เครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติ DIY แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่างเวอร์ชั่น CowTech และ BQ DIY

สวัสดีตอนบ่าย, ล้างสมอง! โฮมเมดซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้คือเครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติด้วย โอเพ่นซอร์สเรียกว่า "FabScan" ซึ่งพัฒนาเป็นวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาตรี

คณะของตน เครื่องสแกนสมองฉันสร้างมันจากแผ่น MDF และตัวยึดอีกสองสามตัว และเพื่อแสดงสิ่งที่ฉันได้รับ ฉันจึงตัดสินใจเขียนคู่มือนี้

ไปกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1: เราจะต้อง

สิ่งที่ FabScan แนะนำ:
- อาร์ดูโน่ อูโน่
- ไดรเวอร์ A4988 สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์
— โล่สำหรับเครื่องสแกน 3 มิติ “FabScan”
- โมดูลเลเซอร์ 5mW
— สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบไบโพลาร์ NEMA 17 (200 ขั้น)
- กระแสไฟ 12V, 1A
— เว็บแคมโลจิเทค C270
— วัสดุทำเคส (MDF 60x30x0.5ซม. 4 แผ่น ดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่นี่)

สิ่งที่ฉันใช้:
- อาร์ดูโน่ อูโน่
— สเต็ปเปอร์มอเตอร์ NEMA 17 (200 ขั้น)
— ไดรเวอร์ L298N สำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์
— โมดูลเลเซอร์ 5mW (ลำแสงสีแดง)
- แหล่งจ่ายไฟ 12V, 2A
— เว็บแคม Logitech C270

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างฮัลล์

เราตัดส่วนต่างๆ ของร่างกายออกจากไม้ MDF ฉันใช้ Dremel เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ และประกอบเข้าด้วยกัน ขั้นตอนนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากเพื่อการสแกนที่ถูกต้อง ห้องสมองจะต้องวางตำแหน่งมอเตอร์และโมดูลเลเซอร์ให้ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ค่อนข้างง่าย: เราติดตั้งแผงป้องกัน FabScan บน Arduino และบนแผงเราติดตั้งไดรเวอร์ในขั้วต่อแรกของมอเตอร์ เราเชื่อมต่อสเต็ปเปอร์มอเตอร์เข้ากับหน้าสัมผัสเอาต์พุตและ โมดูลเลเซอร์เข้ากับพินอะนาล็อก A4 และสุดท้ายก็เชื่อมต่อสายไฟและสาย USB รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้

หากคุณใช้ส่วนประกอบจากรายการของฉัน คุณจะต้องเชื่อมต่อไดรเวอร์ L298 กับพิน 10, 11, 9, 8 บน Arduino (คุณสามารถเปลี่ยนได้หากต้องการ) และโมดูลเลเซอร์ก็เพื่อพิน A4 ด้วย จากนั้นเชื่อมต่อสายไฟและสาย USB

ขั้นตอนที่ 4: รหัส

นี่คือรหัสสำหรับ งานฝีมือจากทีมพัฒนาและสามารถโหลดลงบน Arduino ได้โดยตรงจากเบราว์เซอร์โดยใช้ปลั๊กอิน Codebender ในการดำเนินการนี้คุณต้องติดตั้งปลั๊กอินนี้แล้วคลิกปุ่ม "Run on Arduino" จากนั้นจึงเริ่ม "เติม" โดยตรงจากหน้าต่างโค้ด

หมายเหตุ: หากคุณใช้ตัวเลือก "ลองใช้ Ubuntu" ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟล์ของคุณได้รับการบันทึกไว้ก่อนที่จะปิดคอมพิวเตอร์!

จากรูปภาพด้านบน ให้ทำตามขั้นตอนเหล่านี้:

- เลือกพอร์ตอนุกรม (SerialPort)
— ตั้งกล้อง
- จากนั้น "ไฟล์" - "แผงควบคุม"
- รันการตรวจจับเลเซอร์โดยยังไม่ได้ใส่อะไรเข้าไปในเครื่องพิมพ์ และเลือก "เปิดใช้งาน"
- คลิก “ดึงเฟรม” และตรวจดูให้แน่ใจว่าเป็นสีน้ำเงิน เส้นแนวนอนแตะที่ด้านบนสุดของเครื่องเล่นแผ่นเสียง และเส้นแนวนอนสีเหลืองแตะที่ด้านล่างสุดของเครื่องเล่นแผ่นเสียง สีเหลือง เส้นแนวตั้งควรผ่านตรงกลางของจานหมุนทรงกลม กล้องที่ไม่ได้จัดตำแหน่งจะสร้างการสแกนที่บิดเบี้ยว!

หลังจากตั้งค่าแล้ว ให้ปิดหน้าต่างแผงควบคุม วางวัตถุลงในเครื่องสแกน แล้วคลิกปุ่ม "เริ่มการสแกน"

เคล็ดลับ: คุณสามารถเปลี่ยนไฟล์คอนฟิกูเรชันได้จากทีมพัฒนา configuration.xml ตามไฟล์ที่นำเสนอ

บันทึกภาพ 3 มิติที่ได้:

เมื่อไร สแกนสมองเมื่อเสร็จแล้ว ภาพ 3 มิติที่ได้จะสามารถบันทึกในรูปแบบไฟล์ 3D pointcloud .pcd หรือ .ply สามารถบันทึกในรูปแบบ 3D ได้ด้วย ไฟล์ stlแต่ใช้ไม่ได้กับทุกแพลตฟอร์ม คุณสามารถเปิดไฟล์ด้วยวัตถุที่สแกนได้โดยเลือก “ไฟล์” - “OpenPointCloud”

— ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟล์ที่สแกนมีนามสกุล .ply
— เปิดไฟล์ใน MeshLab และคำนวณค่าปกติ (ตัวกรอง/ชุดจุด/ค่าปกติคำนวณสำหรับชุดจุด)
— เราสร้างพื้นผิวขึ้นใหม่โดยใช้การสร้างปัวซองขึ้นใหม่ (ตัวกรอง/ชุดจุด/การสร้างพื้นผิวใหม่: ปัวซอง)
นั่นคือทั้งหมด! และทุกคน ความสำเร็จของสมอง!

