Agar siz oʻzingizning 3D skaneringizni yaratmoqchi boʻlsangiz, birinchi qadam veb-kamerani topishdir. Agar sizda bo'lsa, butun loyihaning narxi 40-50 dollarga tushadi. Ish stolida 3D skanerlash so'nggi yillarda katta yutuqlarga erishdi, ammo u hali ham katta cheklovlarga ega. Texnikaning apparati ma'lum hajm va skanerlash ruxsati asosida qurilgan. Ob'ektingiz suratga olish talablariga va ruxsatiga javob bersagina yaxshi natijalarga erishishingiz mumkin.
3D suratga olish qanday ishlaydi
Fotogrammetriya ob'ekt atrofidagi barcha yo'nalishlardan olingan an'anaviy 2D fotosuratlar to'plamidan foydalanadi. Agar ob'ektdagi nuqtani kamida uchta tasvirda ko'rish mumkin bo'lsa, uning joylashuvi uchburchakda va uch o'lchamda o'lchanishi mumkin. Minglab yoki hatto millionlab nuqtalarning joylashuvini aniqlash va hisoblash orqali dastur juda aniq reproduktsiyani yaratishi mumkin.
Uskuna skaneridan farqli oʻlaroq, bu jarayonda oʻlcham yoki ruxsat chegarasi yoʻq. Agar ob'ektni suratga olishingiz mumkin bo'lsa, uni skanerlashingiz mumkin:
- Cheklovchi omilfotogrammetriya - bu fotosuratlarning sifati va shuning uchun fotografning mahorati.
- Rasmlar aniq koʻrinadigan va diqqat markazida boʻlishi kerak.
- Shuningdek, ular ob'ekt atrofiga joylashtirilishi kerak, shunda ularning har bir qismi qoplanadi.
3D skanersiz faqat katta ob'ektlarning 3D tasvirini yaratishingiz mumkin. Kichik elementlarni skanerlash mumkin emas. Buni batafsilroq tushunish uchun biz fotogrammetriya tushunchasini tahlil qilamiz.
Fotogrammetriya nima va u ob'ektlarni ko'rsatishga qanday ta'sir qiladi?
Fotogrammetriya - bu fotosuratlardan o'lchovlar olish, ayniqsa sirt nuqtalarining aniq o'rnini tiklash uchun fan. Bundan tashqari, har qanday harakatlanuvchi ob'ekt, uning tarkibiy qismlari va atrof-muhitga yaqin joyda belgilangan langar nuqtalarining harakat yo'llarini qayta qurish uchun ham foydalanish mumkin.
Xulosa qilib aytganda, bu sizga tasvirlar orasidagi oʻxshashliklarni solishtirish va ularni 3D maydonida uchburchak qilish orqali bir nechta fotosuratlardan 3D panjara yaratish imkoniyatini beradi.
Fotogrammetriya bir muncha vaqtdan beri mavjud edi, biroq Autodesk Memento beta-dasturiga kirguniga qadar ishlar ishlay boshladi. Memento beta-bosqichdan chiqqanida ReMake nomini oldi. Sehrga o'xshaydi, to'g'rimi? Xo'sh, bu sehr emas, bu haqiqat. Endi har kim skanerga yuzlab pul sarflamasdan 3D skanerlashni amalga oshirishi mumkin. Hatto arzon ochiq manbali 3D skanerlar ham ularni to'g'ri ishlashi uchun biroz bilim talab qiladi. FROMhar kim fotogrammetriya bilan xohlagan narsasini olishi mumkin.
Buriluvchi stol - skaner yaratishning ikkinchi bosqichi
Oʻz 3D skaneringizni yaratish uchun faqat smartfon, naushniklar va pleer kerak boʻladi. Bu shunday ishlaydi: siz krankni aylantirasiz va aylanuvchi patnisning har bir toʻliq aylanishida telefon kamerasi eshitish vositasi ovozi bilan 50 marta ishga tushadi.
