Există două metode principale

În urmă cu câțiva ani, am dat peste un articol despre Habré despre un scaner 3D la 30 de dolari, iar acest subiect m-a interesat foarte mult, deși mi-am dat seama rapid că 30 de dolari pentru scanare de înaltă calitate nu era vorba.

Dar principalul avantaj pe care l-am luat din articol este programul de scanare David-3D, care de fapt are un manual bun în limba rusă și, important, achiziționarea unei licențe este ultimul lucru necesar, deoarece versiunea gratuită se limitează doar la salvarea scanarea rezultatelor. Orice altceva funcționează pe deplin, ceea ce înseamnă că puteți testa programul, setările și hardware-ul dvs. atât cât doriți. Și dacă nu aveți nevoie de rezultat cu o precizie ridicată, atunci vă puteți descurca fără a cumpăra deloc o licență.

Aveam nevoie de acuratețe, deoarece principalul lucru pe care voiam să-l scanez erau miniaturi din jocul de masă Warhammer (pentru ca apoi să le schimb după cum doream și să le printez :)). Înălțimea acestor „soldați” este de doar 3 cm, dar acest lucru nu îi împiedică să fie foarte detaliați.

Dacă nu aveți nevoie să fotografiați astfel de obiecte mici, atunci cerințele dvs. de echipament vor fi mai mici, ceea ce înseamnă că va fi mult mai ușor să asamblați un scaner similar.

Principiul de funcționare a programului și, în consecință, de scanare, este bine descris în articolul de mai sus (cred că nu este necesar să se dubleze acest lucru). Este recomandabil să citiți mai întâi acel articol, deoarece acesta va fi într-un fel continuarea lui logică.

Dar să începem în ordine. Ce veți avea nevoie pentru a încerca scanarea 3D acasă:
1 – proiector.
2 – camera web.

Asta e tot, lista scurtă a ieșit surprinzător de bine. Cu toate acestea, dacă doriți să obțineți scanări foarte precise și de înaltă calitate, va trebui să faceți câteva modificări manuale. Desigur, acest lucru nu se poate face fără costuri suplimentare, dar în cele din urmă va costa totuși mai puțin decât cumpărarea oricăruia dintre scanerele 3D disponibile în comerț, iar calitatea rezultatului poate fi obținută mult mai bine.

Acum in ordine si in detaliu.

PROIECTOR.

Eu, ca și autorul articolului anterior, am început primele mele experimente de scanare cu un indicator laser, dar au arătat imediat cât de incomod era această metodă. Există mai multe dezavantaje aici:
– imposibilitatea obținerii unui fascicul cu o linie suficient de subțire. Mai mult, atunci când rotiți indicatorul, distanța de la obiectiv la obiect se modifică, ceea ce înseamnă că focalizarea se pierde.
– dacă trebuie să scanați în mod regulat, rotirea manuală a indicatorului laser cu suficientă precizie și netezime este foarte dificilă și chiar plictisitoare – mâinile nu sunt un instrument atât de stabil când vine vorba de utilizare pe termen lung.
– trebuie să scanezi în întuneric astfel încât să fie vizibilă doar linia laser și nimic mai mult.

Și dacă al doilea dezavantaj mai poate fi rezolvat prin crearea unui mecanism rotativ special (deși aceasta nu mai este o sarcină atât de simplă, în orice caz, aceasta nu se poate face în 5 minute pe genunchi), atunci scăpați de primul dezavantaj este mai scump.

Când mi-am dat seama de toate acestea, am decis să încerc să scanez cu un proiector, pentru care am împrumutat un model simplu de la un prieten.

O mică precizare trebuie făcută aici - în ultimul articol autorul a menționat posibilitatea scanării cu ajutorul unui proiector, deși propunerea era, după părerea mea, foarte ciudată -

Este potrivit un proiector cu o lampă puternică, a cărei lumină trebuie direcționată printr-o fantă îngustă către obiectul scanat

Din păcate, nu am făcut nicio fotografie de la acele prime experimente și nu era mare lucru de fotografiat - era un proiector pe masă, o cameră web lângă el, totul arăta într-o singură direcție :) Cu toate acestea, chiar și acest lucru cel mai simplu designul a arătat că această opțiune este mult de preferat atât în ​​ceea ce privește viteza de scanare, cât și calitatea. Atunci am decis să-mi cumpăr un proiector în aceste scopuri.

Criteriile pentru alegerea unui proiector au fost simple - rezoluție mai mare, preț și dimensiune mai mici :)
Alegerea s-a stabilit pe IconBit Tbright x100 - un proiector LED DLP ultra-compact, rezoluție 1080 - la vremea aceea mi s-a părut că nu vă puteți imagina ceva mai bun, dar după cum s-a dovedit mai târziu, m-am înșelat, deși lucrez cu asta, am o mulțime de experiență interesantă.

Prima problemă care apare la scanarea unui obiect mic cu un proiector este că, pentru cele mai bune rezultate, dimensiunea grilei proiectate ar trebui să se potrivească aproximativ cu dimensiunea obiectului scanat. Acest proiector a făcut posibilă obținerea celei mai mici diagonale a ecranului la cea mai apropiată focalizare - aproximativ 22 cm. Veți fi de acord că, pe un astfel de fundal, o miniatură de 3 cm înălțime este departe de conceptul de „dimensiuni aproximativ egale”. Răspunsul a fost găsit pe forumul oficial - în astfel de cazuri, oamenii instalează lentile de cameră pe proiector pentru fotografia macro. Avand in vedere dimensiunile reduse ale obiectivului proiectorului, am optat pentru lentile marumi cu diametrul filetului de 34 mm.

Folosind două astfel de kituri, am reușit să obținem un ecran de proiector cu o diagonală de doar aproximativ 3 cm, ceea ce s-a dovedit a fi suficient pentru a face prima mea microscanare.

Aceasta este o singură scanare, motiv pentru care există „găuri” în model, margini rupte etc. Prin rotirea monedei și scanarea din unghiuri diferite, puteți obține mai multe astfel de scanări, care sunt ulterior combinate într-un singur obiect (programul de scanare în sine vă permite să combinați corect diferite scanări, să le uniți și să le salvați ca un singur obiect). În timpul procesului de cusătură, forma obiectului este de asemenea rafinată. Dar salvarea rezultatelor unei astfel de cusături este posibilă numai după achiziționarea unei licențe.

Și acum a sosit timpul pentru primul lucru care nu este necesar pentru scanare, dar cu acesta procesul este mult mai convenabil - acesta este un suport pentru un proiector cu o cameră. Procesul de calibrare în sine este necesar nu numai pentru ca programul să recunoască parametrii echipamentului - software-ul trebuie să calculeze și poziția relativă a camerei și a proiectorului. În timpul lucrului, schimbarea acestora nu este permisă (precum și schimbarea focalizării camerei), ceea ce înseamnă că totul trebuie fixat ferm, deoarece numărul de scanări poate fi mare chiar și pentru un singur obiect.

Pe pagina principală a lui David, este descris un sistem similar - nu este nimic complicat Și după ce am căutat pe forum și am văzut cum se organizează diferiți oameni, mi-am dat seama că nu este nevoie de nimic complicat.

În aceste scopuri, am luat un suport de pe un monitor LCD ars și plexiglas de pe acesta, am decupat și lipit acest design, așa cum arăta în prima versiune.

Pe suportul proiectorului a fost atașată o montură pentru instalarea diferitelor lentile, ceea ce a făcut posibilă schimbarea diagonalei ecranului și scanarea obiectelor de diferite dimensiuni.
De asemenea, trebuie menționat că scanarea cu un proiector nu necesită ca panourile de calibrare să fie în permanență la vedere. După finalizarea calibrării, acestea pot fi îndepărtate. Acest lucru vă permite să calibrați instalația, să o transportați cu ușurință, să o mutați etc.
Adică puteți folosi un șablon mare de calibrare pentru a efectua calibrarea pe pereții de acasă, iar apoi cu acest suport și laptop ieși afară și scanează-ți mașina, de exemplu. Am luat un șablon mai mic, am adăugat câteva lentile și am fost gata să scanăm bijuterii.

