Om du vill göra din egen 3D-skanner är det första steget att hitta en webbkamera. Om du har det kommer kostnaden för hela projektet att kosta 40-50 dollar. Desktop 3D-skanning har gjort stora framsteg de senaste åren, men det har fortfarande stora begränsningar. Teknikens hårdvara är byggd på basis av en viss volym och upplösning av skanningen. Du kan bara få bra resultat om ditt motiv uppfyller fotograferingskraven och upplösningen.
Hur 3D-fotografering fungerar
Fotogrammetri använder en uppsättning konventionella 2D-fotografier tagna från alla håll runt ett objekt. Om en punkt på ett objekt kan ses på minst tre bilder, kan dess placering trianguleras och mätas i tre dimensioner. Genom att identifiera och beräkna platsen för tusentals eller till och med miljontals poäng kan programvaran skapa en extremt exakt återgivning.
Till skillnad från en hårdvaruskanner har denna process inga gränser för storlek eller upplösning. Om du kan ta ett foto av ett objekt kan du skanna det:
- Den begränsande faktorn ifotogrammetri är kvaliteten på fotografier och därför fotografens skicklighet.
- Foton måste vara tydligt synliga och tydligt i fokus.
- De bör också placeras runt föremålet så att alla delar av dem är täckta.
Utan en 3D-skanner kan du bara göra en 3D-bild av stora objekt. Små föremål kan inte skannas. För att förstå detta mer i detalj kommer vi att analysera begreppet fotogrammetri.
Vad är fotogrammetri och hur påverkar det visningen av objekt?
Fotogrammetri är vetenskapen om att ta mätningar från fotografier, speciellt för att rekonstruera den exakta positionen för ytpunkter. Den kan också användas för att rekonstruera rörelsebanorna för angivna förankringspunkter på alla rörliga föremål, dess komponenter och i närheten av miljön.
Kort sagt, det ger dig möjligheten att skapa ett 3D-rutnät från flera foton genom att jämföra likheter mellan bilder och triangulera dem i 3D-rymden.
Fotogrammetri har funnits ett tag, men det var inte förrän Autodesk hoppade in i sitt Memento-betaprogram som saker och ting började fungera. Memento döptes om till ReMake när det lämnade betafasen. Låter som magi, eller hur? Tja, det är inte magi, det är verklighet. Nu kan vem som helst göra 3D-skanning utan att spendera hundratals på en skanner. Även prisvärda 3D-skannrar med öppen källkod kräver en hel del kunskap för att få dem att fungera korrekt. FRÅNalla kan få vad de vill med fotogrammetri.
Turntable - det andra steget av att skapa en skanner
Allt du behöver för att skapa din egen 3D-skanner är din smartphone, medföljande hörlurar och en spelare. Så här fungerar det: du vrider på veven, och för varje hel rotation av skivspelaren triggas telefonens kamera av hörlursvolymen 50 gånger.
Lätt! Överför foton till din dator och använd sedan Autodesk ReMake för att göra underverk. Det är fantastiskt, men det är inte bara bra på mesh, det ger också verktyg för att justera nätet, reparera hål, rikta in, förbereda för 3D-utskrift eller fungera som en systemform som en 3D-resurs för spel eller renderingar!
Tja, med tanke på att Apple har tagit bort hörlursuttaget för iPhone 7 och högre, kommer en uppdaterad version av skannerskapandet att användas. Den bygger på principen att arbeta på en trigger för en Bluetooth-kamera. Detta kommer att ersätta behovet av ett hörlursuttag.
- Fotogrammetrisk skanning av hög kvalitet kräver högkvalitativa fotografier av motivet från alla vinklar.
- Det enklaste sättet att skanna små saker är att rotera objektet medan du fotograferar.
- För att göra detta använder skannern en stegmotor som styrs av Arduino-kortet.
- Stäpparen roterar objektet med en fast mängd, och sedan slocknar den infraröda lysdioden i en jävligt knepig serie blixtar som efterliknar en kamerans trådlösa fjärrkontroll.
LCD-skärm med en uppsättning knapparlåter användaren styra Arduino. Med hjälp av knapparna kan användaren välja antalet bilder som ska tas per varv. En högkvalitativ gör-det-själv-3D-skanner kan arbeta i automatiskt läge, där den tar en bild, för fram stegmotorn och upprepar den tills den fullbordar ett helt varv.
Det finns också ett manuellt läge där varje tryckning på knappen tar en bild, flyttar jog-ratten och väntar. Detta är användbart för att skanna detaljer. 3D-skannern fokuserar på ramen som ramar in bilden.
