Өзіңіздің 3D сканеріңізді жасағыңыз келсе, бірінші қадам - веб-камера табу. Егер сізде бар болса, бүкіл жобаның құны 40-50 долларды құрайды. Жұмыс үстелін 3D сканерлеу соңғы жылдары үлкен жетістіктерге жетті, бірақ оның әлі де үлкен шектеулері бар. Техниканың аппараттық құралдары сканерлеудің белгілі бір көлемі мен рұқсаты негізінде құрастырылған. Егер нысан суретке түсіру талаптарына және ажыратымдылыққа сай болса ғана жақсы нәтижелерге қол жеткізе аласыз.
3D түсіру қалай жұмыс істейді
Фотограмметрия объектінің айналасындағы барлық бағыттардан алынған кәдімгі 2D фотосуреттер жинағын пайдаланады. Егер нысандағы нүкте кем дегенде үш суретте көрінетін болса, оның орнын үшбұрыштауға және үш өлшемде өлшеуге болады. Мыңдаған, тіпті миллиондаған нүктелердің орнын анықтау және есептеу арқылы бағдарламалық құрал өте дәл көшірме жасай алады.
Аппараттық сканерден айырмашылығы, бұл процесте өлшем немесе ажыратымдылық шектеулері жоқ. Нысанды суретке түсіре алсаңыз, оны сканерлеуге болады:
- Шектеу факторыфотограмметрия - бұл фотосуреттердің сапасы, демек, фотографтың шеберлігі.
- Фотосуреттер анық көрінетін және анық фокуста болуы керек.
- Оларды да нысанның айналасына орналастыру керек, сонда олардың әрбір бөлігі жабылады.
3D сканерінсіз үлкен нысандардың 3D кескінін ғана жасауға болады. Шағын элементтерді сканерлеу мүмкін емес. Мұны толығырақ түсіну үшін фотограмметрия түсінігін талдаймыз.
Фотограмметрия дегеніміз не және ол объектілерді көрсетуге қалай әсер етеді?
Фотограмметрия - фотосуреттерден өлшем алу, әсіресе беткі нүктелердің нақты орнын қалпына келтіру үшін ғылым. Оны кез келген қозғалатын нысанда, оның құрамдас бөліктерінде және қоршаған ортаға жақын жерде белгіленген тірек нүктелерінің қозғалыс жолдарын қайта құру үшін де пайдалануға болады.
Қысқаша айтқанда, бұл кескіндер арасындағы ұқсастықтарды салыстыру және оларды 3D кеңістігінде үшбұрыштау арқылы бірнеше фотосуреттерден 3D торын жасауға мүмкіндік береді.
Фотограмметрия біраз уақыттан бері болды, бірақ Autodesk Memento бета бағдарламасына енгеннен кейін бәрі жұмыс істей бастады. Memento бета-фазасынан шыққан кезде оның аты ReMake болып өзгертілді. Сиқыр сияқты естіледі, солай ма? Бұл сиқыр емес, шындық. Енді кез келген адам сканерге жүздеген ақша жұмсамай-ақ 3D сканерлеуді жасай алады. Тіпті қолжетімді ашық бастапқы коды бар 3D сканерлері олардың дұрыс жұмыс істеуі үшін біршама білімді қажет етеді. FROMфотограмметрия арқылы кез келген адам қалағанын ала алады.
Айналмалы үстел - сканер жасаудың екінші кезеңі
Өзіңіздің 3D сканеріңізді жасау үшін сізге тек смартфон, құлақаспаптар және ойнатқыш қажет. Ол былай жұмыс істейді: сіз иінді айналдырасыз және бұрылмалы табақтың әрбір толық айналуы үшін телефон камерасы құлаққаптың дыбыс деңгейімен 50 рет іске қосылады.
