НТВ плюс 

Лазерный 3d сканер своими руками. Делаем трехмерный сканер из игровой приставки

Если вы хотите сделать 3Д-сканер своими руками, первым делом найдите веб-камеру. Если она у вас есть, стоимость всего проекта обойдется в 40-50 долларов. В последние годы настольное 3D-сканирование сделало большие скачки, но оно все еще имеет большие ограничения. Аппаратное обеспечение техники строится на основе определенного объема и разрешения сканирования. Вы можете получить неплохие результаты, только если ваш объект соответствует требованиям и разрешению съемки.

Принцип работы съемки в объемном режиме

Фотограмметрия использует набор обычных двухмерных фотографий, сделанных со всех сторон вокруг объекта. Если точку на объекте можно увидеть хотя бы на трех снимках, ее местоположение можно триангулировать и измерить в трех измерениях. Путем определения и расчета местоположения тысяч или даже миллионов точек программное обеспечение может создать чрезвычайно точное воспроизведение.

В отличие от аппаратного сканера, этот процесс не имеет ограничений по размеру или разрешению. Если вы можете сфотографировать объект, вы можете отсканировать его:

  • Ограничивающим фактором при фотограмметрии является качество фотографий и, следовательно, мастерство фотографа.
  • Фотографии должны быть хорошо видны и четко сфокусированы.
  • Они также должны располагаться вокруг объекта, чтобы каждая их часть была охвачена.

Без 3D-сканера вы сможете сделать трехмерное изображение лишь больших объектов. Маленькие предметы отсканировать не получится. Чтобы подробнее это понять, разберем понятие фотограмметрии.

Что такое фотограмметрия и как она влияет на отображение предметов?

Фотограмметрия - это наука получения измерений по фотографиям, особенно для восстановления точного положения точек поверхности. Ее также можно использовать для восстановления траекторий движения обозначенных опорных точек на любом движущемся объекте, его компонентах и в непосредственной близости от окружающей среды.

Короче говоря, он дает возможность создавать трехмерную сетку из нескольких фотографий, сравнивая сходства между изображениями и триангулируя их в трехмерном пространстве.

Фотограмметрия существует уже некоторое время, но только когда Autodesk включился в свою бета-программу Memento, все стало работать стабильно. Memento был переименован в ReMake, когда он покинул бета-фазу. Звучит как волшебство, верно? Ну, это не волшебство, это реальность. Теперь любой желающий может заняться трехмерным сканированием, не тратя сотни на сканер. Даже доступные 3D-сканеры с открытым исходным кодом требуют довольно много знаний, чтобы заставить их работать должным образом. С помощью фотограмметрии любой может получить то, чего он хочет.

Поворотный круг - второй этап создания сканера

Все, что вам нужно для создания 3Д-сканера своими руками, - это ваш смартфон, прилагаемые наушники и проигрыватель. Вот как это работает: вы поворачиваете рукоятку, и за каждый полный оборот поворотного стола камера телефона срабатывает от громкости наушников 50 раз.

Просто! Перенесите фотографии на компьютер, а затем используйте Autodesk ReMake, чтобы творить чудеса. Это удивительно, но он не только хорошо создает сетку, но и предоставляет инструменты для настройки сетки, ремонта отверстий, выравнивания, подготовки к 3D-печати или служит системной формой в качестве 3D-ресурса для игр или визуализации!

Что ж, учитывая, что Apple удалила разъем для наушников для iPhone 7 и выше, будет использоваться обновленная версия создания сканера. В основе лежит принцип работы по триггеру для камеры Bluetooth. Это заменит необходимость в разъеме для наушников.

  • Высококачественное фотограмметрическое сканирование требует высококачественных фотографий объекта со всех сторон.
  • Самый простой подход для сканирования мелких вещей - это вращать объект во время фотографирования.
  • Для этого сканер использует шаговый двигатель, управляемый платой Arduino.
  • Степпер поворачивает объект на фиксированную величину, а затем инфракрасный светодиод гаснет чертовски хитроумными сериями миганий, которые имитируют беспроводной пульт дистанционного управления камеры.

С набором кнопок позволяет пользователю управлять Arduino. Используя кнопки, пользователь может выбрать количество снимков, которые будут сделаны за оборот. Изготовленный своими руками 3Д-сканер высокого качества может работать в автоматическом режиме, где он делает снимок, продвигает шаговый двигатель и повторяет его, пока не завершит полный оборот.

Существует также ручной режим, при котором каждое нажатие кнопки делает снимок, перемещает шаговый регулятор и ждет. Это полезно для сканирования деталей. 3Д-сканер фокусируется на рамке, обрамляющей изображение.

Дополнительное программное обеспечение

Когда программное обеспечение фотограмметрии обнаруживает функцию на фотографии, оно пытается найти эту функцию на других изображениях и записывает местоположение на всех снимках, которые появляются.

  1. Если объект является частью вращающегося объекта, мы получаем хорошие данные.
  2. Если обнаруженная функция находится на заднем плане и не движется, пока остальная часть объекта сканируется, это может привести к срыву пространственно-временного континуума, по крайней мере, в том, что касается вашего программного обеспечения.

Есть два решения:

  • Одним из них является перемещение камеры вокруг объекта, чтобы фон оставался синхронизированным с движением. Это хорошо для больших объектов, но гораздо сложнее автоматизировать процесс.
  • Более простое решение - оставить фон без особенностей. Это сделать проще для небольших объектов. Добавьте к этому правильное освещение, и вы уже на пути к безликим фонам.