Ytterligare programvara
När fotogrammetrimjukvaran upptäcker en funktion i ett foto, försöker den hitta den funktionen i andra bilder och registrerar platsen på alla bilder som visas.
- Om objektet är en del av ett roterande objekt får vi bra data.
- Om den upptäckta funktionen är i bakgrunden och inte rör sig medan resten av objektet skannas, kan det bryta rum-tidskontinuumet, åtminstone vad gäller din programvara.
Det finns två lösningar:
- En av dem flyttar kameran runt motivet för att hålla bakgrunden synkroniserad med rörelsen. Detta är bra för stora objekt, men det är mycket svårare att automatisera processen.
- En enklare lösning är att lämna bakgrunden orörd. Detta är lättare att göra för små föremål. Lägg till det högerbelysning och du är på väg mot särdragslösa bakgrunder.
Ett annat tips är att överexponera dina bilder med ett stopp eller två. Detta gör att du kan fånga fler detaljer i motivets skugga samtidigt som du separerar bakgrunden så att eventuella återstående bakgrundsobjekt försvinner till en lysande vit.
- "Arduino". Den har stift som inte täcks av LCD-skärmen, vilket gör det enkelt att ansluta.
- SainSmart 1602 LCD Shield som har en display och några knappar för att styra skannern.
- Stegmotorförare (Easy Driver).
NEMA 17-stegmotorn kommer att rotera det skannade objektet. Med en stor stegmotor (med lämplig drivrutin och strömförsörjning) kan denna högkvalitativa DIY 3D-skanner skala upp skanningen. 950 nm IR LED triggar kameran. Vissa populära modeller av handhållna 3D-skannrar är baserade på denna princip. Du kan upprepa byggprocessen med dina egna händer. Vi erbjuder flera alternativ att välja mellan.
Spinscan av Tony Buzer: grunden för alla skannrar
2011 släppte 3D-utskriftsgeniet Tony Buzer Spinscan. Detta är en hemgjord 3D-skanner med öppen källkod baserad på en laser och en digitalkamera. Senare använde MakerBot idéer från Spinscan för att skapa Digitizer Scanner med stängd källkod.
FabScan
FabScan startade som ett examensprojekt och har sedan dess antagits av ett litet community som fortsätter att arbeta med att förbättra dess funktioner. FabScan fungerar som många andra laserskannrar, men får hjälp av ett inbyggt hölje som hjälper till att jämna ut ljusnivåer och förhindrar distorsion vid skanning.
VirtuCube
En alternativ metod för laserskannrar är den strukturerade ljusskannern. Med hjälp av en pico-projektor istället för en laser kan VirtuCube enkelt skapas med ett fåtal tryckta delar och grundläggande elektronik. Hela detta system kan placeras i en kartong för att förhindra att andra ljuskällor orsakar tryckfel.
Två spännande nya laserskannrar med öppen källkod har redan släppts: The BQ Cyclop och Murobo Atlas.
BQ - laserskanningssystem
Det spanska hemelektronikföretaget BQ tillkännagav Cyclop 3D-skannern vid CES. Cyclop använder två laserlinjenivåer, en vanlig USB-webbkamera och BQ:s anpassade Arduino-kontroller. BQ har skrivit sin egen skanningsapplikation som heter Horus. Medan rapporter säger att Cyclop inte är tillgänglig ännu, säger BQ att det kommer att bli senare i år.
"Atlas" är ett utvecklat projekt som kräver förbättringar
Murobos 3D-skanner söker för närvarande pengar på Kickstarter. Liksom Spinscan, Digitizer och Cyclop använder Atlas laserlinjemoduler och en webbkamera för att skanna ett objekt på en roterande plattform. Atlas ersätter Arduino Raspberry Pi för att integrera kontroll och fånga i en enhet. Liksom Cyclop lovar Atlas skapare att det kommer att bli ett projektöppen källa. $129-seten har sålt slut, men vissa ligger kvar på $149 och $209.
Under 2019 siktar företaget på att lansera en smartphone-baserad 3D-skanner som inte bara kommer att visa bakgrundssynlighet, utan också konstruera fokus när en bild tas. I Amerika är DIY-nyheter fantastiska. Om du inte vet hur man gör en 3D-skanner, använd den oavslutade versionen av Atlas. Det finns en ganska tydlig funktionalitet och utvecklare behöver bara flasha enheten och se till att de funktioner som de vill se som ett resultat fungerar.