Оңай! Фотосуреттерді компьютерге тасымалдаңыз, содан кейін керемет жасау үшін Autodesk ReMake пайдаланыңыз. Бұл ғажайып, бірақ ол торды біріктіруде ғана емес, сонымен қатар торды бұрау, саңылауларды жөндеу, туралау, 3D басып шығаруға дайындау немесе ойындар немесе рендеринг үшін 3D ресурсы ретінде жүйе пішіні ретінде қызмет ету үшін құралдарды қамтамасыз етеді!
Ал, Apple компаниясы iPhone 7 және одан жоғары телефондарға арналған құлаққап ұясын алып тастағанын ескерсек, сканерді жасаудың жаңартылған нұсқасы пайдаланылады. Ол Bluetooth камерасы үшін триггерде жұмыс істеу принципіне негізделген. Бұл құлаққап ұясына деген қажеттілікті ауыстырады.
- Жоғары сапалы фотограмметриялық сканерлеу нысанның барлық бұрыштарынан жоғары сапалы фотосуреттерді қажет етеді.
- Кішкентай заттарды сканерлеудің ең оңай жолы - суретке түсіру кезінде нысанды айналдыру.
- Ол үшін сканер Arduino тақтасы басқаратын қадамдық қозғалтқышты пайдаланады.
- Стамп нысанды белгіленген мөлшерде айналдырады, содан кейін инфрақызыл жарық диоды камераның сымсыз қашықтан басқару пультіне еліктейтін күрделі жыпылықтаулар қатарында сөнеді.
Түймелер жинағы бар LCD дисплей экраныпайдаланушыға Arduino-ны басқаруға мүмкіндік береді. Түймелердің көмегімен пайдаланушы бір айналымға түсірілетін кадрлар санын таңдай алады. Жоғары сапалы DIY 3D сканері автоматты режимде жұмыс істей алады, ол суретке түсіреді, қадамдық қозғалтқышты алға жылжытады және оны толық революция аяқталғанша қайталайды.
Түймені әр басқан сайын суретке түсетін, жүгіртпе дискті жылжытатын және күтетін қол режимі де бар. Бұл мәліметтерді сканерлеу үшін пайдалы. 3D сканері кескінді жақтайтын кадрға назар аударады.
Қосымша бағдарламалық құрал
Фотограмметрия бағдарламалық құралы фотосуреттегі мүмкіндікті анықтаған кезде, ол басқа кескіндерден сол мүмкіндікті табуға тырысады және пайда болған барлық суреттердегі орынды жазады.
- Егер нысан айналмалы нысанның бөлігі болса, біз жақсы деректер аламыз.
- Анықталған мүмкіндік фондық режимде болса және нысанның қалған бөлігі сканерленген кезде қозғалмаса, ол кем дегенде бағдарламалық құралға қатысты кеңістік-уақыт континуумын бұзуы мүмкін.
Екі шешім бар:
- Олардың бірі фонды қозғалыспен синхрондауы үшін камераны нысанның айналасында жылжытады. Бұл үлкен нысандар үшін жақсы, бірақ процесті автоматтандыру әлдеқайда қиын.
- Оңай шешім - фонға қол тигізбей қою. Бұл кішігірім нысандар үшін оңайырақ. Оған оң жағын қосыңызжарықтандырылған кезде, сіз функциясыз фонға барасыз.
Тағы бір кеңес - бір-екі аялдама арқылы кескіндерді шамадан тыс экспозициялау. Бұл қалған фондық нысандар керемет ақ түске дейін жоғалып кетуі үшін фонды бөле отырып, нысанның көлеңкесінде көбірек мәліметтерді түсіруге мүмкіндік береді.
- «Arduino». Оның СКД экраны жабылмаған түйреуіштері бар, бұл қосылуды жеңілдетеді.
- Сканерді басқаруға арналған дисплейі және кейбір түймелері бар SainSmart 1602 СКД экраны.
- Адамдық мотор драйвері (Оңай драйвер).