Другой совет - переэкспонировать ваши изображения с помощью остановки или двух. Это позволяет захватывать больше деталей в тени объекта, одновременно отделяя фон, поэтому все оставшиеся фоновые объекты исчезают в сверкающем белом цвете.

  • "Ардуино". У него есть контакты, которые не закрыты ЖК-экраном, что облегчает подключение.
  • SainSmart 1602 LCD Shield, который имеет дисплей и несколько кнопок для управления сканером.
  • Драйвер шагового двигателя (Easy Driver).

Шаговый двигатель NEMA 17 будет поворачивать объект сканирования. С большим шаговым двигателем (с соответствующим драйвером и источником питания) этот изготовленный своими руками 3Д-сканер высокого качества мог бы увеличить масштаб сканирования. ИК-светодиод 950 nm запускает камеру. На этом принципе основаны некоторые популярные модели ручных 3Д-сканеров. Своими руками можно повторить процесс строения. Мы предлагаем несколько вариантов на выбор.

Spinscan от Тони Бьюзера: основа всех сканеров

В 2011 году гений 3D-печати, Тони Бьюзер, выпустил Spinscan. Это самодельный 3Д-сканер с открытым исходным кодом на основе лазера и цифровой камеры. Позже MakerBot использовал идеи из Spinscan для создания сканера Digitizer с закрытым исходным кодом.

FabScan

FabScan начинался как дипломный проект и с тех пор был принят небольшим сообществом, которое продолжает работать над улучшением своих возможностей. FabScan работает, как и многие другие лазерные сканеры, но ему помогает встроенный корпус, который помогает выровнять уровни освещенности, предотвращая искажения при сканировании.

VirtuCube

Альтернативным методом для лазерных сканеров является сканер структурированного света. Используя пико-проектор вместо лазера, VirtuCube может быть легко создан с несколькими печатными деталями и базовой электроникой. Вся эта система может быть помещена в картонную коробку, чтобы другие источники света не вызывали ошибок при печати.

Уже выпущены два новых интересных лазерных сканера с открытым исходным кодом: The BQ Cyclop и Murobo Atlas.

BQ - лазерная система сканирования

Испанская компания по производству бытовой электроники BQ анонсировала 3D-сканер Cyclop на выставке CES. Cyclop использует два лазерных линейных уровня, стандартную веб-камеру USB и пользовательский контроллер Arduino от BQ. BQ написал свое собственное приложение для сканирования под названием Horus. В то время как в сообщениях говорится, что Cyclop еще не доступен, BQ заявляет, что это будет позже в этом году.

"Атлас" - разработанный проект, требующий доработок

3Д-сканер с описанием принципов работы от Murobo в настоящее время ищет средства на Kickstarter. Как и Spinscan, Digitizer и Cyclop, Atlas использует лазерные линейные модули и веб-камеру для сканирования объекта на вращающейся платформе. Атлас заменяет Arduino Raspberry Pi, чтобы объединить управление и захват в устройство. Как и Cyclop, создатель Atlas обещает, что это будет проект с открытым исходным кодом. Наборы за 129 долларов распроданы, но некоторые остались по цене 149 и 209 долларов.

В 2019 году компания стремится выпустить созданный из смартфона 3Д-сканер, который будет не только отображать фоновую видимость, но и конструировать фокус при захвате изображения. В Америке DIY-новинки поражают. Если вы не знаете, как сделать 3Д-сканер, используйте незавершенную версию "Атласа". Там достаточно понятный функционал, а разработчикам нужно лишь прошить устройство и обеспечить работу тех функций, которые хочется видеть в результате.

CowTech Ciclop: новая модель многофункционального устройства

Цена достигает 160 долларов (в зависимости от того, печатаете ли вы 3D-детали или нет). Компания основана в США. Разрешение готовых изображений достигает 0,5 мм. Максимальный объем сканирования: 200 × 200 × 205 мм. BQ лег в основу комплекта DIY 3Д-сканера для 3Д-принтера. Своими руками можно доработать версию модели до создания изображений в четырехмерном пространстве.

CowTech Engineering использовала фонды, возглавляемые BQ, придавая уникальное значение обновленной модели. Появились возможности:

  • обзора окружающей среды,
  • захвата фона,
  • отображения линз в перевернутом стиле.

Верный движению open source, Cowtech начал кампанию Kickstarter, чтобы собрать деньги для запуска в производство версии оригинала - Ciclop CowTech. Команда поставила высокую цель - собрать 10 000 долларов, но была встречена с удивлением и восторгом, когда сообщество смогло собрать 183 000 долларов. Комплект 3Д-сканера из фотоаппарата и телефона CowTech Ciclop DIY появился на свет.

Так в чем же разница между версией CowTech и BQ DIY?

CowTech Ciclop по-прежнему использует программное обеспечение Horus 3D, так как это фантастический магазин для 3D-сканирования объектов. Различия, однако, заключаются в несколько ином дизайне, на разработку которого команда потратила нескольких дней, чтобы детали могли быть напечатаны в 3D на любом 3D-принтере FDM.

Эти же заготовки можно использовать для разработки устройств своими руками. 3Д-сканеры и принтеры этой компании имеют только небольшой объем сборки, поэтому компания CowTech разработала детали, которые можно распечатать на любом принтере с объемом сборки 115 × 110 × 65 мм, который есть почти во всех 3D-принтерах.

Ciclop от CowTech:

  • Здесь есть регулируемые держатели лазера.
  • В CowTech DIY используется лазерная резка акрила.
  • Модели используют резьбовые стержни.
  • Лазерная резка акрила отсутствует.

