Nëse doni të bëni skanerin tuaj 3D, hapi i parë është të gjeni një kamerë në internet. Nëse e keni, kostoja e të gjithë projektit do të kushtojë 40-50 dollarë. Skanimi 3D i desktopit ka bërë përparime të mëdha vitet e fundit, por ende ka kufizime të mëdha. Hardware-i i teknikës është ndërtuar në bazë të një vëllimi dhe rezolucioni të caktuar të skanimit. Mund të merrni rezultate të mira vetëm nëse subjekti juaj i plotëson kërkesat dhe rezolucionin e shkrepjes.
Si funksionon shkrepja 3D
Fotogrammetria përdor një grup fotografish konvencionale 2D të marra nga të gjitha drejtimet rreth një objekti. Nëse një pikë në një objekt mund të shihet në të paktën tre imazhe, vendndodhja e saj mund të trekëndëshohet dhe të matet në tre dimensione. Duke identifikuar dhe llogaritur vendndodhjen e mijëra apo edhe miliona pikave, softueri mund të krijojë një riprodhim jashtëzakonisht të saktë.
Ndryshe nga një skaner harduer, ky proces nuk ka kufij përmasash ose rezolucioni. Nëse mund të bëni një foto të një objekti, mund ta skanoni atë:
- Faktori kufizues nëfotogrametria është cilësia e fotografive dhe për këtë arsye aftësia e fotografit.
- Fotografitë duhet të jenë qartë të dukshme dhe qartë në fokus.
- Ato gjithashtu duhet të vendosen rreth objektit në mënyrë që çdo pjesë e tyre të mbulohet.
Pa një skaner 3D, mund të bëni vetëm një imazh 3D të objekteve të mëdha. Artikujt e vegjël nuk mund të skanohen. Për ta kuptuar këtë më në detaje, do të analizojmë konceptin e fotogrametrisë.
Çfarë është fotogrametria dhe si ndikon në shfaqjen e objekteve?
Fotogrammetria është shkenca e marrjes së matjeve nga fotografitë, veçanërisht për të rindërtuar pozicionin e saktë të pikave të sipërfaqes. Mund të përdoret gjithashtu për të rindërtuar shtigjet e lëvizjes së pikave të ankorimit të përcaktuara në çdo objekt lëvizës, përbërësit e tij dhe në afërsi me mjedisin.
Me pak fjalë, ju jep mundësinë për të krijuar një rrjet 3D nga foto të shumta duke krahasuar ngjashmëritë midis imazheve dhe duke i trekënduar ato në hapësirën 3D.
Fotogrammetria ekziston për një kohë, por vetëm kur Autodesk hyri në programin e tij beta Memento gjërat filluan të funksionojnë. Memento u riemërua në ReMake kur u largua nga faza beta. Tingëllon si magji, apo jo? Epo, nuk është magji, është realitet. Tani çdokush mund të bëjë skanim 3D pa shpenzuar qindra për një skaner. Edhe skanerët 3D me burim të hapur të përballueshëm kërkojnë mjaft njohuri për t'i bërë ata të funksionojnë siç duhet. NGAkushdo mund të marrë atë që dëshiron me fotogrametrinë.
Tavolinë rrotulluese - faza e dytë e krijimit të një skaneri
Gjithçka që ju nevojitet për të krijuar skanerin tuaj 3D është smartfoni juaj, kufjet e përfshira dhe një luajtës. Ja se si funksionon: ju rrotulloni manivelin dhe për çdo rrotullim të plotë të pllakës rrotulluese, kamera e telefonit aktivizohet nga volumi i kufjeve 50 herë.
Lehtë! Transferoni fotot në kompjuterin tuaj dhe më pas përdorni Autodesk ReMake për të bërë mrekulli. Është e mahnitshme, por jo vetëm që është e mirë në rrjetë, por gjithashtu ofron mjete për të shkulur rrjetën, për të riparuar vrimat, për t'u lidhur, për t'u përgatitur për printim 3D ose për të shërbyer si një formë sistemi si një burim 3D për lojëra ose interpretime!
Epo, duke qenë se Apple ka hequr folenë e kufjeve për iPhone 7 e lart, do të përdoret një version i përditësuar i krijimit të skanerit. Bazohet në parimin e punës në një shkas për një kamerë Bluetooth. Kjo do të zëvendësojë nevojën për një fole kufjesh.
- Skanimi fotogrametrik me cilësi të lartë kërkon fotografi me cilësi të lartë të subjektit nga të gjitha këndet.