NEMA 17 қадамдық қозғалтқыш сканерленген нысанды айналдырады. Үлкен қадамдық қозғалтқышы бар (тиісті драйвері және қуат көзі бар) бұл жоғары сапалы DIY 3D сканері сканерлеуді үлкейте алады. 950 нм IR LED камераны іске қосады. Қолмен жүретін 3D сканерлерінің кейбір танымал үлгілері осы принципке негізделген. Құрылыс процесін өз қолыңызбен қайталауға болады. Таңдау үшін бірнеше опцияны ұсынамыз.
Spinscan by Тони Базер: барлық сканерлердің негізі
2011 жылы 3D басып шығару данышпан Тони Базер Spinscan шығарды. Бұл лазер мен сандық камераға негізделген ашық бастапқы үй 3D сканері. Кейінірек MakerBot жабық бастапқы цифрлық сканерді жасау үшін Spinscan идеяларын пайдаланды.
FabScan
FabScan бітіру жобасы ретінде басталды және содан бері оның мүмкіндіктерін жақсарту бойынша жұмысын жалғастырып жатқан шағын қауымдастық қабылдады. FabScan көптеген басқа лазерлік сканерлер сияқты жұмыс істейді, бірақ сканерлеу кезінде бұрмалануды болдырмайтын жарық деңгейлерін теңестіруге көмектесетін кіріктірілген корпус көмектеседі.
VirtuCube
Лазерлік сканерлер үшін балама әдіс құрылымдық жарық сканері болып табылады. Лазердің орнына пикопроекторды пайдалану арқылы VirtuCube бірнеше басып шығарылған бөліктермен және негізгі электроникамен оңай жасалуы мүмкін. Басқа жарық көздері басып шығару қателерін тудырмау үшін бұл жүйені картон қорапқа салуға болады.
Екі қызықты жаңа ашық бастапқы лазерлік сканер қазірдің өзінде шығарылды: BQ Cyclop және Murobo Atlas.
BQ - лазерлік сканерлеу жүйесі
Испандық тұрмыстық электроника BQ компаниясы CES көрмесінде Cyclop 3D сканерін жариялады. Cyclop екі лазерлік сызық деңгейін, стандартты USB веб-камерасын және BQ арнаулы Arduino контроллерін пайдаланады. BQ Horus деп аталатын өзінің сканерлеу қосымшасын жазды. Хабарламаларда Cyclop әлі қол жетімді емес деп айтылса, BQ оның осы жылдың соңында болатынын айтады.
"Атлас" - жақсартуларды қажет ететін әзірленген жоба
Муробоның 3D сканері қазір Kickstarter сайтында қаражат іздеуде. Spinscan, Digitizer және Cyclop сияқты, Atlas айналмалы платформадағы нысанды сканерлеу үшін лазерлік желі модульдері мен веб-камераны пайдаланады. Атлас басқару мен түсіруді құрылғыға біріктіру үшін Arduino Raspberry Pi ауыстырады. Cyclop сияқты, Atlas жасаушысы бұл жоба болатынына уәде бередіашық дереккөз. 129 долларлық жиынтықтар сатылды, бірақ кейбіреулері $149 және $209 деңгейінде қалды.
2019 жылы компания фондық көріністі көрсетіп қана қоймай, суретке түсіру кезінде фокусты құрайтын смартфон негізіндегі 3D сканерін іске қосуды мақсат етіп отыр. Америкада DIY жаңалықтары таң қалдырады. Егер сіз 3D сканерін жасауды білмесеңіз, Атластың аяқталмаған нұсқасын пайдаланыңыз. Мұнда жеткілікті анық функция бар және әзірлеушілер тек құрылғыны жыпылықтап, нәтижесінде көргісі келетін функциялардың жұмысын қамтамасыз етуі керек.
