Kendi 3D tarayıcınızı yapmak istiyorsanız, ilk adım bir web kamerası bulmaktır. Elinizde varsa, tüm projenin maliyeti 40-50 dolara mal olacak. Masaüstü 3B tarama, son yıllarda büyük ilerlemeler kaydetti, ancak yine de büyük sınırlamaları var. Tekniğin donanımı, belirli bir hacim ve tarama çözünürlüğü temelinde inşa edilmiştir. Yalnızca konunuz çekim gereksinimlerini ve çözünürlüğü karşılıyorsa iyi sonuçlar alabilirsiniz.
3D çekim nasıl çalışır
Fotogrametri, bir nesnenin etrafındaki her yönden çekilmiş bir dizi geleneksel 2B fotoğraf kullanır. Bir nesne üzerindeki bir nokta en az üç görüntüde görülebiliyorsa, konumu üçgenlenebilir ve üç boyutlu olarak ölçülebilir. Yazılım, binlerce hatta milyonlarca noktanın yerini belirleyerek ve hesaplayarak, son derece doğru bir reprodüksiyon oluşturabilir.
Donanım tarayıcısının aksine, bu işlemin boyut veya çözünürlük sınırı yoktur. Bir nesnenin fotoğrafını çekebiliyorsanız onu tarayabilirsiniz:
- Sınırlayıcı faktörfotogrametri, fotoğrafların kalitesi ve dolayısıyla fotoğrafçının becerisidir.
- Fotoğraflar net bir şekilde görünür ve net bir şekilde odakta olmalıdır.
- Ayrıca her tarafı kaplanacak şekilde nesnenin etrafına yerleştirilmelidirler.
3D tarayıcı olmadan yalnızca büyük nesnelerin 3D görüntüsünü oluşturabilirsiniz. Küçük öğeler taranamaz. Bunu daha detaylı anlamak için fotogrametri kavramını analiz edeceğiz.
Fotogrametri nedir ve nesnelerin görüntüsünü nasıl etkiler?
Fotogrametri, özellikle yüzey noktalarının tam konumunu yeniden oluşturmak için fotoğraflardan ölçüm alma bilimidir. Ayrıca, herhangi bir hareketli nesne, bileşenleri ve çevreye çok yakın olan belirlenmiş bağlantı noktalarının hareket yollarını yeniden oluşturmak için de kullanılabilir.
Kısacası, görüntüler arasındaki benzerlikleri karşılaştırarak ve onları 3B uzayda üçgenleyerek size birden fazla fotoğraftan bir 3B ızgara oluşturma yeteneği verir.
Fotogrametri bir süredir ortalıkta dolaşıyordu, ancak Autodesk Memento beta programına atlayana kadar işler yoluna girmedi. Memento, beta aşamasından çıktığında ReMake olarak yeniden adlandırıldı. Kulağa sihir gibi geliyor, değil mi? Şey, bu sihir değil, gerçek. Artık herkes bir tarayıcıya yüzlerce harcama yapmadan 3D tarama yapabilir. Uygun fiyatlı açık kaynaklı 3D tarayıcılar bile düzgün çalışabilmeleri için biraz bilgi gerektirir. İTİBARENfotogrametri ile herkes istediğini elde edebilir.
Döner Tabla - tarayıcı oluşturmanın ikinci aşaması
Kendi 3D tarayıcınızı oluşturmak için ihtiyacınız olan tek şey akıllı telefonunuz, birlikte verilen kulaklıklar ve bir oynatıcı. İşte nasıl çalıştığı: Kolu çevirirsiniz ve döner tablanın her tam dönüşü için telefonun kamerası, kulaklık ses seviyesi tarafından 50 kez tetiklenir.
Kolay! Fotoğrafları bilgisayarınıza aktarın ve ardından harikalar yaratmak için Autodesk ReMake'i kullanın. Şaşırtıcıdır, ancak yalnızca ağ oluşturmada iyi olmakla kalmaz, aynı zamanda ağ üzerinde ince ayar yapmak, delikleri onarmak, hizalamak, 3B baskıya hazırlamak veya oyunlar veya işlemeler için bir 3B kaynağı olarak bir sistem şekli olarak hizmet etmek için araçlar sağlar!
Eh, Apple'ın iPhone 7 ve üstü için kulaklık jakını kaldırdığı göz önüne alındığında, tarayıcı oluşturmanın güncellenmiş bir sürümü kullanılacak. Bluetooth kamera için bir tetikleyici üzerinde çalışma prensibine dayanmaktadır. Bu, kulaklık jakına olan ihtiyacın yerini alacak.