- Qasja më e lehtë për të skanuar gjëra të vogla është të rrotullosh objektin gjatë fotografimit.
- Për ta bërë këtë, skaneri përdor një motor stepper të kontrolluar nga bordi Arduino.
- Steperi e rrotullon objektin me një sasi fikse dhe më pas LED infra e kuqe fiket në një seri fantastike të ndërlikuar blicish që imitojnë telekomandën me valë të kamerës.
Ekran ekran LCD me një grup butonashlejon përdoruesin të kontrollojë Arduino. Duke përdorur butonat, përdoruesi mund të zgjedhë numrin e shkrepjeve që duhen bërë për çdo rrotullim. Një skaner 3D me cilësi të lartë DIY mund të funksionojë në modalitetin automatik, ku bën një fotografi, përparon motorin stepper dhe e përsërit atë derisa të përfundojë një revolucion të plotë.
Ekziston gjithashtu një modalitet manual në të cilin çdo shtypje e butonit nxjerr një fotografi, lëviz çelësin e lëvizjes dhe pret. Kjo është e dobishme për skanimin e detajeve. Skaneri 3D fokusohet në kornizën që inkuadron imazhin.
Softuer shtesë
Kur softueri i fotogrametrisë zbulon një veçori në një foto, ai përpiqet ta gjejë atë veçori në imazhet e tjera dhe regjistron vendndodhjen në të gjitha fotografitë që shfaqen.
- Nëse objekti është pjesë e një objekti rrotullues, marrim të dhëna të mira.
- Nëse veçoria e zbuluar është në sfond dhe nuk lëviz ndërsa pjesa tjetër e objektit është duke u skanuar, mund të prishë vazhdimësinë e hapësirë-kohës, të paktën për sa i përket softuerit tuaj.
Ka dy zgjidhje:
- Një prej tyre është duke lëvizur kamerën rreth subjektit për të mbajtur sfondin në sinkron me lëvizjen. Kjo është e mirë për objekte të mëdha, por është shumë më e vështirë të automatizosh procesin.
- Një zgjidhje më e lehtë është të lini sfondin të paprekur. Kjo është më e lehtë për t'u bërë për objekte të vogla. Shtojini kësaj të drejtënndriçimi dhe ju jeni në rrugën tuaj drejt sfondeve pa veçori.
Një këshillë tjetër është të ekspozoni tepër imazhet tuaja me një ndalesë ose dy. Kjo ju lejon të kapni më shumë detaje në hijen e subjektit ndërsa ndani sfondin në mënyrë që çdo objekt i mbetur i sfondit të zhduket në një të bardhë të shkëlqyer.
- "Arduino". Ka kunja që nuk mbulohen nga ekrani LCD, duke e bërë të lehtë lidhjen.
- SainSmart 1602 LCD Mburoja e cila ka një ekran dhe disa butona për të kontrolluar skanerin.
- Stepper motor shofer (Easy Driver).
Motori stepper NEMA 17 do të rrotullojë objektin e skanuar. Me një motor të madh stepper (me drejtuesin e duhur dhe furnizimin me energji elektrike), ky skaner 3D me cilësi të lartë DIY mund të rrisë skanimin. LED IR 950 nm aktivizon kamerën. Disa modele të njohura të skanerëve 3D të dorës bazohen në këtë parim. Ju mund të përsërisni procesin e ndërtimit me duart tuaja. Ne ofrojmë disa opsione për të zgjedhur.
Spinscan nga Tony Buzer: baza e të gjithë skanerëve
Në vitin 2011, gjeniu i printimit 3D Tony Buzer publikoi Spinscan. Ky është një skaner 3D shtëpiak me burim të hapur i bazuar në një lazer dhe një aparat fotografik dixhital. Më vonë, MakerBot përdori idetë nga Spinscan për të krijuar skanerin e dixhitalizimit me burim të mbyllur.
FabScan
FabScan filloi si një projekt diplomimi dhe që atëherë është miratuar nga një komunitet i vogël që vazhdon të punojë për përmirësimin e veçorive të tij. FabScan funksionon si shumë skanerë të tjerë lazer, por ndihmohet nga një strehë e integruar që ndihmon në barazimin e niveleve të dritës, duke parandaluar shtrembërimin gjatë skanimit.
VirtuCube
Një metodë alternative për skanerët lazer është skaneri i strukturuar i dritës. Duke përdorur një projektor pico në vend të një lazeri, VirtuCube mund të krijohet lehtësisht me disa pjesë të printuara dhe elektronikë bazë. I gjithë ky sistem mund të vendoset në një kuti kartoni për të parandaluar që burimet e tjera të dritës të shkaktojnë gabime printimi.