CowTech Ciclop: ny modell av multifunktionsmaskin
Priset går upp till $160 (beroende på om du skriver ut 3D-delar eller inte). Företaget är baserat i USA. Upplösningen på färdiga bilder når 0,5 mm. Maximal skanningsvolym: 200 × 200 × 205 mm. BQ låg till grund för ett DIY 3D-skannerkit för en 3D-skrivare. Med dina egna händer kan du modifiera versionen av modellen för att skapa bilder i fyrdimensionell rymd.
CowTech Engineering utnyttjade BQ-ledda fonder för att ge unikt värde åt den uppdaterade modellen. Nya möjligheter:
- miljögranskning,
- bakgrundsbild,
- linsskärm i omvänd stil.
Cowtech var trogen rörelsen med öppen källkod och lanserade en Kickstarter-kampanj för att samla in pengar för att lansera en produktionsversion av originalet, Ciclop CowTech. Laget satte ett högt mål att samla in $10 000 men möttes av överraskning ochglad när samhället kunde samla in $183 000. CowTech Ciclop gör-det-själv 3D-kamera- och telefonskannersats är född.
Så vad är skillnaden mellan CowTech-versionen och BQ DIY-versionen?
CowTech Ciclop använder fortfarande Horus 3D-programvara eftersom det är en fantastisk butik för 3D-objektskanning. Skillnaderna ligger dock i en lite annorlunda design, som teamet ägnade flera dagar åt att utveckla så att delarna kan 3D-printas på vilken FDM 3D-skrivare som helst.
Samma ämnen kan användas för att utveckla enheter med dina egna händer. Företagets 3D-skannrar och skrivare har bara en liten byggvolym, så CowTech har designat delar som kan skrivas ut på vilken skrivare som helst med en byggvolym på 115×110×65 mm, vilket finns i nästan alla 3D-skrivare.
Ciclop från CowTech:
- Det finns justerbara laserhållare här.
- CowTech DIY använder laserskuren akryl.
BQ Ciclop:
- Modeller använder gängade stänger.
- Det finns ingen laserskuren akryl.
Ingen stor sak, och skannrarna ser fortfarande ganska lika ut, men CowTech avsåg bara att förbättra den befintliga designen, inte reformera den. CowTech säljer en skanningsklar Ciclop för $159 på deras hemsida. Sammantaget är det en fantastisk billig gör-det-själv 3D-skanner, mycket effektiv för lasertriangulering 3D-skanning.
Roterande maskiner och tabeller för att skapa skannrar
- Mobiltelefonutrustad med DIY 3D-skannerteknologi: fotogrammetri - teknisk funktion finns.
- Pris: Gratis utskrift själv (även om material kostar cirka 30 USD).
- Denna DIY 3D-skanner kommer att vara ganska enkel att skapa. Dave Clark, en brittisk tillverkare, såg till att modellerna kunde tas isär redan innan försäljningsstart. Reservdelar kommer att användas för att bygga andra skannrar.
Detta beror på att den är baserad på fotogrammetri, inte lasertriangulering, och är kompatibel med din smartphone! Du kan ladda ner den 3D-utskrivbara filen för att synkronisera enheter.
Med dina egna händer kan en 3D-skanner tillverkas av improviserade medel. Du behöver bara lita på skaparna av DIY 3D. En enkel enhet förvandlar omedelbart din iPhone eller Android till en 3D-skanner genom att ansluta den till den här spelaren. Sedan, med hjälp av hörlurar och en telefonkamera, tar den över 50 bilder av objektet, som kommer att skannas när skivspelaren roterar.
När du har tagit dessa bilder kan du ladda in dem i ett program som Autodesk ReCap för att förvandla bilderna till en fullständig 3D-fil.
Sammantaget är detta ett fantastiskt kreativt projekt och en fantastisk DIY 3D-skanner för människor med en budget.
Microsoft Kinect 3D-skanner
Det är ännu lägre på bara $99 (men säljs inte längre, även om Kinect V2 fortfarande är tillgängligt på Xbox One). Företagets slogan är: Gör din egen 3D-skanner från Kinect och överraska dina vänner.
Medan Microsoft har svarat på efterfrågan genom att skapa sin egen 3D Scan-app för Kinect-skannern, finns det ett antal alternativ från tredje part som kan vara att föredra. Dessa inkluderar:
- Skanect, tillverkat av Occupital, som även säljer en textursensor.
- ReconstructMe. Den tillhandahåller en uppsättning verktyg som låter dig utföra 3D-skanning för mindre än $100.