ความสนใจ! ปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับรังสีเลเซอร์ เราขอเตือนคุณว่าการพยายามทำซ้ำการกระทำของผู้เขียนอาจทำให้สูญเสียการรับประกันอุปกรณ์และแม้กระทั่งความล้มเหลว เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น หากคุณกำลังจะทำซ้ำขั้นตอนที่อธิบายไว้ด้านล่างนี้ เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณอ่านบทความอย่างละเอียดจนจบอย่างน้อยหนึ่งครั้ง บรรณาธิการของ 3DNews จะไม่รับผิดชอบต่อผลที่ตามมาใดๆ ที่อาจเกิดขึ้น

เครื่องสแกน 3D ระดับมืออาชีพเป็นสิ่งที่ซับซ้อนและไม่ใช่ทุกคนที่ต้องการมัน ดังนั้นจึงมีราคาค่อนข้างแพง แต่อะนาล็อกอย่างง่ายสำหรับการแปลงวัตถุจำนวนเล็กน้อยให้เป็นดิจิทัลสามารถทำได้อย่างอิสระและมีค่าใช้จ่ายและเวลาน้อยที่สุด เราจะต้องมี: โมดูลเลเซอร์ เว็บแคม กระดาษ เครื่องพิมพ์ กระดาษแข็งหรือแผ่นไม้อัด รวมถึงซอฟต์แวร์พิเศษ ลองดูทุกอย่างตามลำดับ เราต้องการโมดูลเลเซอร์ที่มีลำแสงในรูปแบบของเส้น (ไม่ใช่จุดเหมือนในพอยน์เตอร์จีนที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นที่นิยม) ง่ายที่สุดที่จะได้โมดูลสีแดง แต่สีเขียว สีขาว หรือสีน้ำเงินก็ได้ มีราคาประมาณหนึ่งพันรูเบิลเมื่อซื้อในร้านค้าออฟไลน์ และถ้าคุณสั่งซื้อที่ตลาดนัดออนไลน์ของจีนบางแห่ง คุณสามารถประหยัดได้นิดหน่อย แต่คุณจะต้องรอจนกว่าที่ทำการไปรษณีย์ (ช้า) จะส่งของ

เราซื้อโมดูลเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร (สีแดง) และกำลัง 5 มิลลิวัตต์สำหรับการทดลอง เลเซอร์ที่ทรงพลังกว่านั้นมีราคาแพงกว่ามากและในขณะเดียวกันก็อันตรายกว่ามาก แน่นอนว่าควรซื้อโมดูลที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองจะดีกว่าเพราะสะดวกกว่ามาก มิฉะนั้นคุณจะต้องค้นหาพารามิเตอร์พลังงานอย่างแน่นอนและดูแลการสร้าง "สิ่งที่แนบมา" ขนาดเล็กด้วยแบตเตอรี่หรือตัวสะสมและสวิตช์ ในกรณีนี้ให้เราเตือนคุณว่าสายสีแดงคือ + และสายสีดำคือ - สังเกตขั้วของพารามิเตอร์การเชื่อมต่อและพลังงาน มิฉะนั้นเลเซอร์อาจล้มเหลว อย่าลืมอ่านคำเตือนต่อไปนี้!

ความสนใจ!!! รังสีเลเซอร์อันตรายมาก! อย่าเล็งลำแสงเลเซอร์ไปที่ดวงตาของคน (รวมถึงตัวคุณเอง) หรือสัตว์ เพราะอาจสร้างความเสียหายต่อการมองเห็นที่แก้ไขไม่ได้ (เช่น ทำให้เกิดแผลไหม้ที่จอตา)! อย่ามองลำแสงเลเซอร์ผ่านอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาใดๆ ! อย่าชี้ลำแสงเลเซอร์ไปที่ยานพาหนะใดๆ (รวมถึงเครื่องบิน)! อย่าให้เลเซอร์แก่เด็กหรือบุคคลที่ไม่เหมาะสม และให้แน่ใจว่าพวกเขาไม่สามารถเข้าถึงเลเซอร์ได้! อย่าใช้โมดูลเลเซอร์ที่มีกำลังมากกว่า 5 mW เนื่องจากในกรณีนี้แม้แต่ลำแสงสะท้อนก็อาจก่อให้เกิดอันตรายได้! ไม่ว่าในกรณีใด ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ซื้อแว่นตานิรภัยแบบพิเศษสำหรับการทำงานที่ออกแบบมาสำหรับความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจากโมดูลเลเซอร์! อย่าถือโมดูลเลเซอร์ไว้ที่ระดับศีรษะ! ปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเสมอ! หากคุณไม่เข้าใจความหมายข้างต้น อย่าใช้เลเซอร์! บรรณาธิการของ 3DNews และผู้เขียนไม่มีส่วนรับผิดชอบต่อผลที่ตามมาใดๆ ที่อาจเกิดขึ้น รวมถึงการบาดเจ็บที่เกิดจากการแผ่รังสีเลเซอร์!