Recent, compania a lansat un kit de scanare îmbunătățit, acum standul este mult mai serios și arată mai interesant -

În ceea ce mă privește, având în vedere că costul unei licențe pentru program este de aproximativ 500 de dolari (au crescut prețul de curând), să plătești mai mult de 2000 de euro pentru un astfel de set nu este pe deplin justificat nu este greu să asamblați singur așa ceva și este mult; mai ieftin.

Să revenim la proiector. După cum sa dovedit, acest proiector avea un dezavantaj semnificativ pentru utilizare într-un scaner, și anume rezoluția sa nativă (854*480). Și totul ar fi în regulă dacă ar produce același lucru la ieșire, dar din păcate - imaginea a fost convertită la rezoluții standard (cum ar fi 1024 * 768) și, ca rezultat, o linie lată de un pixel era undeva mai luminoasă în diferite părți ale ecranul, unde -uneori mai slab, alteori mai îngust, când mai lat... Toate acestea au avut un impact negativ asupra calității scanării, manifestându-se sub formă de ondulații și dungi pe modelul rezultat.
În acel moment, mă gândeam deja să cumpăr un proiector pentru o imprimantă 3D stereolitografică (http://geektimes.ru/post/245590/). După ce am luat în considerare mai multe opțiuni, m-am hotărât pe modelul Acer P1500, pentru că... nu are nevoie de modificari pentru a fi folosit intr-o imprimanta (acest proiector, fara lentile, este capabil sa produca o imagine focalizata pe un ecran de aproximativ 4*7 cm). Aceasta înseamnă că este perfect pentru un scaner. Mai mult, are o rezoluție reală de 1920*1080. Și așa s-a întâmplat, încă folosesc acest proiector și sunt complet mulțumit de rezultate.

APARAT FOTO.

Criteriile mele pentru alegerea unei camere au fost aceleași ca atunci când aleg un proiector. După cumpărături, am optat pentru Logitech C615. Scanarea monedei a fost făcută exact din ea, fără modificări. Dar când am încercat să scanez figura, am întâlnit o problemă numită „adâncime de câmp”. Când obiectul este atât de mic, atunci de fapt obținem fotografie macro, iar claritatea în timpul unei astfel de fotografieri este obținută doar într-un segment mic, literalmente doar câțiva milimetri (de aceea moneda a fost scanată bine - relieful se potrivește bine în zona de claritate). S-a decis să refacă camera pentru un alt obiectiv. Mai multe lentile diferite au fost comandate de la Ebay pentru testare și a fost tăiată o nouă carcasă pentru placa camerei. Planul era așa

Rezultatul final a fost ușor diferit

Ideea principală, cred, este clară. Și acum pe Thingiverse și pe forumul programului puteți descărca stl pentru imprimarea carcaselor pentru diferite tipuri de camere web.

Obiectivul standard a trebuit să fie scos de pe placa camerei și, după cum s-a dovedit mai târziu, și filtrul IR a fost îndepărtat împreună cu acesta, așa că aveți grijă în această problemă. Filtrul va fi apoi util pentru utilizare cu alte lentile, deși le puteți cumpăra separat - prețul este de mișcare.

Astfel, am această colecție de lentile.

În timp ce așteptam să sosească obiectivele, citeam diverse forumuri de fotografie. În timp ce am studiat problema profunzimii câmpului, am aflat că aceasta poate fi mărită prin închiderea suplimentară a diafragmei obiectivului. Asta înseamnă că era nevoie de un obiectiv care să aibă capacitatea de a regla diafragma (din păcate, dintre cei comandați, nu toată lumea avea această capacitate, dar, din fericire pentru mine, am dat peste câteva). În general, pentru a-ți îmbunătăți camera, este indicat să ai un obiectiv varifocal cu zoom și diafragmă reglabilă. În practică, totul s-a dovedit a fi așa cum era în teorie - prin închiderea diafragmei, a fost imediat vizibilă o creștere a adâncimii câmpului, ceea ce a făcut posibilă scanarea obiectelor tridimensionale, dar mici.

Obiectivul principal pe care îl folosesc este montat pe cameră din fotografia de mai sus. Al doilea, cu deschidere reglabilă, este cel mai mare, în centru. Il folosesc pentru obiecte foarte mici. Restul nu au diafragmă, așa că nu le folosesc - s-a dovedit că acestea două sunt destul de suficiente.

Planurile acum sunt fie să găsiți o cameră web cu o rezoluție mai mare (calitatea și detaliile scanărilor depind direct de rezoluția camerei), fie să încercați să folosiți un fel de cameră digitală cu capacitatea de a filma video în aceste scopuri - de obicei puteți obține o rezoluție mult mai mare cu ele, iar lentilele sunt mai bune.

De fapt, aș fi putut să termin aici – cred că ți-am spus totul. De asemenea, am crezut că acesta este sfârșitul asamblarii scanerului, dar cu cât mai departe în pădure... În timp ce studiam forumul acestui program, am dat de multe ori peste diverse scheme de mese rotative - din fericire software-ul vă permite să automatizați procesul de scanare . După o scanare, o comandă este trimisă la portul de comandă, placa turnantă se rotește, rotind obiectul cu un număr specificat de grade și dă o comandă pentru următoarea scanare. Drept urmare, cu un singur clic de mouse avem scanări circulare ale obiectului - s-ar părea, ce ați putea dori mai mult? Am încercat acest sistem cu interes, dar, din păcate, nu mi-a plăcut deloc această abordare și există câteva motive pentru aceasta.

1 - dacă obiectul are o formă complexă, atunci pur și simplu rotirea lui nu va fi suficientă - trebuie și să-l înclinați în direcții diferite, astfel încât camera cu proiectorul să poată ajunge în toate depresiunile și alte locuri greu accesibile.
2 – chiar dacă nu există astfel de locuri și ținând cont de toate scanările care au fost efectuate, pe obiect nu au rămas părți care să nu fi fost incluse în scanare, rămâne întrebarea cu privire la acuratețea scanării.

Să presupunem că o parte a modelului de pe una dintre scanări a ieșit perfectă. Dar asta nu înseamnă că la toate scanările în care a fost inclusă această parte, arată, de asemenea, ideal, iar atunci când se coase scanări din diferite unghiuri, rezultatul va fi mediat, ceea ce nu poate fi încurajator. Programul vă permite să editați ușor scanările rezultate (puteți decupa părțile inutile). Dacă rotim modelul cu 20 de grade, înseamnă că după o rotație completă vom avea 18 scanări, piesa de care avem nevoie poate fi prezentă în jumătate dintre ele, prin urmare, pentru a lăsa cel mai bun rezultat, va trebui să scoatem această piesă din 8 scanări... Și astfel de piese cu complexe Pot exista o mulțime de modele ca urmare, aproape jumătate din fiecare scanare va fi tăiată, ceea ce necesită mult timp;

În schimb, este mai bine să scanați imediat zonele înconjurătoare după prima scanare și să verificați rezultatul. De îndată ce o piesă este gata, trecem la scanarea următoarei și așa mai departe până când întregul model este într-o formă perfectă. Această abordare oferă rezultate mai bune în mai puțin timp.

Dar se pune problema confortului. De acord, este incomod să încerci să rotești manual un obiect, uitându-te nu la el, ci la monitor - pentru a controla ceea ce lovește obiectivul fără a schimba distanța până la cameră și proiector (pentru a nu pierde focalizarea) . În timpul unui alt act de echilibrare similar, am atins din greșeală camera foto, ceea ce, în consecință, a aruncat întreaga calibrare și întregul proces a trebuit să înceapă de la capăt. Nu mi-a plăcut categoric acest aranjament și, după câteva gânduri, am venit cu un plan pentru un astfel de design (pe care, după cum înțelegeți, l-am asamblat ulterior).

Aceasta nu este o placă turnantă în sensul obișnuit al termenului. Datorită acestui design, nu pot doar să rotesc modelul, ci și să îl înclin după cum am nevoie. În acest caz, centrul modelului rămâne în planul de focalizare, dar chiar dacă nu, puteți muta montura cu modelul înainte și înapoi.