В этом нет ничего страшного, и сканеры по-прежнему выглядят довольно схожими, но CowTech намеревался только улучшить существующий дизайн, а не реформировать его. CowTech продает готовый к сканированию Ciclop за 159 долларов на своем веб-сайте. В целом это отличный дешевый DIY 3D-сканер, очень эффективный для лазерного триангуляционного 3D-сканирования.

Поворотные станки и столы для создания сканеров

  1. Мобильный телефон оснащен технологией DIY 3D-сканера: фотограмметрия - присутствует технологическая особенность.
  2. Цена: бесплатная печать самостоятельно (хотя материалы будут стоить около 30 долларов США).
  3. Этот 3Д-сканер своими руками будет создать довольно просто. Дейв Кларк, британский производитель, еще до начала старта продаж позаботился о том, чтобы модели могли разбираться. Запчасти пойдут на создание других сканеров.

Это связано с тем, что он основан на фотограмметрии, а не на лазерной триангуляции и совместим с вашим смартфоном! Вы можете скачать файл для 3D-печати, чтобы синхронизовать устройства.

Своими руками 3Д-сканер получится сделать из подручных средств. Нужно только довериться создателям DIY 3D. Простое устройство мгновенно превращает ваш iPhone или Android в 3D-сканер, подключив его к этому проигрывателю. Затем, используя наушники и камеру телефона, делает более 50 фотографий объекта, который будет сканироваться при вращении поворотного стола.

После того как вы взяли эти изображения, вы можете загрузить их в такую ​​программу, как Autodesk ReCap, чтобы превратить фотографии в полноценный 3D-файл.

В целом это фантастический креативный проект и отличный DIY 3D-сканер для людей с ограниченным бюджетом.

Microsoft Kinect 3D сканер

Его стоимость еще ниже - всего 99 долларов (однако больше не продается, хотя Kinect V2 все еще доступен с Xbox One). Лозунг компании: "Сделай своими руками 3Д-сканер из "Кинекта" и удиви друзей.

Хотя Microsoft отреагировала на спрос, создав собственное приложение 3D Scan для сканера Kinect, существует ряд сторонних опций, которые могут быть предпочтительнее. К ним относятся:

  • Skanect, сделанный Occupital, который также продает датчик структуры.
  • ReconstructMe. Он предоставляет набор инструментов, которые позволяют выполнять 3D-сканирование менее чем за 100 долларов.

Результаты не фантастические, но за такую цену вполне приемлемые. Было доказано, что он уступает традиционным вариантам протограмметрии по качеству, особенно в мелких деталях, например на маленьких моделях, таких как зубы акулы. Тем не менее для начинающих 3D-сканеров это фантастический продукт начального уровня, тем более что у вас уже может быть один для Xbox 360.

Перед тем, как создавать сканер

Существует множество камер, которые вы можете использовать. Конечно, чтобы знать, как сделать 3Д-сканер из телефона собственноручно, нужно посчитать, что для этого понадобится. Если вы планируете использовать Pi Scan для управления камерами, то вам следует использовать Canon PowerShot ELPH 160. Но если используете какую-то другую настройку, то вот несколько общих рекомендаций по выбору камер:

  1. Сколько мегапикселей вам нужно? Измерьте предметы, которые вы собираетесь сканировать. Стремитесь к наибольшему среднему размеру (не выбирайте самые большие выбросы). Например, большинство учебников размером 22,86 × 27,94 см. Теперь умножьте этот размер на PPI (пикселей на сантиметр), который вы намереваетесь захватить. 300 - это безопасный минимум, хотя вы не ошибетесь, если захватите больше. Итак, в нашем примере - 9 × 300 = 2700. 11 × 300 = 3300. Нам нужно изображение размером не менее 2700 × 3300 = 8 910 000 пикселей, или около 9 мегапикселей.
  2. Какой контроль вам нужен? Если вы просто сканируете одну книгу или сканируете предмет только для его информационного содержания (в отличие от попыток запечатлеть фактический внешний вид), вам не нужны очень хорошие снимки. Если освещение или настройки камеры меняются от снимка к снимку, вы все равно получите качественный результат.
  3. Скорость затвора - баланс белого апертура ISO.
  4. Вспышка вкл/выкл. Любая пользовательская обработка изображений (повышение резкости, улучшение цвета и т. д.).
  5. Фокус (в идеале возможность блокировки фокуса).
  6. Компенсация воздействия.
  7. Увеличение изображения - большинство зеркальных фотоаппаратов допускают весь этот вид контроля; для компактных камер только камеры Canon Powershot, поддерживающие CHDK. Они позволяют контролировать все эти параметры.

Многое зависит от бюджета. Сканеры продаются по той же цене, что и фотоаппараты. Если вы хотите сделать все самостоятельно, значит, бюджет ограничен. Обращайте внимание на доступный сегмент рынка оптики и запчастей.

  • Первая трудность, с которой сталкиваются при создании трехмерного лазерного сканера, - нахождение вращающейся платформы. При этом ею нужно управлять лишь с помощью MatLab. Вместо того чтобы тратить много денег или времени, можно купить шаговый двигатель 28BYJ-48-5V с платой модуля тестирования привода ULN2003.
  • Дальше приклейте платформу к валу шагового двигателя и поместите его в паз внутри держателя. Платформа должна быть на одном уровне с "мрамором", но имейте в виду, что чем дешевле он, тем более несовместимы диаметры, которые могут сделать вещи не ровными.
  • Если у вас есть метод получения точного вращения, которым можно управлять в Mat Lab, настройте камеру на любом расстоянии и высоте, а также лазерную линию слева или справа от камеры и от поворотного стола. Угол наклона лазера должен быть оптимальным, чтобы покрыть большую часть поворотного стола, но ничто не должно быть точным, мы будем обрабатывать разницу в масштабе модели в коде.
  • Самая важная часть для правильной работы - это калибровка камеры. Используя набор инструментов для компьютерного зрения MatLab, можно получить точное фокусное расстояние и оптический центр камеры с точностью до 0,14 пикселя.

