Če želite izdelati svoj 3D-skener, je prvi korak iskanje spletne kamere. Če ga imate, bodo stroški celotnega projekta stali 40-50 dolarjev. Namizno 3D skeniranje je v zadnjih letih naredilo velik napredek, vendar ima še vedno velike omejitve. Strojna oprema tehnike je zgrajena na podlagi določenega obsega in ločljivosti skeniranja. Dobre rezultate lahko dobite le, če vaš motiv izpolnjuje zahteve za fotografiranje in ločljivost.
Kako deluje 3D snemanje
Fotogrametrija uporablja niz običajnih 2D fotografij, posnetih iz vseh smeri okoli predmeta. Če je točka na predmetu vidna na vsaj treh slikah, lahko njeno lokacijo trianguliramo in izmerimo v treh dimenzijah. Z identifikacijo in izračunom lokacije na tisoče ali celo milijone točk lahko programska oprema ustvari izjemno natančno reprodukcijo.
Za razliko od skenerja strojne opreme ta postopek nima omejitev glede velikosti ali ločljivosti. Če lahko posnamete fotografijo predmeta, ga lahko optično preberete:
- Omejevalni dejavnik vfotogrametrija je kakovost fotografij in zato spretnost fotografa.
- Fotografije morajo biti jasno vidne in jasno osredotočene.
- Namestiti jih je treba tudi okoli predmeta, tako da je vsak njihov del pokrit.
Brez 3D skenerja lahko naredite samo 3D sliko velikih predmetov. Majhnih predmetov ni mogoče skenirati. Da bi to podrobneje razumeli, bomo analizirali koncept fotogrametrije.
Kaj je fotogrametrija in kako vpliva na prikaz predmetov?
Fotogrametrija je znanost o meritvah s fotografij, zlasti za rekonstrukcijo natančnega položaja površinskih točk. Uporablja se lahko tudi za rekonstrukcijo poti gibanja določenih sidrišč na katerem koli premikajočem se objektu, njegovih komponentah in v neposredni bližini okolja.
Skratka, omogoča ustvarjanje 3D mreže iz več fotografij s primerjavo podobnosti med slikami in njihovo triangulacijo v 3D prostoru.
Fotogrametrija obstaja že nekaj časa, vendar so stvari začele delovati šele, ko je Autodesk skočil v svoj program Memento beta. Ko je zapustil beta fazo, je bil Memento preimenovan v ReMake. Sliši se kot čarovnija, kajne? No, to ni čarovnija, to je realnost. Zdaj lahko vsakdo izvaja 3D skeniranje, ne da bi porabil na stotine za optični bralnik. Celo cenovno dostopni odprtokodni 3D skenerji zahtevajo kar nekaj znanja, da lahko pravilno delujejo. IZvsak lahko s fotogrametrijo dobi, kar hoče.
Gramofon - druga faza ustvarjanja skenerja
Za ustvarjanje lastnega 3D-skenerja potrebujete vaš pametni telefon, priložene slušalke in predvajalnik. Deluje tako: zavrtite ročico in pri vsakem polnem vrtenju gramofona se kamera telefona 50-krat sproži z glasnostjo slušalk.
Preprosto! Prenesite fotografije v računalnik in nato uporabite Autodesk ReMake, da naredite čudeže. Neverjetno je, a ne samo, da je dober pri povezovanju, ponuja tudi orodja za prilagajanje mreže, popravilo lukenj, poravnavo, pripravo na 3D-tiskanje ali služi kot sistemska oblika kot 3D vir za igre ali upodabljanje!
No, glede na to, da je Apple odstranil priključek za slušalke za iPhone 7 in novejše, bo uporabljena posodobljena različica ustvarjanja optičnega bralnika. Temelji na principu delovanja na sprožilcu za kamero Bluetooth. To bo nadomestilo potrebo po priključku za slušalke.
- Visoka kakovost fotogrametričnega skeniranja zahteva visokokakovostne fotografije motiva iz vseh zornih kotov.
