte v úmysle používať Pi Scan na ovládanie fotoaparátov, mali by ste používať fotoaparát Canon PowerShot ELPH 160. Ak však použijete iné nastavenie, je tu niekoľko spoločných možností fotoaparátu:

Koľko megapixelov potrebujete? Zmerajte položky, ktoré chcete naskenovať. Zamerajte sa na najvyššiu priemernú veľkosť (nevyberajte najväčšie emisie). Napríklad,väčšina učebníc vo veľkosti 2286 x 2794 cm. Teraz vynásobte túto sumu na PPI (pixelov na centimeter, že máte v úmysle zachytiť 300 -. Bezpečné minimum, aj keď nemôžete pokaziť, ak ste chytiť viac Takže v našom príklade. - 9 x 300 = 2700. 11 x 300 = 3300. máme obraz aspoň 2700 x 3300 = 8910000 pixelov, čiže asi 9 megapixlov.

Čo by ste mali riadiť? Ak skenujete knihu alebo skenovanie predmet len ​​pre svojho informačného obsahu (na rozdiel od snažia zachytiť skutočný vzhľad pozrite sa), nepotrebujete veľmi dobré zábery, ak chcete nastaviť osvetlenie alebo fotoaparát sa líši od výstrelu k výstrelu, môžete ešte dostať kvalitné výsledky

Rýchlosť uzávierky -. vyváženie bielej, clony ISO

zapnutie /vypnutie blesku Akékoľvek zvláštne spracovanie obrazu (ostrosť, zlepšená farba ... , a tak ďalej d)

zaostrenie (v ideálnom prípade k aretáciu zaostrenia)

Kompenzačné účinky

Zvýšenie obraz - väčšina SLR umožniť všetkým tento druh ovládania ....; Kompaktné fotoaparáty iba fotoaparát Canon Powershot, podporujúce CHDK. Umožňujú vám ovládať všetky tieto parametre.

Veľa závisí od rozpočtu. Skenery sa predávajú za rovnakú cenu ako fotoaparáty. Ak chcete robiť všetko sám, potom rozpočet je obmedzený. Dávajte pozor na dostupných optiky segmente a náhradných dielov.

Prvá ťažkosť čelia pri vytváraní trojrozmerného laserového skenera - zistenie otočné plošiny. V tomto prípade musí byť riadená iba pomocou MATLAB. miestoMinúť veľa peňazí a času, môžete si kúpiť krokového motora 28BYJ-48-5V Pay-modul Test Drive ULN2003.

, potom držať sa krokový motor platforma hriadeľa a umiestniť do drážky v držiaku. Táto platforma by mala byť na úrovni s "mramoru", ale majte na pamäti, že lacnejšie, tým viac nekonzistentné priemery, ktoré nemôžu robiť veci rovnať.

Ak mať metódu pre presné otáčanie, ktorý môže byť riadený v Mat Lab, nastavte na fotoaparáte v akejkoľvek vzdialenosti a výšky, ako aj laserový lúč na vľavo alebo vpravo od fotoaparátu a otočný tanier. Uhol sklonu lasera by mal byť optimálny na pokrytie väčšiny otočného stola, ale nič by nemalo byť presné, spracujeme rozdiel v stupnici modelu v kóde.

Najdôležitejšou súčasťou správnej prevádzky je kalibrácia fotoaparátu. Pomocou nástroja na sledovanie počítača MatLab získate presnú ohniskovú vzdialenosť a stred optického fotoaparátu až do rozlíšenia 014 pixelov.

Všimnite si, že zmena rozlíšenie kamery mení hodnoty kalibrácie. Základné hodnoty, ktoré my hľadáme, je ohnisková vzdialenosť, meraná v jednotkách obrazových bodov a obrazových bodov súradníc optického stredu obrazovej roviny. Väčšina lacných kompaktných kamier nemá softvérové ​​rozhranie. Môžu byť ovládané iba ručným alebo mechanickým uvedením do prevádzky. Ale tím dobrovoľníkov vyvinul softvér, ktorý vám umožní vzdialene spravovať kompaktné fotoaparáty spoločnosti Canon a prispôsobiť ich. To je všetkoTento softvér sa nazýva CHDK.

CHDK sa načíta na SD kartu, ktorá sa potom vloží do fotoaparátu.

CHDK sa spustí automaticky po spustení fotoaparátu.

Keďže zariadenie CHDK nikdy neustále mení fotoaparát, vždy môžete jednoducho získať špeciálnu SD kartu CHDK pre normálnu prevádzku fotoaparátu.

CHDK je dôležitým predpokladom pre kontrolórov programov uvedených nižšie. Ovládače pracujú na PC alebo Raspberry Pi a komunikujú so softvérom CHDK, ktorý beží na kamerách prostredníctvom rozhrania USB. Pri používaní iných typov lacných kamier je jedinou možnosťou kontroly akékoľvek mechanické alebo ručné spustenie inštalačných programov, ako je uvedené vyššie.