CowTech Ciclop: көп функциялы машинаның жаңа үлгісі
Бағасы $160 дейін көтеріледі (3D бөліктерін басып шығару немесе басып шығаруға байланысты). Компания АҚШ-та орналасқан. Дайын кескіндердің рұқсаты 0,5 мм-ге жетеді. Ең үлкен сканерлеу көлемі: 200 × 200 × 205 мм. BQ 3D принтерге арналған DIY 3D сканер жинағының негізін құрады. Өз қолыңызбен төрт өлшемді кеңістікте кескіндер жасау үшін үлгі нұсқасын өзгертуге болады.
CowTech Engineering жаңартылған үлгіге бірегей мән беру үшін BQ басқаратын қаражатты пайдаланды. Жаңа мүмкіндіктер:
- қоршаған ортаны шолу,
- фондық түсіру,
- кері стильдегі объектив дисплейі.
Ашық бастапқы коды қозғалысына адал Cowtech Ciclop CowTech түпнұсқасының өндірістік нұсқасын шығару үшін ақша жинау үшін Kickstarter науқанын бастады. Команда 10 000 доллар жинауды мақсат етіп қойды, бірақ оны таң қалдырдықауымдастық 183 000 доллар жинай алған кезде қуанып қалды. CowTech Ciclop DIY 3D камерасы мен телефон сканер жинағы дүниеге келді.
Сонымен CowTech нұсқасы мен BQ DIY нұсқасының айырмашылығы неде?
CowTech Ciclop әлі де Horus 3D бағдарламалық құралын пайдаланады, себебі бұл 3D нысанды сканерлеуге арналған керемет дүкен. Дегенмен, айырмашылықтар сәл басқа дизайнда жатыр, оны команда бірнеше күн бойы бөлшектерді кез келген FDM 3D принтерінде 3D басып шығаруға болатын етіп әзірледі.
Дәл осындай бланкілерді өз қолыңызбен құрылғыларды әзірлеу үшін пайдалануға болады. Компанияның 3D сканерлері мен принтерлерінің құрастыру көлемі аз, сондықтан CowTech құрастыру көлемі 115×110×65 мм болатын кез келген принтерде басып шығаруға болатын бөлшектерді әзірледі, бұл барлық дерлік 3D принтерлерде кездеседі.
Ciclop by CowTech:
- Бұл жерде реттелетін лазер ұстағыштары бар.
- CowTech DIY лазермен кесілген акрилді пайдаланады.
BQ Ciclop:
- Модельдер бұрандалы өзектерді пайдаланады.
- Лазермен кесілген акрил жоқ.
Ешқандай маңызды емес, сканерлер әлі де өте ұқсас көрінеді, бірақ CowTech оны реформалауды емес, бар дизайнды жақсартуды көздеді. CowTech өз веб-сайтында сканерлеуге дайын Ciclop-ті 159 долларға сатады. Тұтастай алғанда, бұл лазерлік триангуляция 3D сканерлеу үшін өте тиімді, арзан DIY 3D сканері.
Айналмалы машиналар мен сканерлерді жасауға арналған үстелдер
- Ұялы телефонDIY 3D сканер технологиясымен жабдықталған: фотограмметрия - технологиялық мүмкіндік бар.
- Бағасы: өзіңіз басып шығару тегін (бірақ материалдардың құны шамамен $30 болады).
- Бұл DIY 3D сканерін жасау өте оңай болады. Британдық өндіруші Дэйв Кларк модельдерді сату басталғанға дейін бөлшектеуге болатынына көз жеткізді. Қосалқы бөлшектер басқа сканерлерді жасау үшін пайдаланылады.
Бұл лазерлік триангуляцияға емес, фотограмметрияға негізделген және смартфоныңызбен үйлесімді болғандықтан! Құрылғыларды синхрондау үшін 3D басып шығаруға болатын файлды жүктеп алуға болады.
