Si voleu fer el vostre propi escàner 3D, el primer pas és trobar una càmera web. Si el teniu, el cost de tot el projecte costarà entre 40 i 50 dòlars. L'escaneig 3D d'escriptori ha fet grans avenços en els darrers anys, però encara té grans limitacions. El maquinari de la tècnica es construeix sobre la base d'un determinat volum i resolució d'escaneig. Només podeu obtenir bons resultats si el vostre subjecte compleix els requisits de fotografia i la resolució.
Com funciona la gravació en 3D
La fotogrametria utilitza un conjunt de fotografies 2D convencionals preses des de totes les direccions al voltant d'un objecte. Si un punt d'un objecte es pot veure en almenys tres imatges, la seva ubicació es pot triangular i mesurar en tres dimensions. En identificar i calcular la ubicació de milers o fins i tot milions de punts, el programari pot crear una reproducció extremadament precisa.
A diferència d'un escàner de maquinari, aquest procés no té límits de mida o resolució. Si pots fer una foto d'un objecte, pots escanejar-la:
- El factor limitantLa fotogrametria és la qualitat de les fotografies i, per tant, l'habilitat del fotògraf.
- Les fotos han de ser clarament visibles i clarament enfocades.
- També s'han de col·locar al voltant de l'objecte de manera que totes les parts estiguin cobertes.
Sense un escàner 3D, només podeu fer una imatge en 3D d'objectes grans. Els articles petits no es poden escanejar. Per entendre-ho amb més detall, analitzarem el concepte de fotogrametria.
Què és la fotogrametria i com afecta la visualització dels objectes?
La fotogrametria és la ciència de prendre mesures a partir de fotografies, especialment per reconstruir la posició exacta dels punts de la superfície. També es pot utilitzar per reconstruir les trajectòries de moviment dels punts d'ancoratge designats sobre qualsevol objecte en moviment, els seus components i molt a prop de l'entorn.
En resum, us ofereix la possibilitat de crear una quadrícula en 3D a partir de diverses fotos comparant les similituds entre imatges i triangulant-les a l'espai 3D.
La fotogrametria fa temps que existeix, però no va ser fins que Autodesk va entrar al seu programa beta Memento que les coses van començar a funcionar. Memento va passar a anomenar-se ReMake quan va sortir de la fase beta. Sembla màgia, oi? Bé, no és màgia, és realitat. Ara qualsevol pot fer escaneig 3D sense gastar centenars en un escàner. Fins i tot els escàners 3D de codi obert assequibles requereixen una mica de coneixement per fer-los funcionar correctament. DEqualsevol pot obtenir el que vulgui amb la fotogrametria.
Tocadiscos: la segona etapa de la creació d'un escàner
Tot el que necessites per crear el teu propi escàner 3D és el teu telèfon intel·ligent, auriculars inclosos i un reproductor. Així és com funciona: gireu la manovella i, per cada gir total del tocadiscos, la càmera del telèfon s'activa 50 vegades pel volum dels auriculars.
Fàcil! Transferiu les fotos al vostre ordinador i després feu servir Autodesk ReMake per fer meravelles. És increïble, però no només és bo per fer malles, sinó que també ofereix eines per modificar la malla, reparar forats, alinear, preparar-se per a la impressió en 3D o servir com a forma de sistema com a recurs 3D per a jocs o representacions!
Bé, donat que Apple ha eliminat la presa d'auriculars per a l'iPhone 7 i superior, s'utilitzarà una versió actualitzada de la creació de l'escàner. Es basa en el principi de treballar en un disparador per a una càmera Bluetooth. Això substituirà la necessitat d'una presa d'auriculars.
- L'escaneig fotogramètric d' alta qualitat requereix fotografies d' alta qualitat del subjecte des de tots els angles.
- L'enfocament més fàcil per escanejar coses petites és girar l'objecte mentre es fotografia.
- Per fer-ho, l'escàner utilitza un motor pas a pas controlat per la placa Arduino.
- El pas a pas fa girar l'objecte en una quantitat fixa i, a continuació, el LED d'infrarojos s'apaga en una sèrie de flaix extremadament complicat que imite el comandament a distància sense fil d'una càmera.
Pantalla LCD amb un conjunt de botonspermet a l'usuari controlar l'Arduino. Mitjançant els botons, l'usuari pot seleccionar el nombre de trets que s'han de fer per revolució. Un escàner 3D de bricolatge d' alta qualitat pot funcionar en mode automàtic, on fa una foto, fa avançar el motor pas a pas i el repeteix fins que completa una revolució completa.
També hi ha un mode manual en què cada pressió del botó fa una foto, mou el dial de desplaçament i espera. Això és útil per escanejar detalls. L'escàner 3D se centra en el marc que emmarca la imatge.