อ่านย่อหน้าก่อนหน้าอีกครั้งและจำข้อความข้างต้น อาจเป็นความคิดที่ดีที่จะลองดูคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับความปลอดภัยของเลเซอร์ยอดนิยม อย่างไรก็ตาม ระดับเลเซอร์สามารถทดแทนโมดูลได้อย่างดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังมีราคาประมาณ 1,000 รูเบิล ในขณะเดียวกัน ก็มีอันตรายน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากมีพลังงานรังสีต่ำ และคุณไม่ต้องกังวลกับการจัดแหล่งจ่ายไฟและสวิตช์ เพียงใส่แบตเตอรี่แล้วแบตเตอรี่ก็ใช้งานได้

ถัดไปในรายการคือเว็บแคม จะต้องรองรับ WDM หรือ DirectShow (ดูเหมือนว่าโมเดลสมัยใหม่ทั้งหมดจะมีไดรเวอร์ที่เหมาะสม) และผลิตอย่างน้อย 30 FPS ที่ความละเอียด 640x480 คุณสามารถใช้กล้องที่แย่กว่าได้ แต่ผลลัพธ์จะเหมือนเดิม ยิ่งความละเอียดและอัตราเฟรมที่รองรับสูงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น แต่โหลดบนพีซีในกรณีนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น นักพัฒนาซอฟต์แวร์ที่เราใช้ซึ่งเราจะดำเนินการต่อไป แนะนำให้ตั้งค่าเป็น Logitech Pro 9000 เราใช้เว็บแคม Logitech HDPro Webcam 910 ตัวเลือกในอุดมคติคือการใช้กล้องขาวดำที่ดีกับ เมทริกซ์ CCD

สุดท้ายเกี่ยวกับสิ่งที่สำคัญที่สุด - เกี่ยวกับโปรแกรมที่จะแปลงภาพแบนจากเว็บแคมเป็นแบบจำลองสามมิติ นี่คือยูทิลิตี้ DAVID-Laserscanner ที่รู้จักกันดีซึ่งปรากฏอยู่ในบันทึกข่าวของแหล่งข้อมูลของเราแล้ว เมื่อไม่นานมานี้ "หลัก" รุ่นที่สามได้เปิดตัว สำหรับ การดำเนินการที่ถูกต้องต้องติดตั้ง Microsoft .NET บนพีซี เวอร์ชันของเฟรมเวิร์ก 2.0 หรือเก่ากว่า ควรสังเกตทันทีว่าเวอร์ชันเต็มของโปรแกรมมีราคา 329 ยูโร เวอร์ชันสาธิตใกล้จะเสร็จสมบูรณ์แล้ว แต่ไม่อนุญาตให้คุณบันทึกโมเดล 3 มิติที่เสร็จสมบูรณ์ ดูเหมือนว่าผู้อ่านของเราไม่จำเป็นต้องอธิบายว่าจะซื้อได้ที่ไหน ถูกต้องรุ่น หากคุณมีจิตใจที่ชัดเจนและมีเงินเหลือ 400 ยูโร ให้ซื้อชุดแบรนด์สำเร็จรูปซึ่งประกอบด้วยเว็บแคมพร้อมขาตั้ง ซอฟต์แวร์ แผงปรับเทียบพร้อมที่ยึดและเลเซอร์สีแดงที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงาน ถ้าไม่เช่นนั้น คุณจะต้องเริ่มต้นด้วยการสร้างมุมการสอบเทียบ

โดยหลักการแล้ว กระบวนการตั้งค่าและการทำงานกับยูทิลิตี้นี้มีการอธิบายไว้อย่างดีในวิกิของโครงการ ดังนั้นเราจะอธิบายขั้นตอนหลักของงานโดยย่อเท่านั้น ดาวน์โหลดและติดตั้ง DAVID-Laserscanner ในโฟลเดอร์โปรแกรมในไดเร็กทอรี Printout คุณจะพบไฟล์ที่มีเทมเพลตพื้นผิวการปรับเทียบสำหรับรูปแบบ A3 และ A4 คุณต้องเลือกรูปแบบที่เหมาะสมตามขนาดของวัตถุที่กำลังสแกน คุณสามารถประมาณได้โดยคร่าวๆ โดยพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าความสูงของวัตถุที่สแกนควรน้อยกว่าความสูงของมุมการสอบเทียบ 1.5-2 เท่า พิมพ์เทมเพลต ตัดหรือพับตามแนวพับแล้วติดไว้บนพื้นผิวเรียบสองแผ่น - แผ่นไม้อัดหรือกระดาษแข็ง บนผนังมุมห้อง ภายในกล่อง ฯลฯ โดยทั่วไปให้ใช้จินตนาการของคุณ

เงื่อนไขหลักคือมุมระหว่างระนาบทั้งสองควรเป็น 90 องศาและไม่เปลี่ยนแปลง คุณต้องแน่ใจว่าแผ่นงานพิมพ์ยังคงเรียบเนียนและสม่ำเสมอ และไม่มีสิ่งใดมันวาวบนพื้นผิว นักพัฒนาโดยเฉพาะแนะนำให้ติดแผ่นพิมพ์ด้วยเทปกาว สิ่งสำคัญคือต้องไม่สับสนการวางแนวของแผ่นงาน ในการพิมพ์คุณจะต้องวัดและจดจำความยาว (เป็นมม.) ของเส้นที่มีป้ายกำกับว่าสเกล ตัวอย่างเช่น เราจะสแกนตุ๊กตานกฮูกตัวเล็กๆ ในกรณีนี้เทมเพลตรูปแบบ A4 ซึ่งติดไว้กับโฟลเดอร์กระดาษแข็งโดยใช้ที่เย็บกระดาษจะเหมาะสม

เมื่อมุมพร้อมแล้ว คุณจะต้องติดตั้งเว็บแคมเพื่อให้ดูตรงแนวพับ มีความแตกต่างอีกอย่างหนึ่ง - ควรมีมุมที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ระหว่างแนวสายตาของกล้องกับลำแสงเลเซอร์สแกน ดังนั้นคุณสามารถทำให้กล้องดูสูงขึ้นเล็กน้อยได้ คุณอาจต้องจัดพื้นที่เล็กๆ สำหรับวัตถุที่กำลังสแกนและตัวกล้องด้วย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถกำหนดตำแหน่งของกล้องและมุมการสอบเทียบให้สัมพันธ์กันได้อย่างมั่นคงหลังการตั้งค่าและการสอบเทียบ หากคุณไม่ต้องการพื้นผิวของวัตถุ เว็บแคมควรเปลี่ยนเป็นโหมดขาวดำทันที