Toate acestea au fost asamblate pe un Arduino, a fost scris un mic program de control și, drept urmare, acum nu trebuie să mă ridic de la computer când scanez - folosind programul, schimb poziția obiectului scanat și în același timp, chiar acolo în fereastra camerei, îl selectez pe cel optim pentru unghiul de scanare

Intestine

Am inclus în program posibilitatea de scanare automată, precum și de scanare nu numai în cerc, ci cu înclinări de 45 de grade într-o direcție sau alta, ceea ce oferă de trei ori mai multe scanări. Cu toate acestea, până la urmă, încă nu folosesc această oportunitate - este prea incomod să sortăm apoi grămada de scanări rezultată și să le curăț de piesele nereușite.

De asemenea, merită menționat câteva nuanțe de scanare.
1 – este imposibil să scanezi suprafețele strălucitoare și în oglindă. Lumina de la ele este reflectată sau dă o astfel de strălucire încât programul nu poate recunoaște corect linia. Dacă este nevoie să scanați un astfel de obiect, atunci astfel de părți vor trebui mascate cu ceva (vopsea lavabilă, bandă de hârtie etc.).
2 – este mai convenabil să scanați obiecte monotone, deoarece atunci când setați camera la o culoare deschisă, luminozitatea proiectorului nu este setată atât de mare, expunerea este scăzută etc. Și un obiect de culoare închisă necesită mai multă luminozitate, așa că dacă aveți un obiect multicolor, diferite părți ale acestuia vor necesita setări diferite pentru a obține cele mai bune rezultate. Și aici este mai convenabil să utilizați scanarea obiectului în părți.
3 – dacă doriți să obțineți imediat o textură de culoare, atunci rețineți că setările camerei și proiectorului pentru scanare nu afectează setările pentru eliminarea texturii (scanarea se face în general în modul alb-negru), așa că jucați-vă cu setările în modul textura la fel ca și în modul scanare.

Procesul meu de scanare arată acum astfel:
- Focalizarea proiectorului și a camerei

Lumina proiectorului este prea strălucitoare și grila proiectată nu este vizibilă în fotografie, dar iată vederea de la cameră în program

Calibrarea scanerului

Unghiul de calibrare a fost realizat din plăci metalice, iar șabloane de calibrare de diferite dimensiuni au fost tipărite pe hârtie magnetică – astfel vă puteți adapta foarte rapid la diferitele dimensiuni ale obiectelor scanate.

Vizualizați în program

Se recomandă ca unghiul combinat dintre proiector și fasciculul camerei să fie de aproximativ 20 de grade. De aceea se folosește acest suport - atunci când scanează obiecte mari (de exemplu, o persoană), camera trebuie plasată mult mai departe de proiector, dar aici stau aproape de mine. Locația camerei în raport cu proiectorul poate fi doar verticală sau doar orizontală - în funcție de geometria obiectului. În acest caz, locația este diagonală (13 grade pe verticală și 36 grade pe orizontală).

Rezultatele scanării din diferite unghiuri. Acestea sunt scanări deja curățate, de exemplu. Toate piesele nereușite și inutile (suport pentru figurine, suport inclus în cadru) au fost îndepărtate.

Combinarea scanărilor pentru îmbinarea ulterioară într-un singur obiect

Datorită faptului că fiecare scanare are propria culoare, este convenabil să controlați alinierea corectă.

Ei bine, după ce combinăm scanări din diferite unghiuri, obținem următoarele modele:

Miniatura lui Boromir din Stăpânul Inelelor.

Când scanați un obiect multicolor, rezultatul este puțin mai rău, cu excepția cazului în care vă deranjați prea mult. Dar poți obține imediat un obiect cu o textură :)

Modele originale

În galeria lucrărilor utilizatorilor de pe site-ul dezvoltatorului (http://www.david-3d.com/en/news&community/usergallery) puteți găsi mult mai multe scanări interesante, oamenii chiar scanează amprentele digitale. Și există chiar și scanări ale acelorași miniaturi de la Warhammer

În concluzie, aș vrea să spun că indiferent de hardware-ul pe care îl folosești, oricât de scump ai cumpăra un scanner 3D, nu este un panaceu pentru a imprima nimic. Teoretic, desigur, puteți trimite obiectul rezultat într-un slicer și îl puteți imprima, dar există mai multe motive pentru care nu ar trebui să faceți acest lucru și, în orice caz, merită să studiați pachetele de grafică 3D.

1 - Scanările rezultate, cu o calitate bună de scanare (și dorim să obținem cea mai bună calitate), au o mulțime de poligoane. Nu, nici măcar FOARTE mult. Scanarea lui Boromir după fuziune a conținut mai mult de 8 milioane de poligoane - nu fiecare tăietor va putea lucra cu un astfel de obiect.
2 - Orice obiect poartă urme de asamblare și fabricație. Și dacă, în realitate, pile cu ace și șmirghel sunt folosite pentru a corecta acest lucru (și, uneori, există încă locuri inaccesibile unde este imposibil să utilizați instrumente), atunci lucrând cu o copie digitală a obiectului, o putem schimba în orice fel. like - eliminați defectele, îmbunătățiți detaliile etc.
3 - După cum am spus la începutul articolului, când m-am gândit la un scaner, nu am vrut să imprim copii ale obiectelor, ci să le schimb după bunul plac. Nu sunt sculptor, nu am instrumentele, materialele și abilitățile pentru a sculpta un model atât de mic. Dar știind cum să lucrez în 3D, îmi este mult mai ușor să scanez un Boromir similar și să-l transform într-un fel de Prinț al Danemarcei.

Apropo, acest model conține deja de aproape 100 de ori mai puține poligoane decât rezultatul scanării.

Atractivitatea tehnologiilor 3D pentru mulți oameni obișnuiți, datorită capacității de a crea orice și totul, precum și simplificarea procesului de prototipare cu ajutorul acestuia, a devenit motivul pentru căutarea oportunităților de reducere a costului echipamentului necesar.

Mulți dintre „Kulibins” de astăzi și-au propus sarcina de a asambla ei înșiși echipamentele 3D necesare din elemente improvizate și accesibile, disponibile în lanțul de retail sau în echipamente de birou aruncate.

Astfel, pe internet au apărut proiecte și sfaturi despre cum puteți asambla un scaner 3D cu propriile mâini și nu cheltuiți mai mult de 30 USD.

Cum să faci singur un scaner 3D

Material necesar pentru începerea asamblarii

De ce ar putea avea nevoie cineva care a decis să-și testeze mâinile într-o cauză bună - crearea unui scaner 3D din material vechi -?

Lista este destul de mică și destul de accesibilă:

• Este necesară o cameră web de înaltă calitate și foarte importantă pentru a elimina interferențele care pot apărea din cauza nivelului său scăzut;
• laser de linie - de exemplu, un nivel laser sau orice dispozitiv care emite un fascicul laser. Mai mult, cu cât este mai subțire, cu atât calitatea datelor scanate este mai bună;
• veți avea nevoie de diverse elemente de fixare, un unghi pentru calibrare și alte câteva lucruri mici care se dovedesc a fi necesare doar în timpul procesului de asamblare;
• Există o nevoie firească de software special pentru lucrul cu materiale și imagini scanate.

Etapele asamblarii unui scaner 3D

Trebuie luat în considerare faptul că, fără disponibilitatea unui software adecvat, este pur și simplu imposibil să se creeze un model digital al unui obiect.

Trebuie avut în vedere că, de exemplu, triunghiurile sau scanerul laser DAVID, care sunt de bază pentru funcționare, vor necesita o suprafață rotativă.

• Primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să creați un unghi de calibrare. Pentru a face acest lucru, tipăriți un șablon, care este neapărat inclus în program. Este plasat astfel încât să creeze un unghi de 90°. Când imprimați, trebuie să scalați totul corect, folosind o scală de calibrare, totul poate fi măsurat cu precizie și parametrii rezultați pot fi setați în programul însuși.
• Calibrarea camerei - puteți utiliza opțiunea automată sau manuală, care este oferită de program.
• Scanarea în sine va necesita plasarea obiectului în colțul de calibrare din fața camerei. Trebuie să vă asigurați că plasarea este exact în centrul imaginii de pe ecran. Pe lateral, elementele din unghiul de calibrare ar trebui să fie clar definite.
• Trebuie să fii atent la setările pe care le are camera. Acestea necesită dezactivarea tuturor corecțiilor automate și setarea culorii fasciculului laser. Când apăsați „Start”, trebuie să începeți să faceți mișcări netede cu pensula, urmărind obiectul din toate părțile cu fasciculul. Acesta este modul în care decurge un ciclu de scanare a obiectului. Pentru a acoperi punctele neprocesate în primul ciclu, poziția laserului este schimbată - mai sus sau mai jos și este furnizat următorul ciclu de procesare.
• După ce toate procesele sunt finalizate, va trebui să opriți scanarea și să selectați modul „Afișare în 3D” din program.