Programari addicional
Quan el programari de fotogrametria detecta una característica en una foto, intenta trobar aquesta característica en altres imatges i registra la ubicació a totes les imatges que apareixen.
- Si l'objecte forma part d'un objecte giratori, obtenim bones dades.
- Si la funció detectada es troba en segon pla i no es mou mentre s'escaneja la resta de l'objecte, podria trencar el continu espai-temps, almenys pel que fa al vostre programari.
Hi ha dues solucions:
- Un d'ells mou la càmera al voltant del subjecte per mantenir el fons sincronitzat amb el moviment. Això és bo per a objectes grans, però és molt més difícil automatitzar el procés.
- Una solució més fàcil és deixar el fons intacte. Això és més fàcil de fer per a objectes petits. Afegiu-hi la dretail·luminació i esteu en camí cap a fons sense trets.
Un altre consell és sobreexposar les imatges amb una o dues parades. Això us permet capturar més detalls a l'ombra del subjecte mentre separeu el fons de manera que els objectes de fons restants desapareguin en un blanc brillant.
- "Arduino". Té agulles que no estan cobertes per la pantalla LCD, la qual cosa facilita la connexió.
- SainSmart 1602 LCD Shield que té una pantalla i alguns botons per controlar l'escàner.
- Controlador de motor pas a pas (Easy Driver).
El motor pas a pas NEMA 17 farà girar l'objecte escanejat. Amb un motor pas a pas gran (amb controlador i font d'alimentació adequats), aquest escàner 3D de bricolatge d' alta qualitat podria augmentar l'escaneig. El LED IR de 950 nm activa la càmera. Alguns models populars d'escàners 3D portàtils es basen en aquest principi. Podeu repetir el procés de construcció amb les vostres pròpies mans. Oferim diverses opcions per triar.
Spinscan de Tony Buzer: la base de tots els escàners
El 2011, el geni de la impressió 3D Tony Buzer va llançar Spinscan. Es tracta d'un escàner 3D casolà de codi obert basat en un làser i una càmera digital. Més tard, MakerBot va utilitzar idees de Spinscan per crear l'escàner digitalitzador de codi tancat.
FabScan
FabScan va començar com un projecte de graduació i des de llavors ha estat adoptat per una petita comunitat que continua treballant per millorar-ne les funcions. FabScan funciona com molts altres escàners làser, però compta amb l'ajuda d'una carcassa integrada que ajuda a igualar els nivells de llum, evitant la distorsió durant l'escaneig.
VirtuCube
Un mètode alternatiu per als escàners làser és l'escàner de llum estructurada. Utilitzant un picoprojector en lloc d'un làser, el VirtuCube es pot crear fàcilment amb algunes peces impreses i electrònica bàsica. Tot aquest sistema es pot col·locar en una caixa de cartró per evitar que altres fonts de llum causin errors d'impressió.
Ja s'han llançat dos nous i emocionants escàners làser de codi obert: el BQ Cyclop i Murobo Atlas.
BQ - sistema d'escaneig làser
La companyia espanyola d'electrònica de consum BQ va anunciar l'escàner 3D Cyclop al CES. Cyclop utilitza dos nivells de línia làser, una càmera web USB estàndard i el controlador Arduino personalitzat de BQ. BQ ha escrit la seva pròpia aplicació d'escaneig anomenada Horus. Tot i que els informes diuen que Cyclop encara no està disponible, BQ diu que serà a finals d'any.
"Atles" és un projecte desenvolupat que requereix millores
L'escàner 3D de Murobo està buscant fons a Kickstarter. Igual que Spinscan, Digitizer i Cyclop, Atlas utilitza mòduls de línia làser i una càmera web per escanejar un objecte en una plataforma giratòria. Atlas substitueix l'Arduino Raspberry Pi per integrar el control i la captura en un dispositiu. Com Cyclop, el creador d'Atles promet que serà un projectecodi obert. Els conjunts de 129 dòlars s'han esgotat, però alguns es mantenen a 149 dòlars i 209 dòlars.
L'any 2019, la companyia té com a objectiu llançar un escàner 3D basat en telèfons intel·ligents que no només mostri la visibilitat de fons, sinó que també enfocarà quan es captura una imatge. A Amèrica, les novetats de bricolatge són sorprenents. Si no sabeu com fer un escàner 3D, feu servir la versió inacabada d'Atles. Hi ha una funcionalitat bastant clara i els desenvolupadors només han de flashejar el dispositiu i assegurar-se del funcionament de les funcions que volen veure com a resultat.