Dy skanerë të rinj lazer me burim të hapur janë lëshuar tashmë: BQ Cyclop dhe Murobo Atlas.
BQ - sistemi i skanimit me lazer
Kompania spanjolle e elektronikës së konsumit BQ njoftoi skanerin Cyclop 3D në CES. Cyclop përdor dy nivele të linjës lazer, një kamerë standarde USB dhe kontrolluesin e personalizuar Arduino të BQ. BQ ka shkruar aplikacionin e tij të skanimit të quajtur Horus. Ndërsa raportet thonë se Cyclop nuk është ende i disponueshëm, BQ thotë se do të jetë më vonë këtë vit.
"Atlas" është një projekt i zhvilluar që kërkon përmirësime
Skaneri 3D i Murobo aktualisht po kërkon fonde në Kickstarter. Ashtu si Spinscan, Digitizer dhe Cyclop, Atlas përdor modulet e linjës lazer dhe një kamerë në internet për të skanuar një objekt në një platformë rrotulluese. Atlas zëvendëson Arduino Raspberry Pi për të integruar kontrollin dhe kapjen në një pajisje. Ashtu si Cyclop, krijuesi i Atlas premton se do të jetë një projektburim i hapur. Kompletet prej 129 dollarësh janë shitur, por disa mbeten në 149 dollarë dhe 209 dollarë.
Në vitin 2019, kompania synon të lançojë një skaner 3D të bazuar në smartphone, i cili jo vetëm që do të shfaqë dukshmërinë e sfondit, por gjithashtu do të ndërtojë fokusin kur kapni një imazh. Në Amerikë, risitë DIY janë të mahnitshme. Nëse nuk dini si të bëni një skaner 3D, përdorni versionin e papërfunduar të Atlas. Ekziston një funksionalitet mjaft i qartë dhe zhvilluesit duhet vetëm të ndezin pajisjen dhe të sigurojnë funksionimin e atyre funksioneve që duan të shohin si rezultat.
CowTech Ciclop: modeli i ri i makinës shumëfunksionale
Çmimi shkon deri në 160 dollarë (në varësi të faktit nëse printoni pjesë 3D ose jo). Kompania është e vendosur në SHBA. Rezolucioni i imazheve të përfunduara arrin 0,5 mm. Vëllimi maksimal i skanimit: 200 × 200 × 205 mm. BQ formoi bazën e një komplete skaner 3D DIY për një printer 3D. Me duart tuaja, ju mund të modifikoni versionin e modelit për të krijuar imazhe në hapësirën katër-dimensionale.
CowTech Engineering shfrytëzoi fondet e udhëhequra nga BQ për t'i dhënë vlerë unike modelit të përditësuar. Mundësi të reja:
- rishikim mjedisor,
- regjistrimi i sfondit,
- ekran i lenteve në stilin e kundërt.
Besnik ndaj lëvizjes me burim të hapur, Cowtech nisi një fushatë Kickstarter për të mbledhur para për të nisur një version prodhimi të origjinalit, Ciclop CowTech. Ekipi vendosi një qëllim të lartë për të mbledhur 10,000 dollarë, por u prit me befasi dhei kënaqur kur komuniteti ishte në gjendje të mblidhte 183,000 dollarë. Kompleti i kamerës dhe skanerit të telefonit CowTech Ciclop DIY 3D ka lindur.
Pra, cili është ndryshimi midis versionit CowTech dhe versionit BQ DIY?
CowTech Ciclop ende përdor softuerin Horus 3D pasi është një dyqan fantastik për skanimin e objekteve 3D. Dallimet, megjithatë, qëndrojnë në një dizajn paksa të ndryshëm, të cilin ekipi kaloi disa ditë duke e zhvilluar në mënyrë që pjesët të mund të printohen 3D në çdo printer 3D FDM.
Të njëjtat boshllëqe mund të përdoren për të zhvilluar pajisje me duart tuaja. Skanerët dhe printerët 3D të kompanisë kanë vetëm një vëllim të vogël ndërtimi, kështu që CowTech ka projektuar pjesë që mund të printohen në çdo printer me një vëllim ndërtimi prej 115×110×65 mm, i cili gjendet pothuajse në të gjithë printerët 3D.
Ciclop nga CowTech:
- Ka mbajtës lazer të rregullueshëm këtu.
- CowTech DIY përdor akrilik të prerë me lazer.