Resultaten är inte fantastiska, men för ett sådant pris är det helt acceptabelt. Den har visat sig vara sämre än traditionell protogrammetri i kvalitet, särskilt i fina detaljer, som på små modeller som hajtänder. Ändå, för nybörjare 3D-skannrar är detta en fantastisk nybörjarprodukt, särskilt eftersom du kanske redan har en för Xbox 360.
Innan du skapar en skanner
Det finns många kameror du kan använda. Naturligtvis, för att veta hur man gör en 3D-skanner från din telefon med dina egna händer, måste du beräkna vad som behövs för detta. Om du planerar att använda Pi Scan för att styra dina kameror, bör du använda Canon PowerShot ELPH 160. Men om du använder någon annan inställning, här är några allmänna kamerarekommendationer:
- Hur många megapixlar behöver du? Mät föremålen du ska skanna. Sikta på den största medelstorleken (välj inte de största extremvärdena). Till exempel är de flesta läroböcker 22,86×27,94 cm Multiplicera nu denna storlek med PPI (pixlar per centimeter) du tänker fånga. 300-detta är ett säkert minimum, även om du inte kan gå fel om du tar fler. Så i vårt exempel - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Vi behöver en bild på minst 2700 × 3300=8 910 000 pixlar, eller cirka 9 megapixlar.
- Vilken kontroll behöver du? Om du bara skannar en enskild bok, eller om du bara skannar ett objekt för dess informationsinnehåll (i motsats till att försöka fånga det faktiska utseendet), behöver du inte särskilt bra bilder. Om belysningen eller kamerainställningarna ändras från bild till bild får du fortfarande bra resultat.
- Slutartid - vitbalans ISO-bländare.
- Blixt på/av. All anpassad bildbehandling (skärpning, färgförbättring, etc.).
- Fokus (helst möjligheten att låsa fokus).
- Exponeringskompensation.
- Förstoring - de flesta DSLR:er tillåter all denna typ av kontroll; för kompaktkameror, endast Canon Powershot-kameror som stöder CHDK. De låter dig styra alla dessa parametrar.
Mycket beror på budgeten. Skannrar säljs till samma pris som kameror. Om du vill göra allt själv, då är budgeten begränsad. Var uppmärksam på det prisvärda segmentet av optik- och reservdelsmarknaden.
- Den första svårigheten att bygga en 3D-laserskanner är att hitta en roterande plattform. Samtidigt behöver det bara styras med hjälp av MatLab. Istället för att spendera mycket pengar eller tid kan du köpa28BYJ-48-5V stegmotor med ULN2003 drivtestmodulkort.
- Lima sedan fast plattformen på stegmotoraxeln och placera den i spåret inuti hållaren. Plattformen ska vara i jämnhöjd med "marmorn", men tänk på att ju billigare den är, desto mer inkonsekventa diametrar som kan göra att saker och ting inte står i nivå.
- Om du har en metod för att få exakt rotation som kan styras i Mat Lab, ställ in kameran på valfritt avstånd och höjd, samt laserlinjen till vänster eller höger om kameran och skivspelaren. Vinkeln på lasern ska vara optimal för att täcka större delen av skivspelaren, men inget behöver vara exakt, vi kommer att hantera modellskalskillnaden i kod.
- Den viktigaste delen för korrekt funktion är kamerakalibrering. Med hjälp av MatLab datorseende verktygslåda kan du få den exakta brännvidden och optiska mitten av kameran med en noggrannhet på 0,14 pixlar.
Var medveten om att ändring av kamerans upplösning kommer att ändra värdena för kalibreringsprocessen. Huvudvärdena vi letar efter är brännvidden, mätt i pixelenheter, och pixelkoordinaterna för bildplanets optiska centrum.
De flesta billiga kompaktkameror har inget mjukvarugränssnitt. De kan endast manövreras manuellt eller mekaniskt. Men ett team av frivilliga har utvecklat programvara som gör att du kan fjärrstyra och konfigurera Canons kompaktkameror. Denna programvara kallasCHDK.
- CHDK laddas ner till SD-kortet, som sedan sätts in i kameran.
- När kameran startar startar CHDK automatiskt.
- Eftersom CHDK aldrig gör permanenta ändringar i kameran, kan du alltid bara ta bort det dedikerade CHDK SD-kortet för normal kameraanvändning.
CHDK är en väsentlig förutsättning för de programvarukontroller som anges nedan. Styrenheterna körs på en PC eller Raspberry Pi och kommunicerar med CHDK-mjukvaran som körs på kamerorna via USB. När du använder andra typer av billiga kameror är det enda kontroll alternativet någon form av mekanisk eller manuell start genom installationsprogrammen som visas ovan.