Oson! Fotosuratlarni kompyuteringizga o'tkazing va mo''jizalar yaratish uchun Autodesk ReMake-dan foydalaning. Bu hayratlanarli, lekin u nafaqat meshlashda yaxshi, balki to‘rni sozlash, teshiklarni tuzatish, tekislash, 3D chop etishga tayyorlash yoki o‘yinlar yoki renderlar uchun 3D resurs sifatida tizim shakli sifatida xizmat qilish uchun vositalarni ham taqdim etadi!
Yaxshi, Apple iPhone 7 va undan yuqori versiyalari uchun eshitish vositasi ulagichini olib tashlaganini hisobga olsak, skaner yaratishning yangilangan versiyasidan foydalaniladi. U Bluetooth kamerasi uchun trigger ustida ishlash tamoyiliga asoslanadi. Bu eshitish uchun uyaga boʻlgan ehtiyojni almashtiradi.
- Yuqori sifatli fotogrametrik skanerlash ob'ektning barcha burchaklaridan yuqori sifatli fotosuratlarini talab qiladi.
- Kichik narsalarni skanerlashning eng oson usuli bu suratga olish paytida ob'ektni aylantirishdir.
- Buni amalga oshirish uchun skaner Arduino platasi tomonidan boshqariladigan step motoridan foydalanadi.
- Stemp ob'ektni belgilangan miqdorda aylantiradi va keyin infraqizil LED kameraning simsiz masofadan boshqarish pultiga taqlid qiluvchi dahshatli miltillashlar seriyasida o'chadi.
Tugmalar toʻplamiga ega LCD displey ekranifoydalanuvchiga Arduino-ni boshqarish imkonini beradi. Tugmalar yordamida foydalanuvchi bir inqilobda olinadigan suratlar sonini tanlashi mumkin. Yuqori sifatli DIY 3D skaner avtomatik rejimda ishlashi mumkin, u yerda u suratga tushadi, step motorini oldinga siljitadi va uni to‘liq inqilobni tugatguncha takrorlaydi.
Shuningdek, tugmani har bir bosish rasmga tushadigan, jog-dialni harakatga keltiradigan va kutadigan qo'lda rejim mavjud. Bu tafsilotlarni skanerlash uchun foydalidir. 3D skaner fokusni tasvirni ramkalashtirgan ramkaga qaratadi.
Qoʻshimcha dasturiy taʼminot
Fotogrametriya dasturi fotosuratda biror xususiyatni aniqlaganida, u boshqa rasmlarda ushbu xususiyatni topishga harakat qiladi va paydo boʻlgan barcha rasmlardagi joylashuvni qayd etadi.
- Agar ob'ekt aylanadigan ob'ektning bir qismi bo'lsa, biz yaxshi ma'lumotlarni olamiz.
- Agar aniqlangan funksiya fonda boʻlsa va obʼyektning qolgan qismi skanerlanayotganda harakatlanmasa, u hech boʻlmaganda dasturiy taʼminotingizga taalluqli boʻlsa, fazo-vaqt uzluksizligini buzishi mumkin.
Ikkita yechim bor:
- Ulardan biri fonni harakat bilan sinxronlashtirish uchun kamerani obyekt atrofida harakatlantirmoqda. Bu katta ob'ektlar uchun yaxshi, lekin jarayonni avtomatlashtirish ancha qiyin.
- Osonroq yechim - fonga tegmasdan qoldirish. Kichik narsalar uchun buni qilish osonroq. Bunga o'ngni qo'shingyorug'lik yoqildi va siz funksiyasiz fonga yo'ldasiz.
Yana bir maslahat - bir-ikki toʻxtash bilan rasmlaringizni haddan tashqari koʻrsatish. Bu sizga ob'ekt soyasida ko'proq tafsilotlarni suratga olish va fonni ajratish imkonini beradi, shunda qolgan fon ob'ektlari yorqin oq rangda yo'qoladi.
- "Arduino". U LCD displey bilan qoplanmagan pinlarga ega, bu ulanishni osonlashtiradi.
- SainSmart 1602 LCD ekrani displey va skanerni boshqarish uchun ba'zi tugmalarga ega.
- Stepper motor drayveri (Oson haydovchi).