Имейте в виду, что изменение разрешения камеры приведет к изменению значений процесса калибровки. Основными значениями, которые мы ищем, являются фокусное расстояние, измеренное в пиксельных единицах, и пиксельные координаты оптического центра плоскости изображения.

Большинство дешевых компактных камер не имеют программного интерфейса. Они могут управляться только ручным или механическим запуском. Но команда добровольцев разработала программное обеспечение, которое позволяет дистанционно управлять компактными камерами Canon и настраивать их. Это программное обеспечение называется CHDK.

  • CHDK загружается на SD-карту, которая затем вставляется в камеру.
  • Когда камера запускается, CHDK запускается автоматически.
  • Поскольку CHDK никогда не вносит постоянных изменений в камеру, вы всегда можете просто извлечь специальную карту CHDK SD для нормальной работы камеры.

CHDK является важной предпосылкой для программных контроллеров, перечисленных ниже. Контроллеры работают на ПК или Raspberry Pi и взаимодействуют с программным обеспечением CHDK, работающим на камерах, через USB. При использовании других видов дешевых камер единственным вариантом управления является какой-либо механический или ручной запуск через программы-установщики, как показано выше.

Всем привет, с вами компания 3Dtool .

В современном мире все разработки новых устройств и прототипов проводятся в различных CAD -системах. Все проектирование: как технических изделий, так и дизайнерских произведений происходит в электронном виде. 3D модели для всего на свете - это уже сложившаяся реальность. Именно поэтому для облегчения создания 3D моделей, на рынке появились 3D сканеры.

3D сканеры это устройства которые очень точно создают трехмерную копию любого физического объекта. И сегодня мы расскажем вам о 5 самых лучших 3D сканерах по нашей версии, на которые вам стоит обратить свое внимание.

Это настольный 3D сканер, разработанный компанией Shining 3D . Компания специализируется на производстве 3D сканеров под самые разнообразные задачи. Продажи осуществляются по всему миру.

Для сканирования в данном сканере используется 2 камеры с разрешением 1,3 Мпикс .

В базовую комплектацию 3D сканера входит автоматический поворотный стол. Что образует единый программно-аппаратный комплекс.

Точность сканирования объектов до 0,1 мм.

Также сканер может работать в режиме захвата текстур (т.е. сканировать в цвете).

Существует 2 режима сканирования: автоматический (с поворотным столом) и фиксированный (без поворотного стола).

При работе в автоматическом режиме с помощью поворотного столика, 3D сканер способен сканировать объекты размером до 200х200х200 мм.

Используя функцию фиксированного сканирования, вы можете сканировать большие объекты размером до 700х700х700 мм, но без поворотного устройства.

Сканер EinScan SE сканирует объект, проецируя последовательность белых световых лучей на объект, камеры же в свою очередь улавливают все неровности на поверхности сканируемого объекта, и создают 3D модель в программном обеспечении 3D сканера в режиме онлайн.

В базовую комплектацию входит:
  • Блок сканирования (камеры и проектор)
  • Поворотный столик для сканирования
  • Калибровочное поле для первоначальной настройки сканера
  • Основание для размещения элементов сканера
  • Программное обеспечение на русском языке

Преимущества:
  • Простота эксплуатации
  • Максимально автоматизирован

    Недостатки:

    • Не высокая точность
    • Необходимость использования видеокарты NVIDIA .

      Это универсальный, полупрофессиональный, 3D сканер, который подойдет для сканирования объектов от 5 см до 3 метров.

      При сканировании используется принцип Структурированного подсвета.

      3D cканер имеет три встроенные зоны сканирования, благодаря этому, пользователь может оптимально настроить параметры сканирования для объектов разного размера. При необходимости, можно совмещать несколько зон сканирования: например, если на крупном объекте присутствует небольшой участок с мелкими деталями, требующих высокой детализации его можно сканировать зоной №3, в то время как сам объект можно сканировать зоной №1.

      3D сканер RangeVision Spectrum может работать в трёх режимах сканирования:

      • C использованием меток (которые могут быть нанесены как на сам объект сканирования, так и на поверхности вокруг него)
      • Cканирование с использованием поворотного устройства (стола)
      • Cканирование без поворотного устройства и без меток.

        Сканер поставляется с одним комплектом объективов с ручной настройкой для трех зон сканирования

        3D RangeVision Spectrum - позволяет получать 3D модели объектов с точностью от 0.04 до 0.12 мм. Подходит в том числе для выполнения инженерных задач, где его точности достаточно.

        Отдельно хочется отметить, продвинутое (экспертное) программное обеспечение. Это собственная разработка компании RangeVision . Программное обеспечение входит в комплект поставки 3D сканера, при этом производитель не берет денег за продление лицензии или за обновления. Оно позволяет выполнять как постобработку модели после сканирования, так и очень тонко настраивать сканер под сканируемый объект.

        В комплект входит поворотный стол, который позволяет без проблем сканировать небольшие предметы весом до 5кг в автоматическом режиме. Также можно сканировать без поворотного стола объекты до 3 метров.

        Преимущества:

        • Высокое качество сканирования
        • Большой диапазон сканирования от 5 см до 3 м

        • Недостатки:

          • Освоение программного обеспечения потребует времени. Однако по состоянию на 10.07.2018 компания RangeVision выпустила новую версию ПО, которое стало заметно проще.