- Yüksek kaliteli fotogrametrik tarama, konunun tüm açılardan yüksek kaliteli fotoğraflarını gerektirir.
- Küçük şeyleri taramanın en kolay yolu, fotoğraf çekerken nesneyi döndürmektir.
- Bunu yapmak için tarayıcı, Arduino kartı tarafından kontrol edilen bir step motor kullanır.
- Adım, nesneyi sabit bir miktarda döndürür ve ardından kızılötesi LED, bir kameranın kablosuz uzaktan kumandasını taklit eden son derece zor bir dizi flaşla söner.
Bir dizi düğmeli LCD ekrankullanıcının Arduino'yu kontrol etmesini sağlar. Düğmeleri kullanarak, kullanıcı devir başına çekilecek çekim sayısını seçebilir. Yüksek kaliteli bir DIY 3D tarayıcı, fotoğraf çektiği, step motoru ilerlettiği ve tam bir devrimi tamamlayana kadar bunu tekrarladığı otomatik modda çalışabilir.
Ayrıca, düğmeye her basıldığında bir resim çekildiği, ayar düğmesini hareket ettirdiği ve beklediği bir manuel mod da vardır. Bu, ayrıntıları taramak için kullanışlıdır. 3D tarayıcı, görüntüyü çerçeveleyen çerçeveye odaklanır.
Ek yazılım
Fotogrametri yazılımı bir fotoğrafta bir özellik tespit ettiğinde, diğer resimlerde o özelliği bulmaya çalışır ve beliren tüm resimlerdeki konumu kaydeder.
- Nesne dönen bir nesnenin parçasıysa, iyi veriler elde ederiz.
- Algılanan özellik arka plandaysa ve nesnenin geri kalanı taranırken hareket etmiyorsa, en azından yazılımınız söz konusu olduğunda, uzay-zaman sürekliliğini bozabilir.
İki çözüm var:
- Bunlardan biri, arka planı hareketle senkronize tutmak için kamerayı konunun etrafında hareket ettiriyor. Bu, büyük nesneler için iyidir, ancak işlemi otomatikleştirmek çok daha zordur.
- Daha kolay bir çözüm, arka plana dokunulmadan bırakmaktır. Küçük nesneler için bunu yapmak daha kolaydır. buna doğru ekleaydınlatma ve özelliksiz arka planlara giden yoldasınız.
Diğer bir ipucu da, bir veya iki durak ile görüntülerinizi aşırı pozlamaktır. Bu, arka planı ayırırken konunun gölgesinde daha fazla ayrıntı yakalamanıza olanak tanır, böylece kalan arka plan nesneleri parlak beyaza dönüşür.
- "Arduino". LCD ekranın kapsamadığı pinlere sahiptir, bu da bağlanmayı kolaylaştırır.
- SainSmart 1602 Tarayıcıyı kontrol etmek için bir ekranı ve bazı düğmeleri olan LCD Shield.
- Step motor sürücüsü (Easy Driver).
NEMA 17 kademeli motor, taranan nesneyi döndürür. Büyük bir step motorla (uygun sürücü ve güç kaynağı ile), bu yüksek kaliteli DIY 3D tarayıcı, taramayı büyütebilir. 950 nm IR LED kamerayı tetikler. El tipi 3D tarayıcıların bazı popüler modelleri bu prensibe dayanmaktadır. İnşaat sürecini kendi ellerinizle tekrarlayabilirsiniz. Aralarından seçim yapabileceğiniz çeşitli seçenekler sunuyoruz.
Spinscan by Tony Buzer: tüm tarayıcıların temeli
2011'de, 3D baskı dehası Tony Buzer, Spinscan'i piyasaya sürdü. Bu, bir lazer ve bir dijital kameraya dayalı, açık kaynaklı, ev yapımı bir 3D tarayıcıdır. Daha sonra MakerBot, kapalı kaynaklı Sayısallaştırıcı Tarayıcıyı oluşturmak için Spinscan'den gelen fikirleri kullandı.
FabScan
FabScan bir mezuniyet projesi olarak başladı ve o zamandan beri özelliklerini geliştirmek için çalışmaya devam eden küçük bir topluluk tarafından benimsendi. FabScan, diğer birçok lazer tarayıcı gibi çalışır, ancak ışık seviyelerini eşitlemeye yardımcı olan ve tarama sırasında bozulmayı önleyen yerleşik bir muhafaza tarafından desteklenir.