Өз қолыңызбен 3D сканерін импровизацияланған құралдардан жасауға болады. Сізге тек DIY 3D жасаушыларына сену керек. Қарапайым құрылғы iPhone немесе Android құрылғысын осы ойнатқышқа қосу арқылы бірден 3D сканеріне айналдырады. Содан кейін құлаққаптар мен телефон камерасын пайдаланып, нысанның 50-ден астам фотосуретін түсіреді, олар айналмалы табақ айналғанда сканерленеді.
Бұл суреттерді түсіргеннен кейін, фотосуреттерді толық 3D файлына айналдыру үшін оларды Autodesk ReCap сияқты бағдарламаға жүктеп салуға болады.
Жалпы бұл фантастикалық шығармашылық жоба және бюджеті бар адамдар үшін тамаша DIY 3D сканері.
Microsoft Kinect 3D сканері
Бұл бар болғаны $99 (бірақ Kinect V2 әлі де Xbox One жүйесінде қолжетімді болғанымен сатылмайды). Компанияның ұраны: Kinect-тен 3D сканеріңізді жасап, достарыңызды таң қалдырыңыз.
Microsoft компаниясы сұранысқа Kinect сканері үшін өзінің 3D сканерлеу қолданбасын жасау арқылы жауап бергенімен, жақсырақ болуы мүмкін бірқатар үшінші тарап опциялары бар. Оларға мыналар кіреді:
- Skanect, Occupital компаниясы жасаған, сонымен қатар текстура сенсорын сатады.
- Мені қайта құру. Ол 3D сканерлеуді $100-ден азырақ орындауға мүмкіндік беретін құралдар жинағын қамтамасыз етеді.
Нәтижелері керемет емес, бірақ мұндай баға үшін бұл өте қолайлы. Оның сапасы бойынша дәстүрлі протограмметриядан, әсіресе ұсақ бөлшектерде, мысалы, акула тістері сияқты шағын үлгілерде төмен екендігі көрсетілді. Дегенмен, жаңадан бастаған 3D сканерлері үшін бұл бастапқы деңгейдегі керемет өнім, әсіресе Xbox 360 үшін сізде бұрыннан бар болуы мүмкін.
Сканер жасамас бұрын
Пайдалануға болатын көптеген камералар бар. Әрине, өз қолыңызбен телефоннан 3D сканерін қалай жасау керектігін білу үшін бұл үшін не қажет екенін есептеу керек. Камераларды басқару үшін Pi Scan пайдалануды жоспарласаңыз, Canon PowerShot ELPH 160 қолданбасын пайдалану керек. Бірақ кез келген басқа орнатуды пайдалансаңыз, мына жерде кейбір жалпы камера ұсыныстары берілген:
- Сізге қанша мегапиксель қажет? Сканерленетін элементтерді өлшеңіз. Ең үлкен орташа өлшемді мақсат етіңіз (ең үлкен ауытқуларды таңдамаңыз). Мысалы, оқулықтардың көпшілігі 22,86×27,94 см. Енді бұл өлшемді түсіргіңіз келетін PPI (сантиметрдегі пикселдер) мәніне көбейтіңіз. 300-бұл қауіпсіз минимум, бірақ егер сіз көбірек алсаңыз, қателеспейсіз. Сонымен, біздің мысалда - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Бізге кемінде 2700 × 3300=8 910 000 пиксель немесе шамамен 9 мегапиксельді кескін қажет.
- Сізге қандай бақылау қажет? Егер сіз жай ғана бір кітапты сканерлеп жатсаңыз немесе элементті оның ақпараттық мазмұны үшін ғана сканерлеп жатсаңыз (нақты сыртқы түрін түсіру әрекетінен айырмашылығы), сізге өте жақсы кадрлар қажет емес. Жарықтандыру немесе камера параметрлері түсірілімнен кадрға өзгерсе, жақсы нәтижелерге қол жеткізесіз.
- Ысырма жылдамдығы - ақ баланс ISO диафрагмасы.