Ciklop BQ:
- Modelet përdorin shufra me fileto.
- Nuk ka akrilik të prerë me lazer.
Jo gjë e madhe, dhe skanerët ende duken mjaft të ngjashëm, por CowTech synonte vetëm të përmirësonte dizajnin ekzistues, jo ta reformonte atë. CowTech shet një Ciclop të gatshëm për skanim për 159 dollarë në faqen e tyre të internetit. Në përgjithësi, ai është një skaner i mrekullueshëm 3D i lirë, shumë efikas për skanimin 3D me trekëndësh lazer.
Makineri rrotulluese dhe tavolina për krijimin e skanerëve
- Telefon celularpajisur me teknologjinë e skanerit 3D DIY: fotogrametria - funksioni teknologjik i pranishëm.
- Çmimi: Printimi falas vetë (megjithëse materialet do të kushtojnë rreth 30 dollarë).
- Ky skaner 3D vetë do të jetë mjaft i lehtë për t'u krijuar. Dave Clark, një prodhues britanik, u sigurua që modelet të mund të çmontoheshin edhe para fillimit të shitjeve. Pjesë këmbimi do të përdoren për të ndërtuar skanerë të tjerë.
Kjo sepse bazohet në fotogrametri, jo në trekëndëshim lazer, dhe është i pajtueshëm me smartfonin tuaj! Mund të shkarkoni skedarin e printueshëm 3D për të sinkronizuar pajisjet.
Me duart tuaja, një skaner 3D mund të bëhet me mjete të improvizuara. Thjesht duhet t'u besoni krijuesve të 3D DIY. Një pajisje e thjeshtë e kthen menjëherë iPhone ose Android në një skaner 3D duke e lidhur atë me këtë luajtës. Më pas, duke përdorur kufjet dhe një kamerë telefoni, merr mbi 50 fotografi të objektit, të cilat do të skanohen ndërsa rrotullimi rrotullohet.
Pasi të keni marrë këto imazhe, mund t'i ngarkoni ato në një program të tillë si Autodesk ReCap për t'i kthyer fotot në një skedar të plotë 3D.
Në përgjithësi ky është një projekt fantastik kreativ dhe një skaner i mrekullueshëm 3D DIY për njerëzit me një buxhet.
Skaneri 3D i Microsoft Kinect
Është edhe më e ulët në vetëm 99 dollarë (por nuk shitet më, megjithëse Kinect V2 është ende i disponueshëm në Xbox One). Slogani i kompanisë është: Bëni skanerin tuaj 3D nga Kinect dhe befasoni miqtë tuaj.
Ndërsa Microsoft i është përgjigjur kërkesës duke krijuar aplikacionin e vet 3D Scan për skanerin Kinect, ka një sërë opsionesh të palëve të treta që mund të jenë të preferueshme. Këto përfshijnë:
- Skanect, i prodhuar nga Occupital, i cili shet gjithashtu një sensor teksture.
- Më rindërto. Ai ofron një grup mjetesh që ju lejojnë të kryeni skanim 3D për më pak se 100 dollarë.
Rezultatet nuk janë fantastike, por për një çmim të tillë është mjaft i pranueshëm. Është treguar të jetë inferior ndaj protogrametrisë tradicionale në cilësi, veçanërisht në detaje të imta, si për shembull në modelet e vogla si dhëmbët e peshkaqenëve. Megjithatë, për skanerët fillestarë 3D, ky është një produkt fantastik i nivelit fillestar, veçanërisht pasi mund ta keni tashmë një për Xbox 360.
Para se të krijoni një skaner
Ka shumë kamera që mund të përdorni. Sigurisht, në mënyrë që të dini se si të bëni një skaner 3D nga telefoni juaj me duart tuaja, duhet të llogaritni se çfarë nevojitet për këtë. Nëse po planifikoni të përdorni Pi Scan për të kontrolluar kamerat tuaja, atëherë duhet të përdorni Canon PowerShot ELPH 160. Por nëse jeni duke përdorur ndonjë konfigurim tjetër, këtu janë disa rekomandime të përgjithshme për kamerën:
- Sa megapikselë ju nevojiten? Matni artikujt që do të skanoni. Synoni për madhësinë mesatare më të madhe (mos zgjidhni vlerat më të mëdha të jashtme). Për shembull, shumica e teksteve janë 22,86×27,94 cm. Tani shumëzojeni këtë madhësi me PPI (pikselë për centimetër) që keni ndërmend të kapni. 300 -ky është një minimum i sigurt, megjithëse nuk mund të gaboni nëse kapni më shumë. Pra, në shembullin tonë - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Na duhet një imazh prej të paktën 2700 × 3300=8,910,000 piksele, ose rreth 9 megapiksel.