- Najlažji pristop za skeniranje majhnih stvari je vrtenje predmeta med fotografiranjem.
- Za to skener uporablja koračni motor, ki ga krmili plošča Arduino.
- Steper zavrti predmet za določeno količino, nato pa infrardeča LED ugasne v prekleto zapleteni seriji utripov, ki posnemajo brezžični daljinski upravljalnik kamere.
LCD zaslon z nizom gumbovomogoča uporabniku nadzor nad Arduinom. S pomočjo gumbov lahko uporabnik izbere število posnetkov, ki jih je treba posneti na obrat. Visokokakovosten 3D-skener DIY lahko deluje v samodejnem načinu, kjer posname sliko, pomakne koračni motor in jo ponavlja, dokler ne zaključi popolne revolucije.
Obstaja tudi ročni način, v katerem vsak pritisk na gumb posname sliko, premakne vrtljivi gumb in čaka. To je uporabno za skeniranje podrobnosti. 3D-skener se osredotoča na okvir, ki uokvirja sliko.
Dodatna programska oprema
Ko programska oprema za fotogrametrijo zazna funkcijo na fotografiji, jo poskuša najti na drugih slikah in zabeleži lokacijo na vseh prikazanih slikah.
- Če je predmet del vrtečega se predmeta, dobimo dobre podatke.
- Če je zaznana funkcija v ozadju in se ne premika, medtem ko se preostanek predmeta skenira, bi lahko prekinilo prostorsko-časovni kontinuum, vsaj kar zadeva vašo programsko opremo.
Obstajata dve rešitvi:
- Eden od njih premika kamero okoli motiva, da je ozadje sinhronizirano z gibanjem. To je dobro za velike predmete, vendar je veliko težje avtomatizirati postopek.
- Lažja rešitev je, da ozadje ostane nedotaknjeno. To je lažje narediti za majhne predmete. K temu dodaj še desnoosvetlitev in ste na poti do brezhibnih ozadij.
Še en nasvet je, da preosvetlite svoje slike s postankom ali dvema. To vam omogoča, da zajamete več podrobnosti v senci motiva, medtem ko ločite ozadje, tako da vsi preostali predmeti ozadja izginejo v briljantno belo.
- "Arduino". Ima zatiče, ki jih LCD zaslon ne pokriva, kar olajša povezavo.
- SainSmart 1602 LCD Shield, ki ima zaslon in nekaj gumbov za nadzor optičnega bralnika.
- Gonilnik koračnega motorja (Easy Driver).
Koračni motor NEMA 17 bo zavrtel skenirani predmet. Z velikim koračnim motorjem (z ustreznim gonilnikom in napajanjem) bi lahko ta visokokakovosten DIY 3D-skener povečal skeniranje. 950 nm IR LED sproži kamero. Nekateri priljubljeni modeli ročnih 3D skenerjev temeljijo na tem principu. Postopek gradnje lahko ponovite z lastnimi rokami. Ponujamo vam več možnosti za izbiro.
Spinscan Tonyja Buzerja: osnova vseh skenerjev
Leta 2011 je genij 3D tiskanja Tony Buzer izdal Spinscan. To je odprtokodni domači 3D skener, ki temelji na laserju in digitalnem fotoaparatu. Kasneje je MakerBot uporabil ideje iz Spinscana, da je ustvaril zaprtokodni digitalni skener.
FabScan
FabScan se je začel kot diplomski projekt in ga je od takrat sprejela majhna skupnost, ki si še naprej prizadeva za izboljšanje svojih funkcij. FabScan deluje kot mnogi drugi laserski skenerji, vendar mu pomaga vgrajeno ohišje, ki pomaga izravnati nivoje svetlobe in preprečuje popačenje pri skeniranju.
VirtuCube
Alternativna metoda za laserske skenerje je strukturirani svetlobni skener. Z uporabo piko projektorja namesto laserja lahko VirtuCube preprosto ustvarite z nekaj natisnjenimi deli in osnovno elektroniko. Celoten sistem lahko postavite v kartonsko škatlo, da preprečite, da bi drugi svetlobni viri povzročali tiskarske napake.