เมื่อตั้งค่ากล้องและมุมแล้ว คุณก็สามารถเริ่มปรับเทียบได้ เปิด DAVID-Laserscanner เลือกเว็บแคมของคุณเป็นแหล่งวิดีโอ และตั้งค่าโหมดการทำงาน (ความละเอียดและอัตราเฟรม) ตอนนี้ไปที่ส่วนการปรับเทียบกล้อง ป้อนมาตราส่วนความกว้างที่วัดไว้ล่วงหน้าแล้วคลิกปรับเทียบ หากโปรแกรมแสดงทันทีว่าการปรับเทียบสำเร็จแสดงว่าเจ๋งมาก ไม่เช่นนั้นคุณจะต้องเล่นกับการตั้งค่ากล้อง ปิดการใช้งาน "ตัวเพิ่มประสิทธิภาพ" รูปภาพต่างๆ ลบการปรับความสว่างและคอนทราสต์อัตโนมัติ รวมถึงการติดตามโฟกัสอัตโนมัติ หากคุณมีการโฟกัสแบบแมนนวล ให้ทำให้ภาพของเครื่องหมายทรงกลมชัดเจนขึ้น คุณจะต้องเลือกระยะห่างจากมุมถึงเลนส์และความเอียงของกล้องด้วย กระบวนการปรับเทียบอาจใช้เวลานาน แต่เมื่อเสร็จสิ้น ให้ยึดกล้องและมุมปรับเทียบอย่างระมัดระวังทันที และอย่าสัมผัสอีก

ก่อนการสแกนใหม่แต่ละครั้ง จะต้องทำซ้ำกระบวนการปรับเทียบ ตอนนี้คุณสามารถวางวัตถุที่จะสแกนไว้ที่มุม (หรือบนขาตั้ง) และไปที่ส่วนการสแกนด้วยเลเซอร์ 3 มิติ วัตถุต้องอยู่ตรงกลางภาพของกล้อง และส่วนของมุมการปรับเทียบต้องมองเห็นได้ทั้งซ้ายและขวา ในการตรวจสอบสิ่งนี้ ให้เปิดเลเซอร์แล้วชี้ไปที่ตัวอย่าง - ควรมองเห็นเส้นในภาพทั้งด้านซ้ายและด้านขวา และบนตัววัตถุเอง โปรดทราบว่าคุณไม่สามารถสแกนตัวอย่างโปร่งแสงหรือโปร่งใสได้ - ต้องเคลือบด้วยบางอย่าง เช่น แป้งทัลคัมหรือสีด้าน โดยทั่วไปแล้ว วัตถุด้านจะดีกว่ามากสำหรับการสแกน

ตอนนี้คุณต้องแรเงาห้อง (ปิดแหล่งกำเนิดแสง, ม่านหน้าต่าง) ชี้เลเซอร์ไปที่ตัวอย่างอีกครั้ง ในขณะนี้ คุณควรเห็นเพียงเส้นสีแดงบนพื้นหลังสีดำบนหน้าจอ หากไม่เป็นเช่นนั้น คุณจะต้องเปิดการตั้งค่าเว็บแคมอีกครั้งและทำการเปลี่ยนแปลง แต่ก่อนอื่น คุณควรเลื่อนแถบเลื่อนการรับแสงไปทางซ้ายและขวา ใช่แล้ว อย่าลืมเลือกสีเลเซอร์ของโมดูลของคุณ เมื่อทุกอย่างพร้อมแล้ว คุณสามารถเริ่มทดสอบการสแกนได้

สลับโหมดการแสดงผลเป็นแผนที่ความลึก (การแสดงกล้อง -> แผนที่ความลึก) ค่อยๆ เคลื่อนลำแสงเลเซอร์เข้าไปในขอบเขตการมองเห็นของเว็บแคม ลำแสงควรอยู่ในแนวนอนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และตัวโมดูลควรเก็บไว้เหนือกล้อง เลื่อนลำแสงขึ้นและลงตามวัตถุที่สแกน - แล้วคุณจะเห็นว่าโปรแกรมจะวาดรูปทรงในอวกาศบนหน้าจอได้อย่างไรด้วยการหน่วงเวลาเล็กน้อย คุณไม่สามารถขยับลำแสงเร็วเกินไป แต่การขยับช้าเกินไปจะไม่เกิดประโยชน์ใดๆ พยายาม "ทาสี" ตัวอย่างด้วยเส้นตารางที่หนาแน่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ คุณต้องแน่ใจว่าไม่มี "สิ่งสกปรก" ซึ่งเป็นเส้นพิเศษรอบๆ วัตถุ วิธีที่ดีที่สุดคือถือโมดูลเลเซอร์ไว้ในมือและขยับด้วยมือเท่านั้น สุดท้ายนี้ คุณจะต้องขยับลำแสงให้พ้นมุมการสอบเทียบอย่างระมัดระวัง

เป็นไปได้มากว่าคุณจะไม่สามารถสแกนแบบสะอาดหมดจดในครั้งแรกได้ ทดลองกับการตั้งค่าของกล้องและการสแกนตัวเอง ตำแหน่งของกล้องและเลเซอร์ แสง การกรอง (การกรองผลลัพธ์ แต่จะดีกว่าที่จะไม่เปลี่ยนค่าเหล่านี้) และอื่นๆ โดยทั่วไป คุณจะต้องฝึกมือของคุณอย่างเหมาะสม แต่แล้วทุกอย่างจะง่ายขึ้นมาก เมื่อคุณรู้สึกสบายใจและเลือกค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพารามิเตอร์ทั้งหมดแล้ว ให้ดำเนินการสแกนขั้นสุดท้าย คลิก Stop and Erase จากนั้น Start อีกครั้งและทำการสแกนออบเจ็กต์ครั้งแรก ทันทีที่ดูเหมือนว่าดีเพียงพอสำหรับคุณ ให้คลิกหยุด แล้วคลิกเพิ่มลงในรายการ ในกรณีนี้ ให้บันทึกสำเนาการสแกนแยกต่างหากโดยคลิกบันทึกเป็น