VirtuCube
Lazer tarayıcılar için alternatif bir yöntem, yapılandırılmış ışık tarayıcıdır. Lazer yerine pico projektör kullanılarak VirtuCube, birkaç basılı parça ve temel elektronik ile kolayca oluşturulabilir. Diğer ışık kaynaklarının yazdırma hatalarına neden olmasını önlemek için tüm bu sistem bir karton kutuya yerleştirilebilir.
İki heyecan verici yeni açık kaynaklı lazer tarayıcı piyasaya sürüldü: BQ Cyclop ve Murobo Atlas.
BQ - lazer tarama sistemi
İspanyol tüketici elektroniği şirketi BQ, Cyclop 3D tarayıcıyı CES'te duyurdu. Cyclop, iki lazer çizgi seviyesi, standart bir USB web kamerası ve BQ'nun özel Arduino denetleyicisini kullanır. BQ, Horus adlı kendi tarama uygulamasını yazdı. Raporlar Cyclop'un henüz mevcut olmadığını söylese de BQ bu yıl sonra olacağını söylüyor.
"Atlas", iyileştirme gerektiren gelişmiş bir projedir
Murobo'nun 3D tarayıcısı şu anda Kickstarter'da para arıyor. Atlas, Spinscan, Digitizer ve Cyclop gibi, dönen bir platformdaki bir nesneyi taramak için lazer çizgi modülleri ve bir web kamerası kullanır. Atlas, kontrolü ve yakalamayı bir cihaza entegre etmek için Arduino Raspberry Pi'nin yerini alıyor. Cyclop gibi Atlas yaratıcısı da bir proje olacağına söz veriyoraçık kaynak. 129$'lık setler tükendi, ancak bazıları 149$ ve 209$'da kaldı.
2019'da şirket, yalnızca arka plan görünürlüğünü göstermekle kalmayıp aynı zamanda bir görüntü çekerken odak oluşturacak akıllı telefon tabanlı bir 3D tarayıcıyı piyasaya sürmeyi hedefliyor. Amerika'da kendin yap yenilikleri harika. 3D tarayıcı yapmayı bilmiyorsanız Atlas'ın bitmemiş sürümünü kullanın. Oldukça net bir işlevsellik var ve geliştiricilerin yalnızca cihazı flaş etmeleri ve sonuç olarak görmek istedikleri işlevlerin çalışmasını sağlamaları gerekiyor.
CowTech Ciclop: çok işlevli makinenin yeni modeli
Fiyat 160$'a kadar çıkıyor (3B parçalar yazdırıp basmadığınıza bağlı olarak). Şirket ABD merkezlidir. Bitmiş görüntülerin çözünürlüğü 0,5 mm'ye ulaşır. Maksimum tarama hacmi: 200 × 200 × 205 mm. BQ, bir 3D yazıcı için bir DIY 3D tarayıcı kitinin temelini oluşturdu. Dört boyutlu uzayda görüntüler oluşturmak için modelin sürümünü kendi ellerinizle değiştirebilirsiniz.
CowTech Engineering, güncellenen modele benzersiz bir değer katmak için BQ liderliğindeki fonlardan yararlandı. Yeni Fırsatlar:
- çevre incelemesi,
- arka plan yakalama,
- ters tarz lens ekranı.
Açık kaynak hareketine sadık olan Cowtech, orijinal Ciclop CowTech'in üretim versiyonunu başlatmak için para toplamak amacıyla bir Kickstarter kampanyası başlattı. Ekip, 10.000 $ toplamak gibi yüksek bir hedef belirledi, ancak sürprizle karşılandı vetopluluk 183.000 $ toplayabildiğinde çok mutlu oldu. CowTech Ciclop DIY 3D kamera ve telefon tarayıcı kiti doğdu.
Peki CowTech sürümü ile BQ DIY sürümü arasındaki fark nedir?
CowTech Ciclop, 3D nesne taraması için harika bir mağaza olduğu için hala Horus 3D yazılımını kullanıyor. Bununla birlikte, farklılıklar, parçaların herhangi bir FDM 3D yazıcıda 3D yazdırılabilmesi için ekibin birkaç gün geliştirmek için harcadığı biraz farklı bir tasarımda yatmaktadır.
Aynı boşluklar, kendi ellerinizle cihazlar geliştirmek için kullanılabilir. Şirketin 3D tarayıcıları ve yazıcıları yalnızca küçük bir yapı hacmine sahiptir, bu nedenle CowTech, neredeyse tüm 3D yazıcılarda bulunan 115×110×65mm yapı hacmine sahip herhangi bir yazıcıda yazdırılabilen parçalar tasarlamıştır.