Dva vznemirljiva nova odprtokodna laserska skenerja sta že izdana: BQ Cyclop in Murobo Atlas.
BQ - sistem za lasersko skeniranje
Špansko podjetje za potrošniško elektroniko BQ je na CES-u objavilo 3D-skener Cyclop. Cyclop uporablja dve ravni laserske linije, standardno spletno kamero USB in krmilnik Arduino po meri BQ. BQ je napisal svojo aplikacijo za skeniranje, imenovano Horus. Medtem ko poročila pravijo, da Cyclop še ni na voljo, BQ pravi, da bo pozneje letos.
"Atlas" je razvit projekt, ki zahteva izboljšave
Murobojev 3D-skener trenutno išče sredstva na Kickstarterju. Tako kot Spinscan, Digitizer in Cyclop tudi Atlas uporablja laserske linijske module in spletno kamero za skeniranje predmeta na vrtljivi platformi. Atlas nadomešča Arduino Raspberry Pi za integracijo nadzora in zajemanja v napravo. Tako kot Cyclop tudi ustvarjalec Atlasa obljublja, da bo to projektodprtokodno. Kompleti za 129 $ so razprodani, nekateri pa ostajajo pri 149 in 209 $.
V letu 2019 namerava podjetje lansirati 3D-skener, ki temelji na pametnem telefonu, ki ne bo prikazoval samo vidnosti ozadja, temveč tudi konstruiral fokus pri zajemanju slike. V Ameriki so novosti DIY neverjetne. Če ne veste, kako narediti 3D skener, uporabite nedokončano različico Atlasa. Obstaja dokaj jasna funkcionalnost, razvijalci pa morajo samo preklopiti napravo in zagotoviti delovanje tistih funkcij, ki jih želijo videti kot rezultat.
CowTech Ciclop: nov model večnamenskega stroja
Cena se dvigne do 160 $ (odvisno od tega, ali tiskate 3D dele ali ne). Podjetje ima sedež v ZDA. Ločljivost končnih slik doseže 0,5 mm. Največja prostornina skeniranja: 200 × 200 × 205 mm. BQ je bil osnova kompleta DIY 3D optičnega bralnika za 3D tiskalnik. Z lastnimi rokami lahko spremenite različico modela, da ustvarite slike v štiridimenzionalnem prostoru.
CowTech Engineering je izkoristil sredstva, ki jih vodi BQ, da bi posodobljenemu modelu dala edinstveno vrednost. Nove priložnosti:
- pregled okolja,
- zajem ozadja,
- zaslon leče v vzvratnem slogu.
Zvest odprtokodnemu gibanju je Cowtech sprožil kampanjo na Kickstarterju, da bi zbral denar za zagon produkcijske različice izvirnega Ciclop CowTech. Ekipa si je postavila visok cilj zbrati 10.000 $, vendar je bila presenečena invesel, ko je skupnosti uspelo zbrati 183.000 $. Rojen je komplet CowTech Ciclop DIY 3D kamere in optičnega bralnika telefona.
Torej, kakšna je razlika med različico CowTech in različico BQ DIY?
CowTech Ciclop še vedno uporablja programsko opremo Horus 3D, saj je fantastična trgovina za skeniranje 3D objektov. Razlike pa so v nekoliko drugačni zasnovi, ki jo je ekipa več dni razvijala, tako da je mogoče dele 3D natisniti na katerem koli 3D tiskalniku FDM.
Enake praznine lahko uporabite za razvoj naprav z lastnimi rokami. 3D-skenerji in tiskalniki podjetja imajo le majhen obseg izdelave, zato je CowTech zasnoval dele, ki jih je mogoče natisniti na kateri koli tiskalnik z vgradno prostornino 115×110×65 mm, ki jo najdemo v skoraj vseh 3D tiskalnikih.
Ciclop by CowTech:
- Tu so nastavljiva držala za laser.
- CowTech DIY uporablja lasersko rezan akril.