NEMA 17 qadam motori skanerlangan obyektni aylantiradi. Katta step motorli (tegishli haydovchi va quvvat manbai bilan) ushbu yuqori sifatli DIY 3D skaner skanerlashni kengaytirishi mumkin. 950 nm IR LED kamerani ishga tushiradi. Portativ 3D skanerlarning ba'zi mashhur modellari ushbu printsipga asoslanadi. Qurilish jarayonini o'z qo'llaringiz bilan takrorlashingiz mumkin. Biz tanlash uchun bir nechta variantni taklif qilamiz.
Spinscan by Tony Buzer: barcha skanerlarning asosi
2011-yilda 3D bosib chiqarish dahosi Toni Bazer Spinscan-ni chiqardi. Bu lazer va raqamli kameraga asoslangan ochiq manbali uy qurilishi 3D skaneridir. Keyinchalik MakerBot Spinscan gʻoyalaridan foydalanib, yopiq manbali raqamli skanerni yaratdi.
FabScan
FabScan bitiruv loyihasi sifatida boshlangan va o'shandan beri o'z xususiyatlarini yaxshilash ustida ishlashda davom etayotgan kichik hamjamiyat tomonidan qabul qilingan. FabScan boshqa lazerli skanerlar kabi ishlaydi, lekin skanerlashda buzilishning oldini olgan holda yorug‘lik darajasini tenglashtirishga yordam beruvchi ichki korpus yordam beradi.
VirtuCube
Lazerli skanerlar uchun muqobil usul - tuzilgan yorug'lik skaneri. Lazer o'rniga piko proyektoridan foydalanib, VirtuCube bir nechta bosma qismlar va asosiy elektronika bilan osongina yaratilishi mumkin. Boshqa yorug‘lik manbalari bosib chiqarish xatosiga yo‘l qo‘ymaslik uchun butun tizim karton qutiga joylashtirilishi mumkin.
Ikki qiziqarli yangi ochiq kodli lazer skanerlari allaqachon chiqarilgan: BQ Cyclop va Murobo Atlas.
BQ - lazerli skanerlash tizimi
Ispaniyaning maishiy elektronika kompaniyasi BQ CES ko'rgazmasida Cyclop 3D skanerini e'lon qildi. Cyclop ikkita lazer sathidan, standart USB veb-kameradan va BQ-ning maxsus Arduino kontrolleridan foydalanadi. BQ o'zining Horus nomli skanerlash dasturini yozdi. Xabarlarda Cyclop hali mavjud emasligi aytilsa-da, BQ bu yil oxirida paydo bo‘lishini aytadi.
“Atlas” ishlab chiqilgan loyiha boʻlib, yaxshilanishlarni talab qiladi
Muroboning 3D skaneri hozirda Kickstarter'da mablag' qidirmoqda. Spinscan, Digitizer va Cyclop singari, Atlas ham aylanadigan platformadagi ob'ektni skanerlash uchun lazer liniyasi modullari va veb-kameradan foydalanadi. Atlas Arduino Raspberry Pi-ni qurilmaga boshqarish va suratga olishni birlashtirish uchun almashtiradi. Cyclop singari, Atlas yaratuvchisi ham bu loyiha bo'lishini va'da qilmoqdaochiq manba. 129 dollarlik toʻplamlar sotildi, biroq baʼzilari $149 va $209 da qolmoqda.
2019-yilda kompaniya smartfonga asoslangan 3D-skanerni ishga tushirishni maqsad qilgan, u nafaqat fon koʻrinishini aks ettiradi, balki tasvirni olishda fokusni ham yaratadi. Amerikada DIY yangiliklari hayratlanarli. Agar siz 3D skanerni qanday yasashni bilmasangiz, Atlasning tugallanmagan versiyasidan foydalaning. Bu yerda juda aniq funksionallik mavjud va ishlab chiquvchilar faqat qurilmani miltillashi va natijada koʻrmoqchi boʻlgan funksiyalarning ishlashini taʼminlashi kerak.