            Это ручной 3D сканер для сканирования объектов от 5 см до 4 метров. Максимальная точность сканирования до 0.05 мм (50 микрон ). Скорость сканирования: 550 000 точек/секунду.

            3D сканер подходит как для сканирования человека, так и для сканирования неживых объектов.

            Сканер имеет следующие режимы работы:

            • Handheld HD Scan (режим ручного сканирования с высоким разрешением). Точность сканирования в данном режиме 0.1 мм. Для сканирования требуются маркеры (поставляются в комплекте). Сканирование в цвете не возможно. Данный режим требуется для решения задач по сканированию объектов больших размеров с высокой точностью в ручном режиме.
            • Handheld Rapid Scan (режим быстрого ручного сканирования). Оптимальным режим для сканирования людей. Точность сканирования 0.3 мм. Сканирование в цвете возможно (при наличии модуля цветного сканирования). Данный режим подходит для быстрого сканирования больших объектов.
            • Automatic Scan (Автоматический режим). Сканирование выполняется с использованием поворотного стола. Точность сканирования до 0.05 мм (50 микрон). Подходит для сканирования небольших объектов в автоматическом режиме.

            4.Fixed Scan (Фиксированный режим). Сканирование происходит с использованием штатива и маркеров. Маркеры хаотично наклеиваются на сканируемый объект. Повороты объекта происходят в ручном режиме или по средством переноса штатива со сканером вокруг объекта. Точность сканирование 0.05 мм (50 микрон).

            3D сканер Shinig3D Einscan Pro Plus дополнительно может оснащаться следующими модулями: модуль цветного сканирования, индустриальный пакет (штатив и поворотное устройство).

            После сканирования оператор получает файлы в форматах - OBJ，STL，ASC，PLY . Эти форматы подходят для всех существующих 3D принтеров, станков ЧПУ или 3D редакторов. Проблем с совместимостью не будет.

            3D сканер Einscan Pro Plus обладает высокой мобильностью и имеет максимально простое управление. При его создании особое внимание уделялось возможности работы со сканером неподготовленными людьми. Поэтому все процессы у него максимально автоматизированы.

            Программное обеспечение поставляется к комплекте со сканером - бесплатно.

            Преимущества:
            • 4 режима работы
            • Относительно не высокая стоимость
            • Автоматизация процесса
            • Простота использования

              Недостатки:

              • Для работы требуется «игровой» компьютер с видеокартой NVIDIA
              • Для сканирования черных, блестящих, сверкающих объектов требуется покрытие матирующим спреем.

                Это 3D сканер на основе структурированной подсветки - идеальный выбор, если необходимо создать 3D модель объекта средней величины в цвете, например: человека, бампер автомобиля.

                Artec Eva - портативный 3D сканер широкого применения, благодаря чему является лидером на рынке профессиональных ручных 3D сканеров. Работа устройства основана на безопасной технологии структурированной подсветки. Это отличное универсальное решение для съёмки любых объектов, включая объекты с чёрными и блестящими поверхностями.

                Данный сканер не нуждается в калибровке, т.к. он откалиброван уже с завода.

                Точность сканирования до 0.1 мм. Точность позиционирования 3D точки 0.5 мм.

                Сканер оборудован камерой 1.3 МПикс.

                Поддерживается режим цветного сканирования.

                Скорость сканирования до 2 млн . точек в секунду, благодаря чему, сканирование происходит весьма быстро.

                Преимущества:
                • Высокая скорость 3д сканирования
                • Возможность работы в открытом пространстве (на улице)
                • Сканирует черные и блестящие объекты.

                  Недостатки:

                  • Для работы требуется игровая видеокарта
                  • Стоимость решения

                    Профессиональный сканер, который позволяет проводить трехмерную оцифровку как больших, так и малых физических объектов. Для 3D сканера предусмотрены три зоны сканирования, которые позволяют оцифровывать с необходимой детализацией и точностью как ювелирные изделия, так и кузовные элементы автомобиля.

                    Пользователь может осуществлять 3D сканирование с использованием вспомогательных маркеров, по которым программное обеспечение, может автоматически «собрать» совмещать сканы. Кроме этого, благодаря поддержки маркеров и возможности импорта опорных сетей, сформированных фотограмметрическими системами производства GOM и Aicon , можно достичь точности сканирования до 0,05 мм на объектах более 2 м.

                    Однако если вы имеете дело с музейными экспонатами или другими объектами, требующими особого бережного отношения, 3D сканер RangeVision PRO5M позволит сканировать без маркеров и выстраивать 3D модель по геометрии самого объекта.

                    3D сканер RangeVision PRO5M , работающий на структурированном подсвете выгодно отличается от аналогичных лазерных 3D сканеров по скорости сканирования.

                    Данный сканер оснащен камерами 5Мп и поставляется с отдельным комплектом преднастроенных объективов для каждой зоны сканирования.

                    Кроме того, поддерживается технология синего подсвета что позволяет снизить влияние внешнего освещения.

                    Время сканирования составляет всего 15 секунд .

                    Базовая комплектация:
                    • Сканирующий модуль,
                    • 2 промышленные камеры
                    • Комплект объективов для каждой зоны сканирования
                    • Штатив с поворотной головкой
                    • Набор калибровочных пластин
                    • Матирующий спрей
                    • Программное обеспечение.