คลิกหยุดและลบอีกครั้ง หมุนวัตถุรอบแกนตั้งเพื่อให้วัตถุตัดกับตำแหน่งก่อนหน้าอย่างน้อยเล็กน้อย ทำซ้ำขั้นตอนการสแกนด้วยวิธีนี้จนกว่าวัตถุจะหมุนได้ 360 องศา อย่าลืมบันทึกสำเนาการสแกนและเพิ่มลงในรายการ โดยหลักการแล้ว ไม่จำเป็นต้องหมุนตัวอย่างไปรอบแกนใดแกนหนึ่งเลย (บางครั้งอาจเป็นไปไม่ได้เลย) แต่จะสะดวกกว่า งานของคุณคือสแกนวัตถุสามมิติจากทุกด้านเพื่อรวมเข้าด้วยกันและส่งออก

เราจะออกจากกระบวนการสร้างพื้นผิวสำหรับการศึกษาอิสระ และไปยังการเย็บต่อ ซึ่งโมดูล Shape Fusion รับผิดชอบ คุณสามารถทำได้ด้วยตนเองในโปรแกรมแก้ไข 3D เกือบทุกตัว DAVID-Laserscanner จะบันทึกการสแกนไว้ เปิดรูปแบบ Alias ​​​​Wavefront (*.obj) แต่ในเวอร์ชันสาธิตนั้นจงใจลดคุณภาพลง คุณควรมีรายการสำเร็จรูปพร้อมรายการที่สแกนอยู่แล้ว เราจำเป็นต้องจัดพวกเขาให้สอดคล้องกัน เลือกประเภทการจัดตำแหน่งจากรายการ หากคุณ "หมุน" วัตถุรอบแกนเดียว ให้เลือกวัตถุนั้น ถ้าคุณหันไปในมุมที่กำหนดอย่างเคร่งครัดด้วย ให้ระบุด้วย จากนั้นคลิก Align Scans และเลือกการสแกนสองรายการที่อยู่ติดกันจากรายการ โปรแกรมจะ "คิด" สักพักแล้วพยายามจัดวางให้สอดคล้องกันในสองสามตัวเลือก เลือกอันที่แม่นยำที่สุดโดยใช้ปุ่มลูกศรโค้งมนที่ด้านบนของหน้าต่าง

ทำซ้ำขั้นตอนการจัดตำแหน่งเป็นคู่ระหว่างองค์ประกอบรายการ - 1-2, 2-3, 3-4 เป็นต้น ผลลัพธ์ที่ได้คือโมเดล 3 มิติคร่าวๆ อาจเป็นไปได้ว่าการสแกนบางอย่างจะไม่สอดคล้องกัน แต่อย่างใด - คุณสามารถโยนมันทิ้งไปหรือเริ่มจัดเรียงจากส่วนท้ายของรายการโดยค่อยๆ เข้าใกล้บริเวณที่มีปัญหา คุณสามารถลองเลือกประเภทการจัดตำแหน่งอื่นได้ อย่าใส่ใจกับ "สิ่งสกปรก" รอบๆ วัตถุและความไม่สมบูรณ์บนพื้นผิว - โปรแกรมจะทำให้วัตถุนั้นเรียบขึ้นในที่สุด โดยทั่วไป ยิ่งสแกนมากเท่าไร โมเดลก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่โอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดโดยไม่ตั้งใจก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ที่นี่ เช่นเดียวกับการสแกน คุณจะต้องผ่านเส้นทางที่ยากลำบากของการลองผิดลองถูก

ทันทีที่คุณคิดว่าคุณได้บรรลุระดับการจัดแนวการสแกนที่ต้องการแล้ว ให้กดปุ่ม Fuse และรอให้โปรแกรมเตรียมโมเดล 3 มิติ เช่นเดียวกับการปรับระดับ กระบวนการนี้ค่อนข้างใช้ทรัพยากรมาก ในไม่ช้าคุณจะสามารถเพลิดเพลิน (หรือในทางกลับกัน ผิดหวัง) กับผลลัพธ์ของการกระทำของคุณ อย่างไรก็ตาม DAVID-Laserscanner มีโหมดการทำงานอื่นที่ใช้โปรเจ็กเตอร์ หากคุณมี คุณก็จะสามารถทดลองกับมันได้ ไม่ใช่ด้วยเลเซอร์

โมเดลที่เสร็จแล้วสามารถส่งออกเป็นรูปแบบ obj เดียวกันและเปิดในโปรแกรมแก้ไข 3D เพื่อการขัดเงาขั้นสุดท้ายและการเตรียมการพิมพ์ โดยธรรมชาติแล้ว สำเนาถูกต้องวัตถุที่กำลังสแกนจะไม่ได้รับ ประการแรก DAVID-Laserscanner ตรวจจับช่องหรือช่องต่างๆ ที่ยุ่งยากได้ยากเป็นพิเศษ ประการที่สอง จำเป็นต้องสร้างลวดลายที่มีขนาดเล็กมากบนพื้นผิว (เช่น มีรอยบากบ่อยครั้ง) ความละเอียดสูงและกล้องให้มากที่สุด เส้นบางๆเลเซอร์ ประการที่สาม ไม่ว่าในกรณีใดเมื่อสแกนจะได้รับช่องว่างซึ่งโปรแกรมจะพยายามเติมตามตำแหน่งของจุดใกล้เคียง โดยทั่วไปแล้วอุดมคตินั้นไม่สามารถบรรลุได้เช่นเคย