CowTech Ciclop: nou model de màquina multifunció
El preu puja a 160 $ (segons si imprimiu peces en 3D o no). L'empresa té la seu als EUA. La resolució de les imatges acabades arriba als 0,5 mm. Volum màxim d'escaneig: 200 × 200 × 205 mm. BQ va formar la base d'un kit d'escàners 3D de bricolatge per a una impressora 3D. Amb les teves pròpies mans, pots modificar la versió del model per crear imatges en un espai de quatre dimensions.
CowTech Engineering va aprofitar els fons dirigits per BQ per donar un valor únic al model actualitzat. Noves oportunitats:
- revisió del medi ambient,
- captura de fons,
- visualització de lents d'estil invers.
Fidel al moviment de codi obert, Cowtech va llançar una campanya de Kickstarter per recaptar diners per llançar una versió de producció de l'original, Ciclop CowTech. L'equip es va fixar un alt objectiu de recaptar 10.000 dòlars, però es va trobar amb sorpresa iencantat quan la comunitat va poder recaptar 183.000 dòlars. Neix el kit d'escàners per a telèfons i càmera 3D de CowTech Ciclop.
Quina diferència hi ha entre la versió CowTech i la versió BQ DIY?
CowTech Ciclop encara utilitza el programari Horus 3D, ja que és una botiga fantàstica per escanejar objectes en 3D. Les diferències, però, es troben en un disseny lleugerament diferent, que l'equip va dedicar diversos dies a desenvolupar perquè les peces es puguin imprimir en 3D en qualsevol impressora 3D FDM.
Els mateixos espais en blanc es poden utilitzar per desenvolupar dispositius amb les vostres pròpies mans. Els escàners i impressores 3D de l'empresa només tenen un petit volum de construcció, de manera que CowTech ha dissenyat peces que es poden imprimir en qualsevol impressora amb un volum de construcció de 115 × 110 × 65 mm, que es troba a gairebé totes les impressores 3D.
Ciclop de CowTech:
- Aquí hi ha suports làser ajustables.
- CowTech DIY utilitza acrílic tallat amb làser.
BQ Ciclop:
- Els models utilitzen barres roscades.
- No hi ha cap acrílic tallat amb làser.
No és gran cosa, i els escàners encara semblen força semblants, però CowTech només pretenia millorar el disseny existent, no reformar-lo. CowTech ven un Ciclop llest per a l'escaneig per 159 dòlars al seu lloc web. En definitiva, és un gran escàner 3D de bricolatge barat, molt eficient per a l'escaneig 3D de triangulació làser.
Màquines i taules rotatives per crear escàners
- Telèfon mòbilequipat amb tecnologia d'escàner 3D de bricolatge: fotogrametria - característica tecnològica present.
- Preu: impressió gratuïta per tu mateix (tot i que els materials costaran uns 30 $).
- Aquest escàner 3D de bricolatge serà bastant fàcil de crear. Dave Clark, un fabricant britànic, es va assegurar que els models es poguessin desmuntar fins i tot abans de l'inici de les vendes. Les peces de recanvi s'utilitzaran per construir altres escàners.
Això és perquè es basa en fotogrametria, no en triangulació làser, i és compatible amb el vostre telèfon intel·ligent! Pots baixar el fitxer imprimible en 3D per sincronitzar dispositius.
Amb les vostres pròpies mans, es pot fer un escàner 3D amb mitjans improvisats. Només has de confiar en els creadors de DIY 3D. Un dispositiu senzill converteix instantàniament el vostre iPhone o Android en un escàner 3D connectant-lo a aquest reproductor. A continuació, utilitzant auriculars i una càmera de telèfon, fa més de 50 fotos de l'objecte, que s'escanejaran a mesura que giri el plat giratori.
Un cop hagis fet aquestes imatges, pots carregar-les en un programa com Autodesk ReCap per convertir les fotos en un fitxer 3D complet.
En general, aquest és un projecte creatiu fantàstic i un fantàstic escàner 3D de bricolatge per a persones amb un pressupost limitat.
Escàner 3D de Microsoft Kinect
És encara més baix amb només 99 dòlars (però ja no es ven, tot i que Kinect V2 encara està disponible a Xbox One). L'eslògan de l'empresa és: Fes el teu propi escàner 3D de Kinect i sorprèn als teus amics.
Si bé Microsoft ha respost a la demanda creant la seva pròpia aplicació d'escaneig 3D per a l'escàner Kinect, hi ha una sèrie d'opcions de tercers que poden ser preferibles. Aquests inclouen:
- Skanect, fet per Occupital, que també ven un sensor de textura.
- ReconstructMe. Proporciona un conjunt d'eines que us permeten realitzar escaneig 3D per menys de 100 $.
Els resultats no són fantàstics, però per aquest preu és bastant acceptable. S'ha demostrat que és inferior a la programació tradicional en qualitat, especialment en els detalls fins, com en models petits com les dents de tauró. Tot i així, per als escàners 3D per a principiants, aquest és un producte fantàstic d'entrada, sobretot perquè és possible que ja en tingueu un per a Xbox 360.