Ciclop by CowTech:
- Burada ayarlanabilir lazer tutucular var.
- CowTech DIY, lazerle kesilmiş akrilik kullanır.
BQ Ciclop:
- Modeller dişli çubuklar kullanır.
- Lazer kesim akrilik yoktur.
Önemli değil ve tarayıcılar hala oldukça benzer görünüyor, ancak CowTech yalnızca mevcut tasarımı iyileştirmeyi amaçladı, reformu değil. CowTech, web sitelerinde 159 dolara taramaya hazır bir Ciclop satıyor. Sonuç olarak, lazer nirengi 3D tarama için çok verimli, harika ve ucuz bir DIY 3D tarayıcıdır.
Tarayıcı oluşturmak için döner makineler ve masalar
- Cep telefonuDIY 3D tarayıcı teknolojisi ile donatılmış: fotogrametri - mevcut teknolojik özellik.
- Fiyat: Kendi başınıza ücretsiz baskı yapın (malzemelerin maliyeti 30$ civarında olsa da).
- Bu DIY 3D tarayıcıyı oluşturmak oldukça kolay olacak. İngiliz bir üretici olan Dave Clark, modellerin satışlar başlamadan önce demonte edilebilmesini sağladı. Yedek parçalar diğer tarayıcıları oluşturmak için kullanılacaktır.
Bunun nedeni, lazer nirengi yerine fotogrametriye dayalı olması ve akıllı telefonunuzla uyumlu olmasıdır! Cihazları senkronize etmek için 3D yazdırılabilir dosyayı indirebilirsiniz.
Kendi ellerinizle, doğaçlama yöntemlerle bir 3D tarayıcı yapılabilir. Sadece DIY 3D'nin yaratıcılarına güvenmeniz gerekiyor. Basit bir cihaz, iPhone veya Android'inizi bu oynatıcıya bağlayarak anında bir 3D tarayıcıya dönüştürür. Ardından, kulaklık ve telefon kamerası kullanarak, döner tabla döndükçe taranacak olan nesnenin 50'den fazla fotoğrafını çeker.
Bu görüntüleri çektikten sonra, fotoğrafları tam bir 3D dosyaya dönüştürmek için onları Autodesk ReCap gibi bir programa yükleyebilirsiniz.
Genel olarak bu, bütçesi kısıtlı kişiler için harika bir yaratıcı proje ve harika bir Kendin Yap 3D tarayıcıdır.
Microsoft Kinect 3D tarayıcı
Daha da düşük, sadece 99$ (ancak Kinect V2 hala Xbox One'da mevcut olmasına rağmen artık satılmıyor). Şirketin sloganı: Kinect'ten kendi 3D tarayıcınızı yapın ve arkadaşlarınızı şaşırtın.
Microsoft, Kinect tarayıcı için kendi 3D Tarama uygulamasını oluşturarak talebe yanıt vermiş olsa da, tercih edilebilecek bir dizi üçüncü taraf seçeneği vardır. Bunlar şunları içerir:
- Skanect, Occupital tarafından yapılmıştır ve aynı zamanda bir doku sensörü de satmaktadır.
- Beni Yeniden Oluştur. 100 dolardan daha düşük bir fiyata 3D tarama gerçekleştirmenize olanak tanıyan bir dizi araç sağlar.
Sonuçlar harika değil, ancak böyle bir fiyat için oldukça kabul edilebilir. Özellikle köpekbalığı dişleri gibi küçük modellerde olduğu gibi ince ayrıntılarda kalite açısından geleneksel protogrametriden daha düşük olduğu gösterilmiştir. Yine de, yeni başlayan 3D tarayıcılar için bu harika bir giriş seviyesi ürün, özellikle de Xbox 360 için zaten bir tarayıcınız olabileceğinden.
Tarayıcı oluşturmadan önce
Kullanabileceğiniz birçok kamera var. Elbette kendi elinizle telefonunuzdan 3D tarayıcı yapmayı bilmek için bunun için neyin gerekli olduğunu hesaplamanız gerekiyor. Kameralarınızı kontrol etmek için Pi Scan kullanmayı planlıyorsanız, Canon PowerShot ELPH 160'ı kullanmalısınız. Ancak başka bir kurulum kullanıyorsanız, işte bazı genel kamera önerileri:
- Kaç megapiksele ihtiyacınız var? Taramak üzere olduğunuz öğeleri ölçün. En büyük ortalama boyutu hedefleyin (en büyük aykırı değerleri seçmeyin). Örneğin, çoğu ders kitabı 22.86×27.94 cm'dir. Şimdi bu boyutu yakalamayı düşündüğünüz ÜFE (santimetre başına piksel) ile çarpın. 300-Bu güvenli bir minimumdur, ancak daha fazlasını alırsanız yanlış gidemezsiniz. Yani, örneğimizde - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. En az 2700 × 3300=8.910.000 piksel veya yaklaşık 9 megapiksel bir görüntüye ihtiyacımız var.