แบบจำลองที่เสร็จสิ้นแล้วและมีความเรียบเนียนสูงสุด

นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดที่ชัดเจนเกี่ยวกับขนาดของวัตถุที่สแกน ชิ้นงานที่เล็กเกินไปจะไม่ได้รับเนื่องจากความละเอียดในการสแกนค่อนข้างต่ำ และสำหรับชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่มาก จำเป็นต้องหาตำแหน่งที่มีขนาดเหมาะสมเพื่อกำหนดมุมการสอบเทียบ นอกจาก DAVID-Laserscanner แล้ว ยังมีรุ่นอื่นๆ อีกด้วย ระบบซอฟต์แวร์ด้วยหลักการทำงานที่คล้ายคลึงกัน จริงอยู่ พวกเขามักต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมเพื่อหมุนวัตถุหรือเคลื่อนย้ายเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม แม้แต่การออกแบบ DIY ที่อธิบายไว้ข้างต้นก็สามารถประหยัดเวลาได้มากสำหรับผู้สร้างแบบจำลอง 3 มิติที่ไม่มีประสบการณ์ ลองทดลองแล้วคุณจะประสบความสำเร็จอย่างแน่นอน! ขอให้โชคดี!

ความน่าดึงดูดใจของเทคโนโลยีสารเติมแต่งนั้นยากที่จะประเมินสูงไป นี่คือเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์สนับสนุนการพิมพ์ 3D จึงได้รับความนิยมในปัจจุบัน หากคุณมีงบประมาณจำกัด คุณสามารถสร้างเครื่องสแกน 3 มิติได้ด้วยตัวเอง ในการดำเนินการนี้ พวกเขาใช้เครื่องมือและหน่วยที่มีอยู่ หรือเพียงแค่เปลี่ยนสมาร์ทโฟนธรรมดาให้เป็นสแกนเนอร์

การสร้างเครื่องสแกน 3 มิติโดยใช้เว็บแคม

ในการสร้างเครื่องสแกน 3 มิติแบบโฮมเมด คุณจะต้อง:

• เว็บแคมคุณภาพสูง
• เลเซอร์เชิงเส้นนั่นคืออุปกรณ์ที่ปล่อยลำแสงเลเซอร์ (เพื่อให้ได้การสแกนคุณภาพสูงจะดีกว่าถ้าลำแสงมีความบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้)
• การยึดต่างๆ รวมถึงมุมสำหรับการสอบเทียบ
• พิเศษ ซอฟต์แวร์สำหรับการประมวลผลภาพและข้อมูลที่สแกน

โปรดทราบว่าหากไม่มีซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม คุณจะไม่สามารถสร้างแบบจำลองดิจิทัลของวัตถุและวัตถุได้ ดังนั้นควรดูแลความพร้อมในเบื้องต้น โปรแกรมพิเศษ- ตัวอย่างเช่น เครื่องสแกนเลเซอร์ DAVID และ TriAngles ถือเป็นเครื่องขั้นพื้นฐาน แต่ต้องใช้พื้นผิวที่หมุนได้

เริ่มต้นด้วยมุมการสอบเทียบ หากต้องการสร้าง ให้พิมพ์เทมเพลต (รวมอยู่ในโปรแกรม) วางเพื่อสร้างมุม 90 องศา สิ่งสำคัญคือต้องรักษาขนาดที่ถูกต้องระหว่างการพิมพ์ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้สเกลการสอบเทียบ การปรับเทียบกล้องทำได้โดยอัตโนมัติหรือ โหมดแมนนวลซอฟต์แวร์นี้มีให้เช่นกัน

หากต้องการสแกนรายการ คุณจะต้องวางไว้ที่มุมปรับเทียบ และติดตั้งเว็บแคมตรงข้ามกับรายการนั้น สิ่งสำคัญคือต้องวางวัตถุให้ตรงกลางภาพบนหน้าจอพอดี ในการตั้งค่าเว็บแคม คุณต้องปิดการใช้งานการปรับอัตโนมัติทั้งหมด อีกทั้งยังช่วยกำหนดสีของลำแสงเลเซอร์อีกด้วย เมื่อกด "Start" จะเป็นการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น ลำแสงจะต้องหมุนวงกลมวัตถุจากทุกด้าน นี่จะเป็นรอบการสแกนครั้งแรก ในอนาคตจำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งของเลเซอร์เพื่อให้ครอบคลุมทุกจุดที่ไม่เคยผ่านการประมวลผลมาก่อน

เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการทั้งหมดแล้ว การสแกนจะหยุดและเลือกโหมด "การแสดงผล 3 มิติ" ในโปรแกรม หากคุณไม่มีเลเซอร์อยู่ในมือ คุณสามารถแทนที่ด้วยแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างได้ มันจะรับประกันการฉายเส้นของเส้นเงา อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ให้เปลี่ยนการตั้งค่าในโปรแกรมที่จะสอดคล้องกับพารามิเตอร์เหล่านี้

การสร้างสแกนเนอร์ 3 มิติจากกล้องเว็บสองตัว

หากคุณต้องการความแม่นยำในการแปลงเป็นดิจิทัลสูง คุณจะต้องใช้เว็บแคมสองตัว ในกรณีนี้ แหล่งกำเนิดแสงจะถูกแทนที่ด้วยกล้องตัวที่สอง เครื่องสแกน 3 มิติที่ต้องทำด้วยตัวเองจากกล้องสองตัวช่วยให้คุณลดเวลาในการคำนวณจุดที่ตกอยู่ภายในแถบเลเซอร์ได้