- Çfarë kontrolli ju nevojitet? Nëse thjesht po skanoni një libër të vetëm, ose po skanoni vetëm një artikull për përmbajtjen e tij informative (në krahasim me përpjekjen për të kapur pamjen aktuale), nuk keni nevojë për shkrepje shumë të mira. Nëse cilësimet e ndriçimit ose të kamerës ndryshojnë nga poza në tjetrën, do të keni sërish rezultate të mira.
- Shpejtësia e diafragmës - apertura ISO e balancës së bardhë.
- Ndezja/fikja e blicit. Çdo përpunim i personalizuar i imazhit (mprehje, përmirësim i ngjyrave, etj.).
- Fokus (idealisht aftësia për të kyçur fokusin).
- kompensimi i ekspozimit.
- Zmadhimi - shumica e DSLR-ve lejojnë të gjithë këtë lloj kontrolli; për kamerat kompakte, vetëm kamerat Canon Powershot që mbështesin CHDK. Ato ju lejojnë të kontrolloni të gjithë këta parametra.
Shumë varet nga buxheti. Skanerët shiten me të njëjtin çmim si kamerat. Nëse dëshironi të bëni gjithçka vetë, atëherë buxheti është i kufizuar. Kushtojini vëmendje segmentit të përballueshëm të tregut të optikës dhe pjesëve të këmbimit.
- Vështirësia e parë që haset në ndërtimin e një skaner lazer 3D është gjetja e një platforme rrotulluese. Në të njëjtën kohë, ai duhet të kontrollohet vetëm me ndihmën e MatLab. Në vend që të shpenzoni shumë para ose kohë, mund të bliniMotor stepper 28BYJ-48-5V me tabelën e modulit të testimit të drejtimit ULN2003.
- Më pas, ngjitni platformën në boshtin e motorit stepper dhe vendoseni në brazdë brenda mbajtëses. Platforma duhet të jetë e barabartë me "mermerin", por kini parasysh se sa më e lirë të jetë, aq më shumë diametra të paqëndrueshëm mund t'i bëjnë gjërat të mos nivelohen.
- Nëse keni një metodë për marrjen e rrotullimit të saktë që mund të kontrollohet në Mat Lab, konfiguroni kamerën në çdo distancë dhe lartësi, si dhe linjën e lazerit në të majtë ose në të djathtë të kamerës dhe pllakës rrotulluese. Këndi i lazerit duhet të jetë optimal për të mbuluar pjesën më të madhe të pllakës rrotulluese, por asgjë nuk duhet të jetë e saktë, ne do të trajtojmë ndryshimin e shkallës së modelit në kod.
- Pjesa më e rëndësishme për funksionimin e duhur është kalibrimi i kamerës. Duke përdorur paketën e veglave të vizionit kompjuterik MatLab, mund të merrni gjatësinë e saktë fokale dhe qendrën optike të kamerës me një saktësi prej 0,14 pikselësh.
Kini kujdes se ndryshimi i rezolucionit të kamerës do të ndryshojë vlerat e procesit të kalibrimit. Vlerat kryesore që kërkojmë janë gjatësia fokale, e matur në njësi piksel, dhe koordinatat e pikselit të qendrës optike të planit të imazhit.
Shumica e kamerave kompakte të lira nuk kanë një ndërfaqe softuerike. Ato mund të përdoren vetëm manualisht ose mekanikisht. Por një ekip vullnetarësh ka zhvilluar një softuer që ju lejon të kontrolloni dhe konfiguroni nga distanca kamerat kompakte Canon. Ky softuer quhetCHDK.
- CHDK shkarkohet në kartën SD, e cila më pas futet në kamerë.
- Kur ndizet kamera, CHDK ndizet automatikisht.
- Për shkak se CHDK nuk bën kurrë ndryshime të përhershme në kamerë, mund të hiqni gjithmonë kartën SD të dedikuar CHDK për funksionimin normal të kamerës.
CHDK është një parakusht thelbësor për kontrollorët e softuerit të listuar më poshtë. Kontrollorët funksionojnë në një PC ose Raspberry Pi dhe komunikojnë me softuerin CHDK që funksionon në kamera përmes USB. Kur përdorni lloje të tjera kamerash të lira, opsioni i vetëm i kontrollit është një lloj fillimi mekanik ose manual përmes programeve instaluese siç tregohet më sipër.