Abans de crear un escàner
Hi ha moltes càmeres que podeu utilitzar. Per descomptat, per saber com fer un escàner 3D des del vostre telèfon amb les vostres pròpies mans, heu de calcular el que es necessita per a això. Si teniu previst utilitzar Pi Scan per controlar les vostres càmeres, hauríeu d'utilitzar la Canon PowerShot ELPH 160. Però si feu servir qualsevol altra configuració, aquí teniu algunes recomanacions generals de càmeres:
- Quants megapíxels necessiteu? Mesureu els elements que esteu a punt d'escanejar. Apunteu a la mida mitjana més gran (no trieu els valors atípics més grans). Per exemple, la majoria de llibres de text fan 22,86 × 27,94 cm. Ara multipliqueu aquesta mida pel PPI (píxels per centímetre) que voleu capturar. 300-això és un mínim segur, encara que no us podeu equivocar si agafeu més. Així, al nostre exemple: 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Necessitem una imatge d'almenys 2700 × 3300=8.910.000 píxels, o uns 9 megapíxels.
- Quin control necessites? Si només esteu escanejant un sol llibre, o només esteu escanejant un element per al seu contingut informatiu (en lloc d'intentar capturar l'aparença real), no necessiteu bones fotografies. Si la il·luminació o la configuració de la càmera canvien d'un pla a un altre, encara obtindreu bons resultats.
- Velocitat d'obturació: obertura ISO del balanç de blancs.
- Flash activat/desactivat. Qualsevol processament d'imatges personalitzat (afinació, millora del color, etc.).
- Focus (idealment la capacitat de bloquejar l'enfocament).
- Compensació de l'exposició.
- Ampliació: la majoria de DSLR permeten tot aquest tipus de control; per a càmeres compactes, només càmeres Canon Powershot compatibles amb CHDK. Et permeten controlar tots aquests paràmetres.
Molt depèn del pressupost. Els escàners es venen al mateix preu que les càmeres. Si vols fer-ho tot tu mateix, el pressupost és limitat. Preste atenció al segment assequible del mercat d'òptiques i recanvis.
- La primera dificultat que s'ha trobat en la construcció d'un escàner làser 3D és trobar una plataforma giratòria. Al mateix temps, només s'ha de controlar amb l'ajuda de MatLab. En lloc de gastar molts diners o temps, pots comprarMotor pas a pas 28BYJ-48-5V amb placa de mòdul de prova de la unitat ULN2003.
- A continuació, enganxeu la plataforma a l'eix del motor pas a pas i col·loqueu-la a la ranura de l'interior del suport. La plataforma hauria d'estar a ras del "marbre", però tingueu en compte que com més barat sigui, més inconsistents són els diàmetres que poden fer que les coses no s'anivellin.
- Si teniu un mètode per obtenir una rotació precisa que es pugui controlar a Mat Lab, configureu la càmera a qualsevol distància i alçada, així com la línia làser a l'esquerra o dreta de la càmera i el tocadiscos. L'angle del làser hauria de ser òptim per cobrir la major part de la plataforma giratòria, però res no ha de ser exacte, gestionarem la diferència d'escala del model en el codi.
- La part més important per al bon funcionament és el calibratge de la càmera. Amb el conjunt d'eines de visió per ordinador de MatLab, podeu obtenir la distància focal exacta i el centre òptic de la càmera amb una precisió de 0,14 píxels.
Tingueu en compte que canviar la resolució de la càmera canviarà els valors del procés de calibratge. Els principals valors que busquem són la distància focal, mesurada en unitats de píxels, i les coordenades de píxels del centre òptic del pla de la imatge.
La majoria de les càmeres compactes barates no tenen una interfície de programari. Només es poden accionar manualment o mecànicament. Però un equip de voluntaris ha desenvolupat un programari que permet controlar i configurar de forma remota les càmeres compactes Canon. Aquest programari es diuCHDK.
- CHDK es baixa a la targeta SD, que després s'insereix a la càmera.
- Quan s'engega la càmera, CHDK s'inicia automàticament.
- Com que CHDK mai fa canvis permanents a la càmera, sempre podeu treure la targeta SD CHDK dedicada per al funcionament normal de la càmera.
CHDK és un requisit previ essencial per als controladors de programari que s'indiquen a continuació. Els controladors funcionen en un PC o Raspberry Pi i es comuniquen amb el programari CHDK que s'executa a les càmeres mitjançant USB. Quan utilitzeu altres tipus de càmeres barates, l'única opció de control és algun tipus d'inici mecànic o manual mitjançant els programes d'instal·lació, com es mostra a d alt.