การสร้างสแกนเนอร์ 3 มิติจากโปรเจ็กเตอร์และเว็บแคม

สำหรับสิ่งนี้คุณจะต้อง:

• โปรเจ็กเตอร์;
• เว็บแคม;
• โปรแกรม DAVID-laserscanner;
• ขาตั้งกล้องสำหรับเว็บแคมและโปรเจ็กเตอร์
• แผงการสอบเทียบ (แนบแผ่นไม้อัดขนาดเล็กสองแผ่นที่มุม 90 องศาและแผ่นกระดาษกาวพร้อมเทมเพลตที่พิมพ์ไว้ล่วงหน้าโดยใช้กาวแห้ง)
• เครื่องเล่นแผ่นเสียง (สามารถทำจากเครื่องออกกำลังกายเกรซเก่าและหมุดหลายอัน)

หากต้องการสแกนวัตถุ ให้วางไว้ในแนวตั้งแล้วสแกน 7-8 ครั้ง โดยหมุนเป็นวงกลม เรารวมการสแกนผลลัพธ์เข้าด้วยกัน หลังจากนั้นเราจะเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุและดำเนินการตามขั้นตอนเดียวกัน เรารวมการสแกนทั้งสองส่วนของวัตถุเข้าด้วยกัน เมื่อคลิกที่ปุ่ม "ฟิวส์" เราจะได้แบบจำลองสามมิติของวัตถุ สามารถบันทึกในรูปแบบใดก็ได้ที่เลือก จากนั้นประมวลผลโดยใช้:

• เดลซัม LastMaker;
• อีซี่ลาส;
• การออกแบบและวิศวกรรมล่าสุด;
• แบบฟอร์ม 2000;
• ชูมาสเตอร์ QS.

การสร้างสแกนเนอร์ 3 มิติจากคอนโซลเกม

Xbox One เป็นคอนโซลที่ติดตั้ง Kinect รุ่นที่สองอยู่แล้วและสามารถใช้เป็นเครื่องสแกน 3D ได้ หากคุณมีตัวควบคุมเกมทั่วไป คุณสามารถสร้างสแกนเนอร์ 3D จาก Kinect ได้โดยใช้โปรแกรมต่อไปนี้:

1. ไคเน็กต์ฟิวชั่น สร้างโมเดลที่มีรายละเอียดสูงโดยการอ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์ Kinect
2. สกาเน็ก. ด้วยความช่วยเหลือนี้ จึงสร้างภาพ 3 มิติของห้องพร้อมวัตถุทั้งหมดที่อยู่ในนั้น หากต้องการสร้างแบบจำลองสามมิติของพื้นที่โดยรอบ คุณเพียงแค่ต้องหมุนอุปกรณ์ไปรอบๆ ตัวคุณ เพื่อให้แสดงรายละเอียดวัตถุแต่ละชิ้นได้ จำเป็นต้องหันกล้องไปที่วัตถุเหล่านั้นอีกครั้ง

การสร้างเครื่องสแกน 3 มิติจากสมาร์ทโฟน

วิธีสร้างเครื่องสแกน 3 มิติจากเครื่องสแกนทั่วไป อุปกรณ์เคลื่อนที่- วันนี้ต่างๆ ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์- ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาสมาร์ทโฟนจึงกลายเป็นเครื่องสแกน 3 มิติที่มีคุณสมบัติครบถ้วน อัลกอริธึมซอฟต์แวร์ยอดนิยม:

1. โมบายฟิวชั่น ติดตามตำแหน่งของวัตถุโดยใช้กล้องมาตรฐาน จากนั้นจึงถ่ายภาพ จากภาพถ่ายชุดหนึ่งจะได้แบบจำลองสามมิติ ทำงานบนแพลตฟอร์มและระบบปฏิบัติการที่แตกต่างกัน
2. ช่วยในการสร้างภาพถ่ายสามมิติของวัตถุใดๆ แล้วส่งไปยังเครื่องพิมพ์ 3D
3. Autodesk 123D แซตช์ เมื่อใช้โปรแกรมนี้ แบบจำลองสามมิติของอาคาร ผู้คน และวัตถุอื่นๆ จะถูกสร้างขึ้นและพิมพ์บนอุปกรณ์เสริม ซึ่งสามารถถ่ายภาพได้จากทุกมุมและทุกด้าน

ระบบดังกล่าวไม่จำเป็นต้องมีการดัดแปลงฮาร์ดแวร์หรือการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ในการเริ่มต้น คุณเพียงแค่ต้องวิ่ง แอปพลิเคชันมือถือและย้ายโทรศัพท์ของคุณไปรอบๆ วัตถุที่กำลังสแกน

FabScan เป็นเครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติแบบโอเพ่นซอร์สที่ต้องทำด้วยตัวเอง ฉันประกอบของฉันจากแผ่น MDF และวัสดุต่างๆ ที่มีอยู่ และตามตัวอย่าง ฉันตัดสินใจวางโครงร่างกระบวนการสร้างให้กับคุณ

ขั้นตอนที่ 1: สิ่งที่คุณต้องการ

สำหรับเครื่องสแกน FabScan อย่างเป็นทางการ คุณต้องมี:

• Arduino UNO
• สเต็ปเปอร์มอเตอร์ A4988
• โมดูลเลเซอร์สแกนเนอร์ FabScan-Shield 3D สำหรับ Arduino
• โมดูลเลเซอร์สีแดง 5mW
• แหล่งจ่ายไฟ 12V - 1A
• เว็บแคมโลจิเทค C270

ในการสร้างกล่องคุณจะต้องใช้แผ่น MDF 4 แผ่นขนาด 600*300*5 มม.