CowTech Ciclop: ko'p funksiyali mashinaning yangi modeli
Narx $160 gacha ko'tariladi (3D qismlarni chop etish yoki chop etmasligingizga qarab). Kompaniya AQShda joylashgan. Tayyor tasvirlarning o'lchamlari 0,5 mm ga etadi. Maksimal skanerlash hajmi: 200 × 200 × 205 mm. BQ 3D printer uchun DIY 3D skaner to'plamining asosini tashkil etdi. O'z qo'llaringiz bilan siz model versiyasini to'rt o'lchovli fazoda tasvirlar yaratish uchun o'zgartirishingiz mumkin.
CowTech Engineering yangilangan modelga noyob qiymat berish uchun BQ boshchiligidagi mablag'lardan foydalandi. Yangi imkoniyatlar:
- atrof-muhitni tekshirish,
- fonda suratga olish,
- teskari uslubdagi linzali displey.
Ochiq manba harakatiga sodiq qolgan Cowtech, Ciclop CowTech asl nusxasini ishlab chiqarish uchun pul yig'ish maqsadida Kickstarter kampaniyasini boshladi. Jamoa 10 000 dollar to'plashni o'z oldiga katta maqsad qilib qo'ygan, ammo ajablanib kutib olindiJamiyat 183 000 dollar yig'ishga muvaffaq bo'lganidan xursand bo'ldi. CowTech Ciclop DIY 3D kamera va telefon skaneri toʻplami paydo boʻldi.
Xo'sh, CowTech versiyasi va BQ DIY versiyasi o'rtasidagi farq nima?
CowTech Ciclop hali ham Horus 3D dasturidan foydalanadi, chunki u 3D obyektlarni skanerlash uchun ajoyib do'kondir. Biroq, farqlar biroz boshqacha dizaynda bo'lib, jamoa qismlarni istalgan FDM 3D printerida 3D formatda chop etish uchun bir necha kun davomida ishlab chiqdi.
O'z qo'llaringiz bilan qurilmalarni ishlab chiqish uchun bir xil blankalardan foydalanish mumkin. Kompaniyaning 3D skanerlari va printerlari faqat kichik hajmga ega, shuning uchun CowTech deyarli barcha 3D printerlarda mavjud boʻlgan 115×110×65 mm hajmdagi har qanday printerda chop etilishi mumkin boʻlgan qismlarni ishlab chiqdi.
Ciclop by CowTech:
- Bu yerda sozlanishi lazer ushlagichlari mavjud.
- CowTech DIY lazer bilan kesilgan akrildan foydalanadi.
BQ Ciclop:
- Modellarda tishli novdalar ishlatiladi.
- Lazer bilan kesilgan akril mavjud emas.
Hech qanday muammo yo'q va skanerlar hali ham juda o'xshash ko'rinadi, lekin CowTech faqat mavjud dizaynni yaxshilashni maqsad qilgan, uni isloh qilish emas. CowTech o'z veb-saytida skanerlashga tayyor Ciclop-ni 159 dollarga sotadi. Umuman olganda, bu ajoyib arzon DIY 3D skaner, lazer triangulyatsiyasi 3D skanerlash uchun juda samarali.
Skanerlar yaratish uchun aylanuvchi mashinalar va jadvallar
- Mobil telefonDIY 3D skaner texnologiyasi bilan jihozlangan: fotogrammetriya - texnologik xususiyat mavjud.
- Narxi: oʻzingiz bepul chop etish (materiallar taxminan 30$ turadi).
- Ushbu DIY 3D skanerini yaratish juda oson. Britaniyalik ishlab chiqaruvchi Deyv Klark modellarni sotuvlar boshlanishidan oldin ham qismlarga ajratish mumkinligiga ishonch hosil qildi. Ehtiyot qismlar boshqa skanerlarni yaratish uchun ishlatiladi.
Buning sababi shundaki, u lazerli triangulyatsiyaga emas, balki fotogrammetriyaga asoslangan va smartfoningizga mos keladi! Qurilmalarni sinxronlash uchun 3D bosib chiqarish faylini yuklab olishingiz mumkin.