BQ Ciclop:
- Modeli uporabljajo navojne palice.
- Ni lasersko rezanega akrila.
Nič hudega in skenerji so še vedno videti precej podobni, vendar je CowTech nameraval le izboljšati obstoječi dizajn, ne pa ga reformirati. CowTech na svoji spletni strani prodaja Ciclop, pripravljen za skeniranje, za 159 $. Vse skupaj je odličen poceni DIY 3D skener, zelo učinkovit za lasersko triangulacijsko 3D skeniranje.
Rotacijski stroji in mize za izdelavo skenerjev
- Mobilni telefonopremljena s tehnologijo 3D skenerja DIY: fotogrametrija – prisotna tehnološka funkcija.
- Cena: brezplačno tiskanje sami (čeprav bodo materiali stali okoli 30 $).
- Ta DIY 3D-skener bo zelo enostavno ustvariti. Dave Clark, britanski proizvajalec, je poskrbel, da je bilo modele mogoče razstaviti že pred začetkom prodaje. Rezervni deli bodo uporabljeni za izdelavo drugih optičnih bralnikov.
To je zato, ker temelji na fotogrametriji, ne na laserski triangulaciji in je združljiv z vašim pametnim telefonom! Datoteko za 3D tiskanje lahko prenesete za sinhronizacijo naprav.
Z lastnimi rokami je mogoče izdelati 3D skener iz improviziranih sredstev. Samo zaupati morate ustvarjalcem DIY 3D. Preprosta naprava vaš iPhone ali Android takoj spremeni v 3D-skener, tako da ga povežete s tem predvajalnikom. Nato s slušalkami in telefonsko kamero posname več kot 50 fotografij predmeta, ki bodo skenirane, ko se vrti gramofon.
Ko posnamete te slike, jih lahko naložite v program, kot je Autodesk ReCap, da fotografije spremenite v celotno 3D datoteko.
Na splošno je to fantastičen ustvarjalni projekt in odličen DIY 3D-skener za ljudi z omejenim proračunom.
Microsoft Kinect 3D skener
Je še nižji, pri samo 99 $ (vendar ni več naprodaj, čeprav je Kinect V2 še vedno na voljo na Xbox One). Slogan podjetja je: Naredite svoj 3D-skener iz Kinect-a in presenetite svoje prijatelje.
Medtem ko se je Microsoft odzval na povpraševanje z ustvarjanjem lastne aplikacije 3D Scan za optični bralnik Kinect, obstajajo številne možnosti tretjih oseb, ki bi bile morda bolje. Ti vključujejo:
- Skanect, ki ga je izdelal Occupital, ki prodaja tudi senzor teksture.
- ReconstructMe. Zagotavlja nabor orodij, ki vam omogočajo 3D skeniranje za manj kot 100 USD.
Rezultati niso fantastični, vendar je za tako ceno povsem sprejemljivo. Izkazalo se je, da je po kakovosti slabše od tradicionalne protogrametrije, zlasti v finih detajlih, na primer pri majhnih modelih, kot so zobje morskega psa. Kljub temu je za začetnike 3D-skenerje to fantastičen začetni izdelek, še posebej, ker ga morda že imate za Xbox 360.
Pred ustvarjanjem skenerja
Obstaja veliko kamer, ki jih lahko uporabite. Seveda, da bi vedeli, kako narediti 3D skener iz telefona z lastnimi rokami, morate izračunati, kaj je za to potrebno. Če nameravate uporabljati Pi Scan za nadzor svojih kamer, potem uporabite Canon PowerShot ELPH 160. Če pa uporabljate katero koli drugo nastavitev, je tukaj nekaj splošnih priporočil za fotoaparat:
- Koliko megapikslov potrebujete? Izmerite predmete, ki jih nameravate skenirati. Ciljajte na največjo povprečno velikost (ne izberite največjih izstopov). Večina učbenikov je na primer 22,86 × 27,94 cm. Zdaj to velikost pomnožite s PPI (pikslov na centimeter), ki jih nameravate zajeti. 300-to je varen minimum, čeprav ne morete zgrešiti, če zgrabite več. Torej, v našem primeru - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Potrebujemo sliko najmanj 2700 × 3300=8.910.000 slikovnih pik ali približno 9 milijonov slikovnih pik.