                      Преимущества:

                      • Высокое качество и скорость сканирования
                      • Большой диапазон сканирования от 5 см до 5 м
                      • Профессиональное программное обеспечение
                      • Автоматическое сканирование с помощью поворотного стола и меток.
                      • Бесплатные обновления программного обеспечения

                        Недостатки:

                        • Освоение программного обеспечения потребует времени
                        • Не подходит для сканирования человека

                          Все представленные в этой статье 3D сканеры можно приобрести в нашей компании. Каталог 3D сканеров

                          И подписываемся на наши группы в соц.сетях:

FabScan - это open-source, DIY 3D лазерный сканер.

Начало проекта было положено во время разработки бакалаврского проекта Франциска Энгелманна. Официальная страница проекта находится .

На основании этого проекта, разработан аналог, который и рассмотрен в статье. Для бокса используется мдф. Электронная начинка тоже несколько отличается.

Программа для Arduino взята с оригинального проекта. Так что спасибо команде FabScan за отличный open-source 3D сканер!

Итак, приступим.

Необходимые компоненты

Детали и узлы для оригинального проекта FabScan:

  • Драйвер шагового двигателя A4988;
  • Шилд FabScan;
  • Биполярный шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов);
  • Источник питания 12 В - 1 А;
  • Веб-камера Logitech C270.

Для корпуса надо 4 листа из МДФ. Размеры - 600 мм на 300 мм. Толщина - 5 мм. Более детальная информация .

Детали и узлы, которые используются в этой инструкции:

  • (200 шагов);
  • Драйвер шагового двигателя L298N;
  • Модуль лазера на 5 мВт - производитель Red Line;
  • Источник питания 12 В - 2 А;
  • Веб-камера Logiteck C270.

То есть мы просто не станем использовать шилд FabScan и используем другой модуль драйвера шагового двигателя

Разработка корпуса для 3D сканера

Процесс и результат разработки корпуса нашего 3D сканера показаны на фотографиях. Основная сложность - максимально точная установка камеры, модуля лазера и шагового двигателя. Если вы хотите облегчить себе жизнь, можете заказать эти детали за 35 евро.

Сборка 3Д сканера







1. С шилдом .

Установите FabScan шилд на Arduino. Драйвер шагового двигателя A4988 устанавливается на предусмотренные рельсы. Шаговый двигатель подключается к соответствующим контактам на шилде. Модуль лазера подключается к аналоговому пину A4. После этого можете подключать питание и USB кабель. Более детальная иструкция находится .

2. Без шилда .

Если вы решили собрать сканер без использования шилда, подключите драйвер шагового двигателя L298 к контактам 10, 11, 9, 8 на Arduino (в принципе, эти контакты можно изменить с соответствующими правками в скетче). Модуль лазера подключается к пину A4 на Arduino . Все. Можно подключать питание и USB кабель.


Скетч для Arduino

Важное примечание! Если вы используете опцию "Try Ubuntu", убедитесь, что вы сохранили файлы перед тем как выключить персональный компьютер!

Следуйте инструкции, фотографии к которой приведены ниже:

  • Выберите SerialPort;
  • Выберите Camera;
  • File - Control Panel;
  • Нажмите detect laser (пока что не устанавливайте никаких объектов перед сканером) и выберите "enable";
  • Нажмите "Fetch Frame" и убедитесь, что синяя горизонтальная линия касается вершины вращающегося стола, а желтая горизонтальная линия касается нижней части вращающегося стола. Кроме того, желтая вертикальная линия должна совпадать с центром вращающегося стола. Если камера установлена некорректно, результат сканирования будет не четким!

После настройки закройте окно, установите объект в 3 D сканере и нажмите кнопку Start Scan.

Примечание: дополнительные материалы по настройке Файла configuration.xml изложены в этом гайде .

Сохранение 3D изображения

Когда процесс 3Д сканирования завершится, вы сможете сохранить сканированный 3D объект с расширением.pcd или.ply. Можно сохранить и в формате 3D stl файла, но эта возможность доступна не на всех платформах. Открыть сканированный и сохраненный ранее объект можно, выбрав File - OpenPointCloud.

Что дальше?

Вы можете использовать MeshLab для обработки сканированного 3Д объекта и распечатать его на 3D принтере!

При обработке файла в MeshLab:

1. Убедитесь, что вы сохранили объект как.ply файл.

2. Откройте файл с помощью MeshLab.

3. В MeshLab рассчитайте нормали (Filters/Point Set/Compute normals).

4. После этого перестройте поверхность, используя Poisson reconstruction (Filters/Point Set/Surface Reconstruction: Poisson)

Окончательно собранная конструкция приведена на фото ниже.


Видео работы оригинального FabScan 3-Д сканера:

Огромное спасибо команде FabScan за потрясающий open-source сканер на Arduino!!!

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

) мы решили попробовать свои силы в его сборке и по возможности улучшить его конструкцию. Мы даже не представляли, что из этого получится и тем более не представляли, что победим с ним на нескольких научно-инженерных выставках. Но по порядку. Кому интересно узнать результат, добро пожаловать под кат (много фотографий).

Первый прототип

Сначала мы решили собрать лазерный дальномер. Сделан он был по мотивам статьи на радиолюбительском форуме. Просто лазерная указка и камера. Для обработки изображений была написана программа на Java. Для одного измерения делались две фотографии: с лазером и без лазера. После их сравнения мы могли однозначно найти лазерную точку. После того, как это заработало, дальномер был установлен на платформу, которая могла вращаться в двух плоскостях. Прежде чем я покажу то, что получилось, нужно предупредить - на летней школе не так много материалов, а потому мы собрали прототип из того, что у нас было:

Камеру видно сразу, а лазер - это тот латунный цилиндрик над ней. Для вращения платформы мы применили два шаговых двигателя, которые в свою очередь были подключены к плате управления на микроконтроллере Atmega32. К ней же подключался лазер. Сама плата соединялась с компьютером посредством USB->UART переходника. Программа на компьютере делала снимки, обрабатывала их, заносила координаты полученных точек в файл и отсылала команды плате управления.