Un punct interesant cu acest tip de scanare a obiectelor este capacitatea de a face fără laser. Aveți nevoie doar de o sursă de culoare strălucitoare care va proiecta o linie de umbră pe obiectul scanat.

Numai în program trebuie să modificați setările la parametrii corespunzători.

Scaner 3D DIY de la două camere

Opțiunea de scaner 3D cu două camere este cea mai eficientă atunci când este necesară o precizie ridicată a potrivirii digitizării. Este cel mai usor de folosit.

În primul caz cu o cameră, al doilea este înlocuit cu o sursă de lumină structurată, care permite, la determinarea cu precizie a poziției relative a camerei și a sursei de lumină, să se calculeze datele necesare din punctele care cad în banda luminoasă. .

Un scanner 3D cu două camere va reduce timpul pentru aceste calcule și vă va permite imediat să operați cu toți parametrii necesari, primind date de la 2 camere.

Primele imprimante 3D, care costă mai puțin decât un computer de gaming, au devenit un atribut obligatoriu pentru aproape orice hackspace sau fab lab (laboratoare de creativitate tehnică și artă electronică). Acum li se alătură scanere 3D. Studentul MIPT și angajatul Muzeului Politehnic Daniil Velovaty însuși a asamblat un scaner tridimensional dintr-un laser, o cameră web și materiale vechi. Ca parte a proiectului special „Phystech. Cititor”, a spus el pentru T&P despre viitorul scanării realității.

A fost ușor să mă obișnuiesc cu imprimantele 3D: am desenat piesa sau figura dorită pe computer, am încărcat-o în imprimantă și câteva ore mai târziu i-am luat întruchiparea în plastic. Dar ce zici de plastic, ei imprimă deja în metal și chiar și în materie organică: au imprimat recent un ficat viu. Nu este de mirare că vrei să mergi mai departe. Următoarea etapă este scanarea. Destul de ciudat, înainte de apariția imprimantelor 3D nu era mare nevoie de a transfera un obiect real în lumea digitală: creatorii de jocuri și filme au angajat pur și simplu artiști care desenau tot ce era necesar. Nevoia de scanere a apărut doar atunci când era important să se transmită relieful și forma unui obiect cu o precizie foarte mare. În acest caz, nici durata scanării, nici costul nu au fost adesea complet neimportante. Așa au apărut primii reprezentanți ai scanerelor 3D: lidarii.

Lidar (din engleză Light Detection and Ranging) este un dispozitiv scump, dar foarte precis. Vă permite să construiți modele 3D de obiecte cu precizie milimetrică, a căror dimensiune poate fi comparată cu dimensiunea unei clădiri. Din abrevierea LIDAR rezultă că orice telemetru măsoară distanța folosind lumină. Un număr incredibil de dispozitive se potrivesc acestei descrieri. Dar cel mai adesea dispozitive ca acesta se numesc lidar:

În interiorul dispozitivului există un sistem special de oglinzi. Aici este instalat un telemetru cu laser de fază, care măsoară distanța folosind un laser, iar două oglinzi servesc pentru a devia fasciculul laser în două planuri. Astfel, fasciculul străbate un anumit sector al spațiului și își construiește modelul 3D. După cum ați putea ghici, viteza unui astfel de scaner depinde de viteza telemetrului și de viteza de rotație a oglinzilor. Și din moment ce toate acestea sunt un echipament destul de complex care necesită o reglare fină, costă destul de mulți bani. Poate fi mult mai profitabil să comanzi o scanare decât să cumperi dispozitivul în sine. Mai mult, mai trebuie să ne dăm seama cum să-l folosim.

Tehnologii pentru pământeni

Deoarece dispozitivele din sectorul industrial erau, ca să spunem ușor, inaccesibile pentru consumatorul obișnuit, iar nevoia de a scana realitatea a crescut, au apărut scanere 3D desktop și portabile ieftine. Primele, de regulă, au o masă rotativă pe care este așezat obiectul studiat. La câteva minute după începerea scanării, vom primi un model finit. Desigur, calitatea scanării și dimensiunea zonei scanate sunt incomparabile cu lidarele, dar sunt cu câteva ordine de mărime mai ieftine. Scanerul pe care l-am dezvoltat aparține acestei clase de dispozitive. Principala problemă a acestor scanere este că obiectul scanat trebuie să se potrivească pe o placă turnantă, ceea ce limitează foarte mult domeniul de aplicare. Un alt dezavantaj semnificativ al acestor scanere este scanarea incompletă și punctele moarte. Dacă, de exemplu, încercați să scanați o vază, scanerul va vedea doar partea exterioară a acesteia și nu cavitatea din interior.

Al doilea tip de scanere sunt scanerele 3D portabile. Ele trebuie purtate în jurul obiectului cu mâna, dar construiesc un model folosind camere. Algoritmul de operare al unor astfel de scanere este mult mai complicat, sunt mai scumpe, iar calitatea rezultatului este mai proastă, dar vă permit să scanați obiecte mari și să petreceți mai puțin timp pe ele. Arata cam asa:

Unul dintre principalele avantaje ale unui astfel de scaner este că nu este limitat de zona de scanare. Putem scana fața unei persoane, de exemplu, fără a fi nevoie să-și așeze capul pe o placă turnantă. Cu puțină diligență, puteți chiar să scanați o cameră întreagă, dacă doar precizia de poziționare vă permite să faceți acest lucru. Pentru a crește acuratețea, puteți lipi semne speciale pe care scanerul le găsește și le folosește ca puncte de referință. De fapt, asta este exact ceea ce s-a făcut în fotografia de mai sus. Această abordare limitează zona de scanare, dar, din păcate, aici fie oile sunt în siguranță, fie lupii sunt bine hrăniți.

În laboratorul nostru, am decis să creăm un scanner 3D ieftin, care să aibă o precizie comparabilă cu cea a imprimării 3D. Acesta a fost primul nostru proiect serios, așa că am făcut greșeli, nu am înțeles multe și am învățat și mai multe în acest proces. În primul rând, am construit un telemetru laser simplu folosind un indicator laser și o cameră web. Pentru a înțelege cum o cameră 2D poate măsura distanța, va trebui să vă folosiți imaginația. Imaginează-ți un fir întins în aer de-a lungul căruia se târăște un păianjen. Dacă stăm aproape de frânghie, vedem păianjenul târându-se drept spre noi (privire nu prea plăcută). Și dacă acum strălucim o lampă pe partea laterală a întregii structuri, vom vedea o umbră pe podea. Deoarece lumina vine din lateral, proiecția păianjenului se va deplasa de-a lungul proiecției firului. Măsurând distanța de la începutul umbrei firului până la umbra păianjenului, putem calcula cât de departe s-a târât păianjenul înmulțind cu un anumit coeficient, deoarece creăm un afișaj compresiv.

Scanerul nostru funcționează aproximativ în același mod. Doar în loc de fir există un fascicul laser, iar în loc de ecran cu umbră este o cameră. Așa cum un păianjen se mișcă de-a lungul unui fir, o pată se mișcă de-a lungul razei laser, care apare atunci când această rază întâlnește un obstacol. Prin detectarea poziției unui spot dintr-o fotografie, putem determina distanța până la obiectul în care se află pata. În cuvinte este greu. Arată mai simplu în imagine:

Dar un astfel de telemetru măsoară distanța până la un singur punct, iar acest lucru necesită mult timp. Prin urmare, punem o lentilă pe laser care transformă punctul laser într-o linie laser. Acum măsuram distanța la sute de puncte deodată (la urma urmei, o linie poate fi reprezentată ca un set de puncte, tot ce rămâne este să construim un sistem care să permită acestei linii să treacă peste întregul obiect, și pentru asta noi). nevoie de o placă turnantă pe care este plasat obiectul.