- Kakšen nadzor potrebujete? Če skenirate samo eno knjigo ali iščete le informativno vsebino predmeta (v nasprotju s tem, da bi poskušali zajeti dejanski videz), ne potrebujete zelo dobrih posnetkov. Če se nastavitve osvetlitve ali kamere spreminjajo od posnetka do posnetka, boste še vedno dosegli dobre rezultate.
- Hitrost zaklopa - nastavitev beline ISO zaslonka.
- Vklop/izklop bliskavice. Vsaka obdelava slik po meri (ostritev, izboljšanje barv itd.).
- Focus (idealno možnost zaklepanja fokusa).
- Kompenzacija osvetlitve.
- Poveča - večina DSLR-jev omogoča vse te vrste nadzora; za kompaktne fotoaparate samo fotoaparate Canon Powershot, ki podpirajo CHDK. Omogočajo vam nadzor vseh teh parametrov.
Veliko je odvisno od proračuna. Skenerji se prodajajo po enaki ceni kot kamere. Če želite vse narediti sami, je proračun omejen. Bodite pozorni na cenovno ugoden segment trga optike in rezervnih delov.
- Prva težava, s katero se srečamo pri izdelavi 3D laserskega skenerja, je iskanje vrtljive platforme. Hkrati pa ga je treba nadzorovati le s pomočjo MatLaba. Namesto da bi porabili veliko denarja ali časa, lahko kupite28BYJ-48-5V koračni motor s ploščo modula za testiranje pogona ULN2003.
- Naprej prilepite platformo na gred koračnega motorja in jo postavite v utor znotraj držala. Platforma mora biti poravnana z "marmorjem", vendar se zavedajte, da cenejši kot je, bolj neskladni so premeri, zaradi katerih lahko stvari niso poravnane.
- Če imate metodo za natančno rotacijo, ki jo je mogoče nadzorovati v Mat Labu, nastavite kamero na poljubno razdaljo in višino, pa tudi lasersko linijo levo ali desno od kamere in gramofona. Kot laserja bi moral biti optimalen, da pokrije večino gramofona, vendar nič ne sme biti natančno, razliko v merilu modela bomo obravnavali v kodi.
- Najpomembnejši del za pravilno delovanje je kalibracija fotoaparata. S pomočjo kompleta orodij za računalniški vid MatLab lahko dobite natančno goriščno razdaljo in optično središče kamere z natančnostjo 0,14 slikovnih pik.
Zavedajte se, da bo sprememba ločljivosti kamere spremenila vrednosti postopka kalibracije. Glavne vrednosti, ki jih iščemo, so goriščna razdalja, merjena v enotah slikovnih pik, in koordinate pikslov optičnega središča slikovne ravnine.
Večina poceni kompaktnih fotoaparatov nima programskega vmesnika. Upravljajo se lahko samo ročno ali mehansko. Toda skupina prostovoljcev je razvila programsko opremo, ki vam omogoča daljinsko upravljanje in konfiguriranje kompaktnih fotoaparatov Canon. Ta programska oprema se imenujeCHDK.
- CHDK se prenese na kartico SD, ki se nato vstavi v fotoaparat.
- Ko se kamera zažene, se CHDK zažene samodejno.
- Ker CHDK nikoli ne izvaja trajnih sprememb kamere, lahko vedno odstranite namensko kartico SD CHDK za normalno delovanje kamere.
CHDK je bistveni predpogoj za spodaj navedene programske krmilnike. Krmilniki delujejo na osebnem računalniku ali Raspberry Pi in komunicirajo s programsko opremo CHDK, ki teče na kamerah, prek USB-ja. Pri uporabi drugih vrst poceni kamer je edina možnost nadzora nekakšen mehanski ali ročni zagon prek namestitvenih programov, kot je prikazano zgoraj.