- Hangi kontrole ihtiyacınız var? Yalnızca tek bir kitabı tarıyorsanız veya bir öğeyi yalnızca bilgi içeriği için tarıyorsanız (gerçek görünümü yakalamaya çalışmak yerine), çok iyi çekimlere ihtiyacınız yoktur. Işıklandırma veya kamera ayarları çekimden çekime değişirse yine de iyi sonuçlar alırsınız.
- Obtüratör hızı - beyaz dengesi ISO diyafram açıklığı.
- Flaş açık/kapalı. Herhangi bir özel görüntü işleme (netleştirme, renk geliştirme vb.).
- Odaklanma (ideal olarak odağı kilitleme yeteneği).
- Pozlama telafisi.
- Büyütme - çoğu DSLR bu tür kontrollerin tümüne izin verir; kompakt fotoğraf makineleri için yalnızca CHDK'yı destekleyen Canon Powershot fotoğraf makineleri. Tüm bu parametreleri kontrol etmenizi sağlarlar.
Birçok şey bütçeye bağlıdır. Tarayıcılar, kameralarla aynı fiyata satılmaktadır. Her şeyi kendiniz yapmak istiyorsanız, bütçe sınırlıdır. Optik ve yedek parça pazarının uygun fiyatlı segmentine dikkat edin.
- 3D lazer tarayıcı yapımında karşılaşılan ilk zorluk, dönen bir platform bulmaktır. Aynı zamanda sadece MatLab yardımı ile kontrol edilmesi gerekmektedir. Çok para veya zaman harcamak yerine satın alabilirsiniz. ULN2003 sürücü test modülü kartı ile 28BYJ-48-5V step motor.
- Ardından platformu step motor miline yapıştırın ve tutucunun içindeki oyuğa yerleştirin. Platform "mermer" ile aynı hizada olmalıdır, ancak ne kadar ucuz olursa, çapların o kadar tutarsız olduğunu ve işleri düzleştirmeyebileceğini unutmayın.
- Mat Lab'de kontrol edilebilen hassas dönüş elde etmek için bir yönteminiz varsa, kamerayı istediğiniz mesafeye ve yüksekliğe, ayrıca lazer çizgisini kameranın soluna veya sağına ve döner tablaya kurun. Lazerin açısı, döner tablanın çoğunu kapsayacak şekilde optimal olmalıdır, ancak hiçbir şeyin kesin olması gerekmez, model ölçeği farkını kodda ele alacağız.
- Doğru çalışma için en önemli kısım kamera kalibrasyonudur. MatLab bilgisayarlı görü araç setini kullanarak, kameranın tam odak uzaklığını ve optik merkezini 0,14 piksel doğrulukla elde edebilirsiniz.
Kamera çözünürlüğünü değiştirmenin kalibrasyon işleminin değerlerini değiştireceğini unutmayın. Aradığımız ana değerler, piksel birimleriyle ölçülen odak uzaklığı ve görüntü düzleminin optik merkezinin piksel koordinatlarıdır.
En ucuz kompakt kameraların bir yazılım arayüzü yoktur. Sadece manuel veya mekanik olarak çalıştırılabilirler. Ancak gönüllülerden oluşan bir ekip, Canon kompakt kameralarını uzaktan kontrol etmenize ve yapılandırmanıza olanak tanıyan bir yazılım geliştirdi. Bu yazılım denirCHDK.
- CHDK SD karta indirilir ve ardından kameraya takılır.
- Kamera başladığında, CHDK otomatik olarak başlar.
- CHDK kamerada asla kalıcı değişiklikler yapmadığından, normal kamera çalışması için özel CHDK SD kartını her zaman çıkarabilirsiniz.
CHDK, aşağıda listelenen yazılım denetleyicileri için önemli bir ön koşuldur. Kontrolörler bir PC veya Raspberry Pi üzerinde çalışır ve kameralar üzerinde çalışan CHDK yazılımı ile USB üzerinden haberleşir. Diğer ucuz kamera türlerini kullanırken, tek kontrol seçeneği yukarıda gösterildiği gibi kurulum programları aracılığıyla bir tür mekanik veya manuel başlatmadır.