Scanerul în sine este asamblat din părți de placaj care au fost tăiate cu laser. Pentru a roti masa, se folosește un motor pas cu pas, care este controlat de o placă dezvoltată de noi. De asemenea, controlează luminozitatea laserului și iluminarea de fundal.

Imaginea de la cameră este procesată pe un computer, un program a fost scris în Java în acest scop. După finalizarea scanării, programul produce un așa-numit nor de puncte, care, folosind un alt program, sunt combinate într-un model cu drepturi depline. Acest model poate fi deja imprimat pe o imprimantă 3D, adică se poate obține o copie a unui obiect real.

Nu rata următoarea prelegere:

Atenţie! Respectați măsurile de siguranță atunci când lucrați cu radiații laser. Vă reamintim că încercările de a repeta acțiunile autorului pot duce la pierderea garanției echipamentului și chiar la defecțiunea acestuia. Materialul este furnizat doar în scop informativ. Dacă aveți de gând să reproduceți pașii descriși mai jos, vă sfătuim insistent să citiți cu atenție articolul până la sfârșit cel puțin o dată. Editorii 3DNews nu poartă nicio responsabilitate pentru eventualele consecințe.

Un scanner 3D profesional este un lucru complicat și nu toată lumea are nevoie de el și, prin urmare, destul de scump. Dar un analog simplu pentru digitizarea unui număr mic de obiecte poate fi realizat independent și cu cheltuieli minime de bani și timp. Vom avea nevoie de: un modul laser, o cameră web, hârtie, o imprimantă, carton sau o foaie de placaj, precum și un software special. Să privim totul în ordine. Avem nevoie de un modul laser cu un fascicul sub forma unei linii (și nu un punct, ca în indicatoarele chineze odinioară populare). Cel mai ușor este să obțineți module roșii, dar verde, alb sau albastru va face. Ele costă în jur de o mie de ruble atunci când sunt cumpărate într-un magazin offline. Iar dacă comandați la vreo piață de vechituri online din China, puteți economisi puțin, dar va trebui să așteptați până când oficiul poștal (lent) îl livrează.

Am achiziționat un modul laser cu o lungime de undă de 650 nm (roșu) și o putere de 5 mW pentru experiment. Laserele mai puternice sunt mult mai scumpe și, în același timp, sunt mult mai periculoase. Este mai bine, desigur, să cumpărați un modul auto-alimentat, deoarece este mult mai convenabil. În caz contrar, trebuie neapărat să aflați parametrii de putere și să aveți grijă să creați un mic „ataș” cu baterii sau acumulatori și un comutator. Pentru orice eventualitate, permiteți-ne să vă reamintim că firul roșu este + și firul negru este -. Respectați polaritatea conexiunii și a parametrilor de putere, în caz contrar laserul se poate defecta. Asigurați-vă că citiți următorul avertisment!

Atenţie!!! Radiația laser este foarte periculoasă! Nu îndreptați niciodată o rază laser în ochii oamenilor (inclusiv a dumneavoastră) sau a animalelor - acest lucru poate provoca leziuni ireparabile ale vederii (de exemplu, provoca o arsură la nivelul retinei)! Nu priviți fasciculul laser prin niciun echipament optic! Nu îndreptați raza laser către niciun vehicul (inclusiv avioane)! Nu dați niciodată laserul copiilor sau persoanelor nepotrivite și asigurați-vă că aceștia nu pot accesa laserul! Nu utilizați module laser cu o putere mai mare de 5 mW, deoarece în acest caz chiar și fasciculul reflectat poate reprezenta un pericol! În orice caz, este recomandat să achiziționați ochelari speciali de protecție pentru muncă, proiectați pentru lungimea de undă emisă de modulul laser! Nu țineți modulul laser la nivelul capului! Respectați întotdeauna măsurile de siguranță! Dacă nu înțelegeți sensul celor de mai sus, nu utilizați laserul! Editorii 3DNews și autorul nu poartă nicio responsabilitate pentru eventualele consecințe, inclusiv rănile cauzate de radiațiile laser!

Citiți din nou paragraful anterior și amintiți-vă de cele de mai sus. Ar putea fi o idee bună să consultați popularele întrebări frecvente privind siguranța laserului. Apropo, o nivelă cu laser poate fi un înlocuitor excelent pentru modul. De asemenea, costă în jur de 1.000 de ruble. În același timp, este evident mai puțin periculos din cauza puterii scăzute de radiație și nu trebuie să vă deranjați să organizați alimentarea și comutatorul: introduceți bateria și funcționează.

Următorul pe listă este o cameră web. Trebuie să suporte WDM sau DirectShow (se pare că toate modelele moderne au drivere adecvate) și să producă cel puțin 30 FPS la o rezoluție de 640x480. Puteți lua o cameră mai proastă, dar rezultatul va fi același. Cu cât rezoluția și rata de cadre acceptate sunt mai mari, cu atât mai bine, dar sarcina de pe computer în acest caz va fi mai vizibilă. Dezvoltatorii software-ului pe care îl folosim, la care vom trece acum, recomandă să acordăm preferință Logitech Pro 9000. Am folosit camera web Logitech HDPro Webcam 910 Opțiunea ideală este să folosim o cameră bună alb-negru cu a matricea CCD.

În cele din urmă, despre cel mai important lucru - despre programul care va traduce o imagine plată dintr-o cameră web într-un model tridimensional. Acesta este un utilitar DAVID-Laserscanner cunoscut de mult timp, care a apărut deja în notițele de știri ale resursei noastre. Destul de recent, a fost lansată cea de-a treia versiune „majoră”. Pentru o funcționare corectă, Microsoft .NET Framework versiunea 2.0 sau o versiune ulterioară trebuie să fie instalată pe computer. Trebuie remarcat imediat că versiunea completă a programului costă 329 de euro. Versiunea demo este aproape completă, dar nu vă permite să salvați modelul 3D finit. Se pare că cititorii noștri nu trebuie să li se spună de unde să cumpere versiunea corectă. Dacă sunteți limpede la suflet și aveți 400 de euro de schimb, atunci cumpărați un kit de marcă gata făcut, format dintr-o cameră web cu suport, software, panouri de calibrare cu monturi și un laser roșu alimentat. Dacă nu, atunci trebuie să începeți prin a face un unghi de calibrare.

În principiu, procesul de configurare și lucru cu utilitarul este bine descris în wiki-ul proiectului. Așadar, vom descrie doar pe scurt principalele etape ale lucrării. Descărcați și instalați DAVID-Laserscanner. În folderul de programe din directorul Printout veți găsi fișiere cu șabloane de suprafață de calibrare pentru formatele A3 și A4. Trebuie să alegeți formatul potrivit în funcție de dimensiunea obiectului scanat. Puteți estima aproximativ pe baza faptului că înălțimea obiectului scanat ar trebui să fie de 1,5-2 ori mai mică decât înălțimea unghiului de calibrare. Imprimați șabloanele, tăiați-le sau îndoiți-le de-a lungul liniilor de pliere și atașați-le pe două suprafețe plane - foi de placaj sau carton, pe pereții din colțul camerei, în interiorul unei cutii și așa mai departe. În general, folosiți-vă imaginația.

Condiția principală este ca unghiul dintre cele două planuri să fie de 90 de grade și să nu se schimbe. De asemenea, trebuie să vă asigurați că foile imprimate rămân netede și uniforme și că nu există nimic lucios pe suprafața lor. Dezvoltatorii, în special, recomandă atașarea foilor imprimate cu bandă adezivă. De asemenea, este important să nu confundați orientarea foilor. Pe tipărit trebuie să măsurați și să vă amintiți lungimea (în mm) a liniei etichetate Scale. Ca exemplu, vom scana o mică figurină a unei bufnițe. În acest caz, era potrivit un șablon în format A4, care a fost atașat la o bucată de dosar de carton cu ajutorul unui capsator.