ในโครงการของฉันฉันใช้:

• Arduino UNO
• สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบไบโพลาร์ - NEMA 17 (200 ขั้น)
• สเต็ปเปอร์มอเตอร์ A4988
• โมดูลเลเซอร์สีแดง 5mW
• แหล่งจ่ายไฟ 12V - 2A
• เว็บแคมโลจิเทค C270

เนื่องจากเราจะใช้ซอฟต์แวร์ FabScan ฉันขอแนะนำให้ยึดตามรายการชิ้นส่วน คุณสามารถค้นหาเอกสารทั้งหมดสำหรับเครื่องสแกน 3D อ้างอิง FabScan บนอินเทอร์เน็ตได้อย่างง่ายดาย

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบกล่องแกลเลอรีสำหรับเครื่องสแกน 3 มิติ

แสดงอีก 4 ภาพ

ฉันใช้เดรเมลและจินตนาการในการประกอบกล่องสแกนเนอร์ นี่ไม่ใช่เรื่องง่ายนัก เพราะเพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติที่ถูกต้อง กล้อง เลเซอร์ และสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ถ้าไม่อยากกวนก็ซื้ออะไหล่สำเร็จรูปได้เลยแต่ราคาก็ไม่แพง

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อโมดูล

การประกอบฮาร์ดแวร์นั้นค่อนข้างง่าย:
เชื่อมต่อโมดูล FabScan เข้ากับ Arduino และตั้งค่ามอเตอร์ A4988 ไปที่ตำแหน่งก้าวแรก เชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับพินเอาท์พุตและโมดูลเลเซอร์เข้ากับพินอะนาล็อก A4 สุดท้ายให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและสาย USB

หากคุณตัดสินใจประกอบเครื่องสแกนตามรายการชิ้นส่วนของฉัน:
จากนั้นคุณต้องเชื่อมต่อมอเตอร์ A4988 เข้ากับพิน 10, 11, 9, 8 บน Arduino (หากต้องการสามารถเปลี่ยนพินได้) และเชื่อมต่อโมดูลเลเซอร์กับพิน A4 ในตอนท้ายให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและสาย USB ด้วย

ขั้นตอนที่ 4: รหัสสำหรับ Arduino

เราจะใช้รหัสอย่างเป็นทางการจาก FabScan อัปโหลดไปยัง Arduino และคุณทำเสร็จแล้ว

หากคุณติดตั้งปลั๊กอิน Codebender แล้ว คุณสามารถอัปโหลดโค้ดไปยัง Arduino ได้โดยไปที่ลิงก์นี้

หากคุณกำลังประกอบสแกนเนอร์ตามรายการชิ้นส่วนของฉัน ให้คลิกปุ่มแก้ไข และดำเนินการดังต่อไปนี้:

• เพิ่มบรรทัด #include const int stepPerRevolution = 200;//เปลี่ยนเป็นจำนวนขั้นตอนของเอ็นจิ้นของคุณ Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11,8,9);
• แทนที่ฟังก์ชัน step() ด้วยฟังก์ชันต่อไปนี้: void step() ( myStepper.setSpeed(1); myStepper.step(1); )

ขั้นตอนที่ 5: ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์

เราจะใช้อิมเมจ "FabScan Ubuntu Live DVD" คุณสามารถดาวน์โหลดได้ ในภาพนี้ ซอฟต์แวร์ FabScan ได้รับการติดตั้งไว้ล่วงหน้าแล้ว สามารถเขียนรูปภาพลงในแฟลชไดรฟ์ได้วิธีการทำเช่นนี้สามารถพบได้บนอินเทอร์เน็ต

หมายเหตุสำคัญ: หากคุณเลือกตัวเลือก “ลองใช้ Ubuntu” ให้บันทึกไฟล์ของคุณก่อนปิดคอมพิวเตอร์!

ดูรูปภาพที่แนบมาและทำตามขั้นตอน:

• เลือกพอร์ตใน SerialPort
• เลือกกล้องในกล้อง
• ไฟล์ - แผงควบคุม
• คลิกที่ตรวจจับเลเซอร์ (อย่าใส่สิ่งใดในเครื่องสแกนในขั้นตอนนี้) และเลือก 'เปิดใช้งาน'
• คลิกที่ "ดึงเฟรม" และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นแนวนอนสีน้ำเงินแตะด้านบนของเครื่องเล่นแผ่นเสียง และเส้นแนวนอนสีเหลืองแตะด้านล่าง เส้นสีเหลืองแนวตั้งควรลากผ่านกึ่งกลางของเครื่องเล่นแผ่นเสียง กล้องที่หลวมอาจทำให้การสแกนบิดเบี้ยวได้!

หลังจากตั้งค่าแล้ว ให้ปิดหน้าต่างแผงควบคุม วางวัตถุลงในเครื่องสแกน และคลิกที่ปุ่มเริ่มสแกน

กำลังบันทึกภาพ 3 มิติ:
เมื่อกระบวนการสแกนเสร็จสิ้น คุณสามารถบันทึกวัตถุ 3 มิติลงในไฟล์ในรูปแบบ .pcd หรือ .ply ได้ คุณยังสามารถบันทึกในรูปแบบ stl ได้ แต่ไม่รองรับในทุกแพลตฟอร์ม คุณยังสามารถเปิดรายการที่สแกนก่อนหน้านี้ได้โดยเลือกไฟล์ - OpenPointCloud

จะทำอย่างไรกับไฟล์ 3D?
คุณสามารถเปิดมันใน MeshLab แล้วพิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3D
วิธีพิมพ์วัตถุใน MeshLab:

• บันทึกวัตถุในรูปแบบ .ply
• เปิดไฟล์ใน MeshLab
• ใน MeshLab คำนวณค่าปกติ (ตัวกรอง/ชุดจุด/คำนวณค่าปกติสำหรับชุดจุด)
• สร้างพื้นผิวใหม่โดยใช้การสร้างปัวซองใหม่ (ตัวกรอง/ชุดจุด/การสร้างพื้นผิวใหม่: ปัวซอง)
• พร้อม