Результат был интересный. Да, мы находили расстояние. Да, мы могли «нацелиться» на любую точку в полусфере над сканером. И радости нашей не было предела. Но когда мы провели оценку времени сканирования этой полусферы, то оно оказалось равным 48 часам. И дело не в камере. И даже не в Java. А в том, что установка была настолько хлипкой, что колебалась после каждого поворота в течение пяти секунд. Приходилось делать измерение, поворачиваться и ждать пять секунд, пока она не перестанет качаться. А вдобавок библиотека для камеры перед каждым снимком включала ее, а затем выключала. На это уходило 1-2 секунды. Но летняя школа заканчивалась, и переделывать было некогда: это была уже ночь перед сдачей проекта. Вернее утро. На следующий день мы представляли наш проект на конкурсе перед научным жюри и неожиданно выиграли. Наверное, именно из-за этой победы мы решили продолжить нашу работу над этим проектом.

Версия два

На самом деле лето закончилось, а учебный год начался. Желание работать пропало. Установку планировали закончить к следующему конкурсу, до которого был целый месяц. Месяц. А потом внезапно три дня. Но за месяц мы решили изменить установку. Собрать ее крепкой, установить на лазерную указку линзу, которая будет создавать лазерную линию. Это позволило бы сканировать сразу 720 точек (в сканере стояла HD камера). Вот только три дня внесли свои коррективы:

Собран второй сканер из визирных пластиковых линеек, клея, малярного скотча и держится только благодаря синей изоленте. Вместо линзы стоит пробирка. На эту пробирку светит зеленый лазер. Отразившийся луч создает на экране более-менее равномерную лазерную полоску. Дальномер закреплен лишь на одном моторе, который вращает его в горизонтальной плоскости. Плату управления заменили на STM32VLDiscovery. Просто STM32 я знаю лучше, да еще и Atmega сгорела, а программатор был давно утерян. Выглядит не очень, зато работает! Колебания уменьшились, а скорость соответственно увеличилась. Но не сильно. Тут был обнаружен очень интересный подвох - китайская лазерная указка включалась не сразу, а плавно увеличивала свою мощность в течение секунды. Таким образом, секунда на колебания, секунда на прогрев лазера, секунда на снимок, а их два. Вот и получаем 4 секунды. Но за одно измерение мы находим расстояние до 720 точек! Выглядел процесс сканирования приблизительно так:

А результат так:

Картинка выглядит не очень интересно, но кружка была в программе объемной. Можно было посмотреть ее с разных сторон.

А что собственно конкурс? А вот ничего! Мы закончили сканировать все подряд в 4 часа ночи, а в 9 утра на стенде обнаружили, что лазер сгорел. Как оказалось, пока мы несли его из гостиницы к стенду, в него попал дождь, и при включении он сгорел. А выглядит она в нерабочем состоянии так, что поверить в слова «оно работало 5 часов назад» сложно. Мы расстроились. Желание продолжать улетучилось с дымком из лазера. Но все же была собрана…

Третья версия

И собрана она была опять же к конкурсу. Причем к нему мы готовились долго и основательно. Больше недели. И вот результат:

Первое что бросается в глаза - это то, что теперь мы сканируем не область вокруг сканера, а объект, который вращается на платформе. А так же мы достали нужную линзу, собрали все нормально, переписали программу, а еще заменили отладочную плату на самодельную. И еще теперь мы делаем только один снимок на измерение. Лазер достаточно мощный, а линза достаточно хороша для того, чтобы однозначно находить лазер на фотографии. Благодаря этому мы не дожидаемся прогрева лазера - он всегда включен. А еще камеру теперь включаем только один раз. То есть время тратится по большей части на поворот платформы и обработку изображения. В программе добавили меню выбора точности. Время сканирования - от двух до десяти минут. В зависимости от выбранной точности. При максимальной точности получается, что платформа за шаг поворачивается на 0,5 градуса, а расстояние определяется с точностью 0,33 мм. Платформа приводится в движение шаговым мотором через редуктор. Собственно платформа - большой диск, а резиновый валик на валу мотора - маленький. Мотором и лазером управлял микроконтроллер STM32F050F4 через полевые транзисторы. В самом начале статьи как раз скан игрушки, полученный с помощью этого сканера. Так как сканер выдает облако точек в формате.obj, то после триангуляции мы можем напечатать отсканированный объект на 3D принтере, что и видно на той же фотографии. На экране мы можем видеть модель после триангуляции. Никакой ручной работы над моделью не проводилось.

На конкурсе мы победили. А он давал проход на международный конкурс Intel ISEF. А потому мы начали работать над следующим сканером.

Четвертая версия

На данный момент это последняя версия сканера, которую мы собрали. Для сравнения на платформе стоит вторая версия. К разработке четвертого сканера мы постарались подойти со всей основательностью, с какой только могли. Установка была начерчена в САПРе, детали вырезаны лазером, все покрашено, ничего лишнего снаружи не торчит. Изменения: теперь платформа действительно является шестерней. Она вырезана из оргстекла и по краям у нее 652 зубчика. Это решает проблему, которая сильно портила сканы в предыдущем сканере: резиновый валик немного проскальзывал, из-за чего платформа часто поворачивалась не на 360 градусов. Сканы были либо с «вырезанным кусочком», либо с перекрытием. Здесь же мы всегда точно знали насколько повернута платформа. Мощность лазера сделали регулируемой программно. Благодаря этому можно было на ходу менять мощность лазера, избегая засветки ненужных частей при малой освещенности помещения. Для управления всей электронникой решили не разводить новую плату, а просто применить отладочную F401RE-Nucleo. На ней установлен ST-LinkV2.1, который работает отладчиком и USB->UART адаптером.