Când colțul este gata, trebuie să instalați camera web astfel încât să arate exact la linia de pliere. Mai există o nuanță - ar trebui să existe un unghi cât mai mare posibil între linia de vedere a camerei și fasciculul laser de scanare. Prin urmare, puteți face camera să arate ușor în sus. Poate fi necesar să faceți suporturi mici pentru obiectul scanat și camera în sine. Cel mai important lucru este să vă asigurați capacitatea de a fixa ferm poziția camerei și unghiul de calibrare unul față de celălalt după configurare și calibrare. Dacă nu aveți nevoie de texturarea unui obiect, atunci camera web ar trebui să treacă imediat în modul alb-negru.

Odată ce camera și unghiul sunt setate, puteți începe calibrarea. Lansați DAVID-Laserscanner, selectați camera web ca sursă video și setați-i modul de funcționare (rezoluție și rata de cadre). Acum accesați secțiunea Calibrarea camerei. Introduceți Scala de lățime pre-măsurată și faceți clic pe Calibrare. Dacă programul a arătat imediat că calibrarea a avut succes, atunci acest lucru este foarte grozav. În caz contrar, va trebui să te joci cu setările camerei. Dezactivați diversele „amplificatoare” de imagine, eliminați reglarea automată a luminozității și contrastului, precum și urmărirea focalizării automate. Dacă aveți focalizare manuală, faceți imaginea semnelor rotunde mai clară. De asemenea, va trebui să alegeți distanța de la colț până la obiectiv și înclinarea camerei. Procesul de calibrare poate dura mult timp, dar odată ce este finalizat, asigurați imediat cu atenție camera și unghiul de calibrare și nu le mai atingeți.

Înainte de fiecare nouă scanare, procesul de calibrare va trebui repetat. Acum puteți plasa obiectul de scanat într-un colț (sau pe un suport) și mergeți la secțiunea Scanare laser 3D. Obiectul trebuie să fie în centrul imaginii camerei, iar părțile unghiului de calibrare trebuie să fie vizibile la stânga și la dreapta. Pentru a verifica acest lucru, porniți laserul și îndreptați-l spre eșantion - o linie ar trebui să fie vizibilă în imagine atât în ​​stânga, cât și în dreapta, și pe obiectul însuși. Vă rugăm să rețineți că nu puteți scana o probă translucidă sau transparentă - aceasta trebuie să fie acoperită cu ceva precum talc sau vopsea mată. În general, obiectele mate sunt mult mai bune pentru scanare.

Acum trebuie să umbriți camera (stingeți sursele de lumină, draperii ferestrele). Îndreptați din nou laserul spre eșantion. În acest moment, în mod ideal ar trebui să vedeți doar o linie roșie pe un fundal negru pe ecran. Dacă nu este cazul, atunci va trebui să deschideți din nou setările camerei web și să le modificați. Dar mai întâi, ar trebui să mutați glisorul Expunere la stânga și la dreapta. Da, nu uitați să selectați culoarea laser a modulului dvs. Odată ce totul este gata, puteți începe o scanare de testare.

Comutați modul de afișare la harta de adâncime (Camera Shows -> Depth Map). Mutați cu grijă fasciculul laser în câmpul vizual al camerei web. Fasciculul trebuie să fie cât mai orizontal posibil, cât mai subțire posibil, iar modulul în sine ar trebui să fie ținut deasupra camerei. Deplasați fasciculul în sus și în jos de-a lungul obiectului scanat - și veți vedea cum programul, cu o ușoară întârziere, își trasează contururile în spațiu pe ecran. Nu poți mișca fasciculul prea repede, dar mișcând-o prea încet nu va ajuta la nimic. Încercați să „vopsiți” proba cu o rețea de linii cât mai densă posibil. De asemenea, trebuie să vă asigurați că nu există „murdărie” - linii suplimentare în jurul obiectului. Cel mai bine este să țineți modulul laser în mână și să-l mutați numai cu mâna. La sfârșit, va trebui să mutați cu atenție linia fasciculului dincolo de unghiul de calibrare.

Cel mai probabil, nu veți putea realiza o scanare curată prima dată. Experimentați cu setările camerei și scanarea în sine, poziția camerei și a laserului, iluminarea, filtrarea (Filtrarea rezultatelor, dar este mai bine să nu schimbați aceste valori) și așa mai departe. În general, trebuie să-ți antrenezi mâna în mod corespunzător. Dar atunci totul va fi mult mai simplu. Odată ce vă simțiți confortabil și ați selectat valorile optime pentru toți parametrii, treceți la scanarea finală. Faceți clic pe Stop and Erase, apoi Porniți din nou și efectuați prima scanare a obiectului. De îndată ce vi se pare suficient de bun, faceți clic pe Stop și apoi Adaugă la listă. Pentru orice eventualitate, salvați o copie separată a scanării făcând clic pe Salvare ca.

Faceți clic pe Opriți și ștergeți din nou. Rotiți obiectul în jurul axei sale verticale, astfel încât să se intersecteze cel puțin ușor cu poziția sa anterioară. Repetați procedura de scanare în acest fel până când obiectul se rotește la 360 de grade. Nu uitați să salvați copii ale scanărilor și să le adăugați la listă. În principiu, nu este deloc necesar să rotiți proba în jurul uneia dintre axe (uneori acest lucru este pur și simplu imposibil), pur și simplu va fi mai convenabil. Sarcina ta este să obții scanări tridimensionale ale obiectului din toate părțile pentru a le îmbina și a le exporta.

Vom lăsa procesul de texturare pentru studiu independent și vom trece la cusătură, de care este responsabil modulul Shape Fusion. Puteți face acest lucru manual în aproape orice editor 3D. DAVID-Laserscanner salvează scanările în formatul deschis Alias ​​​​Wavefront (*.obj), dar în versiunea demo scade în mod deliberat calitatea. Ar trebui să aveți deja o listă gata făcută cu articole scanate. Trebuie să le aliniem unul cu celălalt. Selectați tipul de aliniere din listă. Dacă ați „rotit” obiectul în jurul unei axe, atunci selectați-l. Ei bine, dacă ați virat și într-un unghi strict definit, indicați și asta. Apoi faceți clic pe Aliniere scanări și selectați două scanări adiacente din listă. Programul se va „gândi” un timp și va încerca să le alinieze între ele în câteva opțiuni. Selectați-l pe cel mai precis folosind butoanele săgeți rotunjite din partea de sus a ferestrei.

Repetați procedura de aliniere în perechi între elementele listei - 1-2, 2-3, 3-4 și așa mai departe. Ca rezultat, veți obține un model 3D brut. Este posibil ca unele scanări să nu se alinieze în niciun fel - le puteți arunca sau puteți începe alinierea de la sfârșitul listei, apropiindu-vă treptat de zona cu probleme. Puteți încerca să alegeți un alt tip de aliniere pentru ei. Nu acordați atenție „murdăriei” din jurul obiectului și imperfecțiunilor de pe suprafața acestuia - programul le va netezi în cele din urmă. În general, cu cât sunt mai multe scanări, cu atât modelul poate fi mai bun. Dar apoi crește și probabilitatea unei erori accidentale. Aici, ca și în cazul scanării în sine, trebuie să treceți pe calea dificilă a încercării și erorii.

De îndată ce credeți că ați atins gradul dorit de aliniere a scanărilor, apăsați butonul Fuse și așteptați ca programul să pregătească modelul 3D. Ca și nivelarea, acest proces necesită destul de mult resurse. Foarte curând te vei putea bucura (sau, dimpotrivă, fii dezamăgit) de rezultatele acțiunilor tale. Apropo, DAVID-Laserscanner are un mod de operare alternativ în care se folosește un proiector. Dacă aveți unul, atunci puteți experimenta cu el și nu cu laserul.

Modelul finit poate fi exportat în același format obj și deschis într-un editor 3D pentru lustruirea finală și pregătirea pentru imprimare. Desigur, nu va fi posibil să obțineți o copie exactă a obiectului scanat. În primul rând, DAVID-Laserscanner este deosebit de dificil de detectat diverse adâncituri sau cavități dificile. În al doilea rând, pentru a reproduce modele foarte fine pe o suprafață (de exemplu, crestături frecvente) necesită o rezoluție mare a camerei și cea mai subțire linie laser posibilă. În al treilea rând, la scanare, în orice caz, se obțin goluri, pe care programul încearcă să le umple în funcție de poziția punctelor din apropiere. În general, idealul, ca întotdeauna, este de neatins.