- Жарқыл қосу/өшіру. Кез келген реттелетін кескінді өңдеу (айқындау, түс жақсарту, т.б.).
- Фокус (ең дұрысы фокусты құлыптау мүмкіндігі).
- Экспозиция өтемі.
- Үлкейту - көптеген DSLR-лер осы басқарудың барлық түріне мүмкіндік береді; шағын камералар үшін тек CHDK қолдайтын Canon Powershot камералары. Олар осы параметрлердің барлығын басқаруға мүмкіндік береді.
Көп нәрсе бюджетке байланысты. Сканерлер камералармен бірдей бағамен сатылады. Егер сіз бәрін өзіңіз жасағыңыз келсе, онда бюджет шектеулі. Оптика және қосалқы бөлшектер нарығының қолжетімді сегментіне назар аударыңыз.
- 3D лазерлік сканерді жасауда кездесетін бірінші қиындық - айналмалы платформаны табу. Бұл ретте оны тек MatLab көмегімен басқару қажет. Көп ақша немесе уақыт жұмсаудың орнына сатып алуға боладыULN2003 жетек сынақ модулінің тақтасы бар 28BYJ-48-5V сатылы қозғалтқыш.
- Одан кейін платформаны қадамдық қозғалтқыш білігіне желімдеп, оны ұстағыштың ішіндегі ойыққа салыңыз. Платформа «мәрмәрмен» бірдей болуы керек, бірақ ол неғұрлым арзан болса, соғұрлым сәйкес келмейтін диаметрлер нәрселерді тегіс етпейтінін ескеріңіз.
- Егер сізде Mat Lab ішінде басқаруға болатын дәл айналуды алу әдісі болса, камераны кез келген қашықтыққа және биіктікке, сондай-ақ камераның сол немесе оң жағындағы лазер сызығын және айналмалы табақты орнатыңыз. Лазердің бұрышы айналмалы табақтың көп бөлігін жабу үшін оңтайлы болуы керек, бірақ дәл ештеңе болмауы керек, біз модель масштабындағы айырмашылықты кодпен өңдейміз.
- Дұрыс жұмыс істеудің ең маңызды бөлігі - камераны калибрлеу. MatLab компьютерлік көру құралдары жинағын пайдалану арқылы камераның дәл фокустық қашықтығы мен оптикалық орталығын 0,14 пиксельдік дәлдікпен алуға болады.
Камераның ажыратымдылығын өзгерту калибрлеу процесінің мәндерін өзгертетінін ескеріңіз. Біз іздейтін негізгі мәндер - пиксель бірліктерімен өлшенген фокустық қашықтық және кескін жазықтығының оптикалық орталығының пиксельдік координаталары.
Арзан ықшам камералардың көпшілігінде бағдарламалық құрал интерфейсі жоқ. Оларды тек қолмен немесе механикалық түрде басқаруға болады. Бірақ еріктілер командасы Canon ықшам камераларын қашықтан басқаруға және конфигурациялауға мүмкіндік беретін бағдарламалық құрал әзірледі. Бұл бағдарламалық құрал деп аталадыCHDK.
- CHDK SD картасына жүктеліп, ол камераға салынады.
- Камера іске қосылғанда, CHDK автоматты түрде іске қосылады.
- CHDK ешқашан камераға тұрақты өзгерістер жасамайтындықтан, камераның қалыпты жұмысы үшін арнайы CHDK SD картасын алып тастауға болады.
CHDK төменде тізімделген бағдарламалық құрал контроллері үшін маңызды алғышарт болып табылады. Контроллерлер компьютерде немесе Raspberry Pi-де жұмыс істейді және USB арқылы камераларда жұмыс істейтін CHDK бағдарламалық құралымен байланысады. Арзан камералардың басқа түрлерін пайдаланған кезде, жалғыз басқару опциясы жоғарыда көрсетілгендей орнатушы бағдарламалар арқылы механикалық немесе қолмен іске қосу болып табылады.