O'z qo'llaringiz bilan 3D skanerni improvizatsiya qilingan vositalardan yasash mumkin. Siz shunchaki DIY 3D yaratuvchilariga ishonishingiz kerak. Oddiy qurilma iPhone yoki Android-ni ushbu pleyerga ulab, bir zumda 3D-skanerga aylantiradi. Keyin naushniklar va telefon kamerasi yordamida ob'ektning 50 dan ortiq suratlarini oladi, ular aylanuvchi patnis aylanayotganda skanerlanadi.
Ushbu rasmlarni olganingizdan soʻng ularni toʻliq 3D faylga aylantirish uchun ularni Autodesk ReCap kabi dasturga yuklashingiz mumkin.
Umuman olganda, bu ajoyib ijodiy loyiha va byudjetli odamlar uchun ajoyib DIY 3D skaner.
Microsoft Kinect 3D skaneri
U atigi 99 dollardan ham pastroq (lekin endi sotilmaydi, ammo Kinect V2 hali ham Xbox One-da mavjud). Kompaniya shiori: “Kinect’dan o‘z 3D skaneringizni yarating va do‘stlaringizni hayratda qoldiring.
Microsoft talabga javob berib, Kinect skaneri uchun oʻzining 3D Scan ilovasini yaratgan boʻlsa-da, afzalroq boʻlishi mumkin boʻlgan bir qator uchinchi tomon variantlari mavjud. Bunga quyidagilar kiradi:
- Skanect, Occupital tomonidan ishlab chiqarilgan, u ham tekstura sensori sotadi.
- ReconstructMe. U 3D skanerlashni $100 dan kamroq evaziga amalga oshirish imkonini beruvchi vositalar toʻplamini taqdim etadi.
Natijalar ajoyib emas, lekin bunday narx uchun bu juda maqbuldir. U sifat jihatidan an'anaviy protogrammetriyadan, ayniqsa nozik detallarda, masalan, akula tishlari kabi kichik modellarda past ekanligi ko'rsatilgan. Shunga qaramay, yangi boshlanuvchi 3D skanerlar uchun bu boshlang‘ich darajadagi ajoyib mahsulot, ayniqsa sizda Xbox 360 uchun allaqachon mavjud bo‘lishi mumkin.
Skaner yaratishdan oldin
Siz foydalanishingiz mumkin boʻlgan koʻplab kameralar mavjud. Albatta, o'z qo'llaringiz bilan telefoningizdan 3D skanerni qanday qilishni bilish uchun buning uchun nima kerakligini hisoblashingiz kerak. Agar siz kameralaringizni boshqarish uchun Pi Scan-dan foydalanishni rejalashtirmoqchi bo‘lsangiz, Canon PowerShot ELPH 160-dan foydalaning. Ammo boshqa sozlamalardan foydalanayotgan bo‘lsangiz, bu yerda kameraning umumiy tavsiyalari mavjud:
- Sizga qancha megapiksel kerak? Skanerlanmoqchi bo'lgan narsalarni o'lchang. Eng katta o'rtacha o'lchamga intiling (eng katta chegaralarni tanlamang). Misol uchun, darsliklarning ko'pchiligi 22,86 × 27,94 sm. Endi bu o'lchamni siz qo'lga kiritmoqchi bo'lgan PPI (santimetrga piksel) bilan ko'paytiring. 300-Bu xavfsiz minimal, garchi siz ko'proq narsani olsangiz, xato qilolmaysiz. Shunday qilib, bizning misolimizda - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Bizga kamida 2700 × 3300=8 910 000 piksel yoki taxminan 9 megapikselli rasm kerak.
- Sizga qanday boshqaruv kerak? Agar siz faqat bitta kitobni skanerlayotgan bo'lsangiz yoki uni faqat ma'lumot mazmuni uchun skanerlayotgan bo'lsangiz (haqiqiy ko'rinishni qo'lga kiritishga urinishdan farqli o'laroq), sizga juda yaxshi kadrlar kerak emas. Agar yorug‘lik yoki kamera sozlamalari suratga olishdan suratga olishga o‘zgarsa, yaxshi natijalarga erishasiz.
- Debriyaj tezligi - oq rang balansi ISO diafragma.