Model finisat, netezit maxim

În plus, există limitări evidente în ceea ce privește dimensiunea obiectelor scanate. Cele prea mici nu se vor obține din cauza rezoluției de scanare relativ scăzută, iar pentru cele foarte mari este necesar să găsiți un loc de dimensiune adecvată pentru a seta unghiul de calibrare. Pe lângă DAVID-Laserscanner, există și alte sisteme software cu un principiu de funcționare similar. Adevărat, ele necesită adesea dispozitive suplimentare pentru a roti obiectul sau a muta laserul. Cu toate acestea, chiar și designul DIY descris mai sus poate economisi mult timp pentru modelatorii 3D neexperimentați. Așa că încearcă, experimentează și cu siguranță vei reuși! Noroc!

Istoria apariției

Tehnologia de scanare 3D a apărut cu doar câteva decenii în urmă, la sfârșitul secolului al XX-lea. Primul prototip funcțional a apărut în anii 60. Desigur, la acea vreme nu se putea lăuda cu o gamă largă de capabilități, dar era un adevărat scanner 3D, care se descurcă bine cu funcția sa principală.

La mijlocul anilor '80, dispozitivele de scanare au fost îmbunătățite. Au început să fie completate cu lasere, lumină albă și surse de reglare a luminii. Datorită acestui fapt, a fost posibilă îmbunătățirea „captării” obiectelor studiate. În această perioadă apar senzori de contact. Cu ajutorul lor, suprafața obiectelor solide care nu aveau o formă complexă a fost digitizată. Pentru a îmbunătăți echipamentul, dezvoltatorii au trebuit să împrumute o serie de tehnologii optice din industria militară.

Utilizarea scanerelor 3D a fost de interes nu numai pentru designerii studiourilor de design și companiile de automobile, ci și pentru lucrătorii din industria filmului. În anii 80 – 2000, diferite companii și-au produs propriile modele de echipamente: Head Scanner, REPLICA 3D scanner și altele. De atunci, unitățile s-au schimbat, s-au îmbunătățit și au devenit mai mobile și mai funcționale. Caracteristicile unui scaner 3D astăzi diferă semnificativ.

Metode și tehnologii de scanare tridimensională

Există două metode principale:

1. A lua legatura. Dispozitivul sondează un obiect prin contact fizic în timp ce obiectul se află pe o placă de suprafață de precizie. Scannerul 3D de contact se distinge prin funcționarea sa ultra-preciză. Cu toate acestea, scanarea poate deteriora sau modifica forma unui obiect.
2. Fără contact. Se folosesc radiații sau lumină specială (ultrasunete, raze X). În acest caz, obiectul este scanat prin reflexia fluxului de lumină.

Tehnologii de scanare 3D:

1. Laser. Funcționarea dispozitivelor se bazează pe principiul de funcționare al telemetrului laser. Scanerele laser 3D se caracterizează prin acuratețea modelului tridimensional rezultat. Adevărat, utilizarea lor este dificilă în condiții de mobilitate a obiectelor. Acesta este mai mult un scaner 3D de interior. Scanarea unei persoane cu un scaner laser 3D este aproape imposibilă.
2. Optic. În acest caz, se folosește un laser special din clasa a doua de siguranță. Un scaner optic 3D are o viteză mare de scanare. Utilizarea sa elimina orice distorsiune, chiar daca obiectul se misca. De asemenea, nu este nevoie să aplicați semne reflectorizante. Cu toate acestea, astfel de dispozitive nu sunt potrivite pentru studiul produselor în oglindă, transparente sau strălucitoare. Dar aceasta este o opțiune excelentă pentru un scaner uman 3D.

Scanere 3D moderne

Dispozitivele pot diferi în multe privințe: domeniul de utilizare, dimensiuni, formă, tehnologie. Unitățile moderne sunt utilizate atât în ​​sfera industrială, cât și în cel casnic. Un scaner 3D industrial este util în:

• Inginerie;
• medicament;
• producție;
• proiecta;
• Industrie cinematografică;
• domeniul creării de jocuri pe calculator.

Aș dori să acord o atenție deosebită scanerului 3D cu ultrasunete. El este o adevărată descoperire pentru medicina modernă. Dispozitivele sunt echipate cu Doppler de energie, culoare, țesut, unde continuă și puls. Această unitate se caracterizează prin cea mai mare rezoluție, prin urmare este populară în mamologie, obstetrică, urologie, studiul vaselor de sânge și al țesutului muscular, ecocardiografie, neonatologie și pediatrie.

Principiile de funcționare ale dispozitivelor diferă și ele. Piața oferă un scaner 3D staționar sau portabil, adică un scaner 3D portabil. În al doilea caz, un detector sensibil la coordonate sau un dispozitiv cuplat la sarcină este utilizat ca senzor. Această unitate este extrem de convenabilă deoarece poate fi deplasată liber. Un scaner 3D portabil este ideal pentru scanarea locurilor greu accesibile sau a obiectelor mari. Măsurătorile pot fi efectuate în orice unghi, în jurul sau sub obiectele examinate.

Dispozitivele sunt utilizate împreună cu diferite echipamente. Acesta poate fi nu numai un scanner 3D pentru o imprimantă 3D, ci și un scaner 3D pentru iPad. Producătorii moderni de astfel de unități produc dispozitive mobile care funcționează nu numai cu computere desktop, ci și cu tablete sau chiar smartphone-uri. În plus, există programe speciale cu ajutorul cărora telefoanele obișnuite se transformă în scanere. De exemplu, puteți găsi un scanner 3D pentru Android. Vă va ajuta să proiectați piese unice, să realizați prototipuri rapide și să digitalizați obiecte.

Ce scaner 3D ar trebui să cumpăr? TOP 5 cele mai bune scanere 3D din 2018 de la 3Dtool

Salutare tuturor, aceasta este compania voastră.
În lumea modernă, toată dezvoltarea de noi dispozitive și prototipuri se realizează în diferite sisteme CAD. Toate proiectele, atât produsele tehnice, cât și lucrările de proiectare, au loc electronic. Modelele 3D pentru tot ce există în lume sunt deja o realitate consacrată. De aceea, pentru a facilita crearea de modele 3D, au apărut pe piață scanere 3D.
Scanerele 3D sunt dispozitive care creează foarte precis o copie tridimensională a oricărui obiect fizic. Și astăzi vă vom spune despre cele mai bune 5 scanere 3D în funcție de versiunea noastră, la care ar trebui să fiți atenți.

1.

Acesta este un scaner 3D desktop dezvoltat de Shining 3D. Compania este specializată în producția de scanere 3D pentru o mare varietate de sarcini. Vânzările se desfășoară în întreaga lume.
Pentru scanare, acest scaner folosește 2 camere cu o rezoluție de 1,3 megapixeli.
Pachetul de bază al scanerului 3D include o masă rotativă automată. Care formează un singur complex hardware și software.
Precizie de scanare a obiectelor de până la 0,1 mm.
Scanerul poate funcționa și în modul de captare a texturii (adică scanarea color).
Există 2 moduri de scanare: automat (cu masă rotativă) și fix (fără masă rotativă).
Când lucrați în modul automat folosind o masă rotativă, scanerul 3D este capabil să scaneze obiecte de până la 200x200x200 mm.
Folosind funcția de scanare fixă, puteți scana obiecte mari de până la 700x700x700 mm, dar fără un dispozitiv rotativ.
Scanerul EinScan SE scanează un obiect proiectând o secvență de raze de lumină albă pe obiect, camerele, la rândul lor, captează toate neregulile de pe suprafața obiectului scanat și creează un model 3D în software-ul scanerului 3D online.


Pachetul de bază include:

• Unitate de scanare (camere foto și proiector)
• Masă rotativă de scanare
• Câmp de calibrare pentru configurarea inițială a scanerului
• Baza pentru amplasarea elementelor scanerului
• Software în limba rusă

Avantaje:

• Ușor de folosit
• Maxim automatizat

Defecte:

• Nu prea mare precizie
• Necesitatea de a utiliza o placă video NVIDIA.