Точность получилась потрясающая: Угловое разрешение 0.14 градуса. По расстоянию 0,125 мм. Область сканирования представляет собой цилиндр высотой 20 см и диаметром 30 см. Цена всех деталей и резки лазером на момент его создания (май 2014) составляла менее 4000 рублей.

В процессе использования мы всего один раз ставили максимальную точность. Сканирование длилось 15-20 минут. Получили почти 2 миллиона точек. Ноутбук отказался рассчитывать модель из облака точек. Эксперимент больше не повторяли.

Заключение

В ближайшее время мы планируем возобновить работу над проектом, а потому будем дорабатывать и программу, и установку. Надеюсь, в ближайшее время напишем про пошаговую сборку, выложим чертежи, программы и все остальное. В эту статью это уже не поместится.

Спасибо всем, кто дочитал до конца!

UPD:
Коллега нашел видео о работе сканера, которое мы снимали на ISEF:

Да, большая часть видео не интересная, но в конце моделька на ноутбуке.

А еще вот примеры отсканированных объектов. Но все они относятся к третьей версии сканера.
Dropbox
В файле model.obj хорошо видно, что получается при проскальзывании этого резинового валика на моторе - у собаки три глаза. Сканирование остановили, из-за чего получился вырез. Все файлы - это облака точек. Открывать можно при помощи MeshLab. Модели не обрабатывались руками. Полностью сырые данные. Сверху видно «белые пятна» - участки без точек. Их не видит камера. Так же белые пятна можно заметить и в других местах. Они появляются либо на слишком темных участках, либо при перекрытии поверхностей. Например в файле stn_10.obj рога козла перекрывают друг друга, из-за чего внутренняя поверхность рогов не отсканировалась.

Привлекательность 3D-технологий для многих обывателей, по причине возможности создать все и вся, а также упрощение процесса прототипирования с ее помощью, стало причиной поиска возможностей удешевить стоимость требуемого оборудования.

Многие сегодняшние «кулибины» поставили перед собой задачу собрать требуемое 3D-оборудование самостоятельно из подручных и доступных по цене элементов, имеющихся в торговой сети, либо в списанном офисном оборудовании.

Таким образом появились в Интернете проекты и советы о том, как можно оказывается собрать 3д сканер собственными руками и затратить при этом не более $30.

Как сделать 3D-сканер самому

Материал необходимый для начала сборки

Что же может потребоваться тому, кто решил испытать себя и свои руки в благом деле - создании 3D-сканера из подручного материала?

Перечень достаточно небольшой и вполне доступный:

  • обязательна и очень важна качественная веб-камера, чтобы исключить помехи, которые могут возникать из-за ее низкого уровня;
  • линейный лазер – например, лазерный уровень или любое приспособление, испускающее лазерный луч. Причем чем тоньше он будет, тем качественнее будут отсканированные данные;
  • потребуются различные крепления, угол для калибровки и еще некоторая мелочь, которая оказывается нужна лишь в процессе сборки;
  • естественна потребность в специальном ПО для работы с отсканированным материалом и снимками.

Этапы сборки 3D-сканера

Нужно учесть, что без наличия соответствующего ПО цифровую модель того или иного объекта создать просто невозможно.

При этом нужно учесть, что, например, TriAngles или DAVID-laserscanner , являющиеся базовыми для работы потребуют наличия вращающейся поверхности.

  • Первое, что потребуется сделать – это создание калибровочного угла. Для этого распечатывается шаблон, который обязательно входит в комплект программы. Размещается он так, чтобы создать угол в 90°. Распечатывая нужно правильно все отмасштабировать, воспользовавшись калибровочной шкалой, все можно точно измерить и задать полученные параметры в самой программе.
  • Калибровка камеры – можно использовать автомат или ручной вариант, что предусмотрено программой.
  • Само сканирование потребует размещения предмета в калибровочном углу перед камерой. Нужно добиться, чтобы размещение пришлось точно по центру изображения на экране. Сбоку должны четко определяться элементы от угла калибровки.
  • Нужно обратить внимание на настройки, которые имеются у камеры. В них требуется отключить все автокорректировки и установить цвет лазерного луча. При нажатии «Старт» нужно начинать совершать плавные движения кистью, обводя лучом объект со всех сторон. Так проходит один цикл сканирования объекта. Чтобы охватить точки не обработанные в первый цикл изменяется положение лазера – выше или ниже и обеспечивается очередной цикл обработки.
  • По окончании всех процессов потребуется остановить сканирование и в программе выбрать режим «Показать в 3D».

Интересным моментом при таком виде сканирования объекта является возможность обойтись и без лазера. Просто потребуется яркий цветовой источник, который обеспечит проецирование на сканированный объект теневую линию.

Только в программе необходимо изменить настройки на соответствующие параметры.

3d сканер своими руками из двух камер

Вариант 3D-сканера с двумя камерами наиболее эффективен, когда требуется высокая точность соответствия оцифровки. Он наиболее прост в применении.

В первом случае с одной камерой вторую заменяет источник структурированного света, что позволяет при точном определении взаимного положения камеры и источника света вычислять необходимые данные по точкам, которые попадают в световую полосу.

3d-сканер с двумя камерами сократит время на эти вычисления и сразу позволит оперировать всеми необходимыми параметрами, получая данные с 2-х камер.