- Chiroqni yoqish/oʻchirish. Har qanday maxsus tasvirni qayta ishlash (tiniqlashtirish, rangni yaxshilash va h.k.).
- Focus (ideal fokusni bloklash qobiliyati).
- Ekspozitsiya kompensatsiyasi.
- Kattalashtirish - ko'pchilik DSLRlar bunday boshqaruvning barchasiga imkon beradi; ixcham kameralar uchun faqat CHDK-ni qo'llab-quvvatlaydigan Canon Powershot kameralari. Ular sizga ushbu parametrlarning barchasini boshqarish imkonini beradi.
Ko'p narsa byudjetga bog'liq. Skanerlar kameralar bilan bir xil narxda sotiladi. Agar siz hamma narsani o'zingiz qilishni istasangiz, unda byudjet cheklangan. Optika va ehtiyot qismlar bozorining hamyonbop segmentiga e'tibor bering.
- 3D lazerli skanerni yaratishda duch kelgan birinchi qiyinchilik aylanuvchi platformani topishdir. Shu bilan birga, uni faqat MatLab yordamida boshqarish kerak. Ko'p pul yoki vaqt sarflash o'rniga, siz sotib olishingiz mumkinULN2003 haydovchi sinov moduli platali 28BYJ-48-5V step motor.
- Keyin, platformani step motor miliga yopishtiring va ushlagich ichidagi chuqurchaga joylashtiring. Platforma "marmar" bilan bir tekisda bo'lishi kerak, lekin shuni yodda tutingki, u qanchalik arzon bo'lsa, diametrlar shunchalik mos kelmaydi, bu esa narsalarni tekislashi mumkin emas.
- Agar sizda Mat Laboratoriyasida boshqarilishi mumkin boʻlgan aniq aylanish usuliga ega boʻlsangiz, kamerani istalgan masofa va balandlikda, shuningdek, kameraning chap yoki oʻng tomonidagi lazer chizigʻini va aylanuvchi patnisni oʻrnating. Lazer burchagi aylanuvchi patnisning ko‘p qismini qoplash uchun optimal bo‘lishi kerak, lekin hech narsa aniq bo‘lishi shart emas, biz model shkalasi farqini kodda hal qilamiz.
- To'g'ri ishlashi uchun eng muhim qism kamerani kalibrlashdir. MatLab kompyuterni ko‘rish asboblar to‘plamidan foydalanib, siz aniq fokus uzunligi va kameraning optik markazini 0,14 piksel aniqlikda olishingiz mumkin.
Esda tutingki, kamera ruxsatini oʻzgartirish kalibrlash jarayonining qiymatlarini oʻzgartiradi. Biz izlayotgan asosiy qiymatlar piksel birliklarida o'lchangan fokus uzunligi va tasvir tekisligining optik markazining piksel koordinatalaridir.
Koʻpgina arzon ixcham kameralarda dasturiy interfeys yoʻq. Ular faqat qo'lda yoki mexanik ravishda boshqarilishi mumkin. Ammo ko'ngillilar jamoasi Canon ixcham kameralarini masofadan boshqarish va sozlash imkonini beruvchi dasturiy ta'minotni ishlab chiqdi. Ushbu dastur deyiladiCHDK.
- CHDK SD-kartaga yuklab olinadi, soʻngra u kameraga oʻrnatiladi.
- Kamera ishga tushganda, CHDK avtomatik ravishda ishga tushadi.
- CHDK hech qachon kamerada doimiy oʻzgarishlarni amalga oshirmagani uchun kameraning normal ishlashi uchun har doim maxsus CHDK SD kartani olib tashlashingiz mumkin.
CHDK quyida sanab oʻtilgan dasturiy taʼminot kontrollerlari uchun muhim shartdir. Kontrollerlar shaxsiy kompyuter yoki Raspberry Pi-da ishlaydi va USB orqali kameralarda ishlaydigan CHDK dasturi bilan aloqa qiladi. Boshqa turdagi arzon kameralardan foydalanilganda, yuqorida ko‘rsatilganidek, o‘rnatish dasturlari orqali mexanik yoki qo‘lda ishga tushirishni boshqarishning yagona varianti hisoblanadi.