2.
Acesta este un scaner 3D universal, semi-profesional, care este potrivit pentru scanarea obiectelor de la 5 cm la 3 metri.
La scanare, se utilizează principiul iluminării structurate.
Scanerul 3D are trei zone de scanare încorporate, datorită cărora utilizatorul poate configura optim parametrii de scanare pentru obiecte de diferite dimensiuni. Dacă este necesar, puteți combina mai multe zone de scanare: de exemplu, dacă un obiect mare are o zonă mică cu detalii mici care necesită detalii ridicate, acesta poate fi scanat cu zona nr. 3, în timp ce obiectul în sine poate fi scanat cu zona nr. 1.

Scanerul 3D RangeVision Spectrum poate funcționa în trei moduri de scanare:

1. Utilizarea marcajelor (care pot fi aplicate atât pe obiectul scanat în sine, cât și pe suprafețele din jurul acestuia)
2. Scanarea utilizând un rotator (masă)
3. Scanare fără rotator și fără semne.

Scanerul vine cu un set de lentile reglabile manual pentru trei zone de scanare 3D RangeVision Spectrum - vă permite să obțineți modele 3D ale obiectelor cu o precizie de 0,04 până la 0,12 mm. Este, de asemenea, potrivit pentru îndeplinirea sarcinilor de inginerie, unde precizia sa este suficientă.

Separat, aș dori să notez software-ul avansat (expert). Aceasta este propria dezvoltare a RangeVision. Software-ul este inclus cu scanerul 3D, iar producătorul nu percepe bani pentru reînnoiri sau actualizări de licență. Vă permite să efectuați atât post-procesarea modelului după scanare, cât și să ajustați foarte fin scanerul la obiectul scanat.
Setul include o masă rotativă, care vă permite să scanați cu ușurință obiecte mici cu o greutate de până la 5 kg în modul automat. De asemenea, puteți scana obiecte de până la 3 metri fără plată.
Avantaje:

• Calitate ridicată de scanare
• Interval mare de scanare de la 5 cm la 3 m

Defecte:

• Stăpânirea software-ului va necesita timp. Cu toate acestea, începând cu 10 iulie 2018, RangeVision a lansat o nouă versiune a software-ului, care a devenit vizibil mai simplă.

3.
Acesta este un scaner 3D portabil pentru scanarea obiectelor de la 5 cm la 4 metri. Precizie maximă de scanare de până la 0,05 mm (50 microni). Viteza de scanare: 550.000 puncte/secunda.
Un scanner 3D este potrivit atât pentru scanarea umană, cât și pentru obiecte neînsuflețite.
Scanerul are următoarele moduri de operare:

1. Scanare HD portabilă (mod de scanare manuală de înaltă rezoluție). Precizia scanării în acest mod este de 0,1 mm. Scanarea necesită markere (furnizate). Scanarea color nu este posibilă. Acest mod este necesar pentru a rezolva problemele de scanare a obiectelor mari cu mare precizie în modul manual.
2. Scanare rapidă manuală (mod rapid de scanare manuală). Modul optim pentru scanarea persoanelor. Precizie de scanare 0,3 mm. Scanarea color este posibilă (dacă este disponibil un modul de scanare color). Acest mod este potrivit pentru scanarea rapidă a obiectelor mari.
3. Scanare automată. Scanarea se realizează folosind o masă rotativă. Precizie de scanare de până la 0,05 mm (50 microni). Potrivit pentru scanarea obiectelor mici în modul automat.

4.Scanare fixă Scanarea are loc folosind un trepied și markere. Markerii sunt lipiți aleatoriu pe obiectul scanat. Obiectul este rotit manual sau prin mișcarea unui trepied cu un scaner în jurul obiectului. Precizie de scanare 0,05 mm (50 microni).
Scanerul 3D Shinig3D Einscan Pro Plus poate fi echipat suplimentar cu următoarele module: modul de scanare color, pachet industrial (trepied și dispozitiv rotativ).

După scanare, operatorul primește fișiere în următoarele formate: OBJ，STL，ASC，PLY. Aceste formate sunt potrivite pentru toate imprimantele 3D existente, mașinile CNC sau editorii 3D. Nu vor fi probleme de compatibilitate.
Scanerul 3D Einscan Pro Plus este extrem de mobil și are cea mai simplă operare. La crearea acestuia, s-a acordat o atenție deosebită posibilității de a lucra cu scanerul de către persoane neinstruite. Prin urmare, toate procesele sale sunt cât se poate de automatizate.
Software-ul este furnizat împreună cu scanerul - gratuit.
Avantaje:

• 4 moduri de operare
• Cost relativ mic
• Automatizarea procesului
• Ușurință în utilizare

Defecte:

• Necesită un computer pentru jocuri cu o placă video NVIDIA.
• Scanarea obiectelor negre, strălucitoare și strălucitoare necesită un strat de spray mat.

4.

Acesta este un scanner 3D bazat pe iluminare structurată - o alegere ideală dacă trebuie să creați un model 3D al unui obiect de dimensiuni medii color, de exemplu: o persoană, o bară de protecție a mașinii.
Artec Eva este un scaner 3D portabil cu o gamă largă de aplicații, ceea ce îl face lider pe piața scanerelor 3D portabile profesionale. Funcționarea dispozitivului se bazează pe o tehnologie de iluminare structurată sigură. Aceasta este o soluție universală excelentă pentru fotografierea oricăror obiecte, inclusiv obiecte cu suprafețe negre și strălucitoare. Acest scaner nu necesită calibrare, deoarece... este deja calibrat din fabrica.
Precizie de scanare de până la 0,1 mm. Precizia de poziționare a punctului 3D este de 0,5 mm.
Scanerul este echipat cu o cameră de 1,3 MP.
Modul de scanare color este acceptat.
Viteza de scanare este de până la 2 milioane de puncte pe secundă, datorită căreia scanarea are loc foarte rapid.
Avantaje:

• Scanare 3D de mare viteză
• Abilitatea de a lucra în spațiu deschis (în aer liber)
• Scanează obiecte negre și strălucitoare.

Defecte:

• Necesită o placă video pentru jocuri pentru a funcționa
• Costul soluției

5.

Un scanner profesional care permite digitizarea tridimensională a obiectelor fizice mari și mici. Scanerul 3D are trei zone de scanare, care vă permit să digitalizați atât bijuterii, cât și elemente de caroserie cu detaliile și acuratețea necesare.
Utilizatorul poate efectua scanarea 3D folosind markeri auxiliari, conform cărora software-ul poate „asambla” și combina automat scanările. În plus, datorită suportului markerilor și capacității de a importa rețele de referință generate de sistemele fotogrammetrice produse de GOM și Aicon, este posibil să se obțină o precizie de scanare de până la 0,05 mm pe obiecte mai mari de 2 m. Cu toate acestea, dacă aveți de-a face cu exponate de muzeu sau alte obiecte care necesită o îngrijire specială, scanerul 3D RangeVision PRO5M vă va permite să scanați fără markeri și să construiți un model 3D bazat pe geometria obiectului în sine.
Scanerul 3D RangeVision PRO5M, care funcționează pe iluminare structurată, se compară favorabil cu scanerele laser 3D similare în ceea ce privește viteza de scanare.
Acest scaner este echipat cu camere de 5MP și vine cu un set separat de lentile preconfigurate pentru fiecare zonă de scanare.
În plus, este acceptată tehnologia de iluminare de fundal albastră, care reduce influența luminii externe.
Timpul de scanare este de doar 15 secunde.
Echipament de bază:

• Modul de scanare,
• 2 camere industriale
• Un set de lentile pentru fiecare zonă de scanare
• Trepied cu cap pivotant
• Set plăci de calibrare
• Spray matifiant
• Software.

Avantaje:

• Calitate și viteză ridicată de scanare
• Interval mare de scanare de la 5 cm la 5 m
• Software profesional
• Scanare automată folosind masă rotativă și markere.
• Actualizări gratuite de software

Defecte:

• Stăpânirea software-ului va dura timp
• Nu este potrivit pentru scanarea umană

Toate scanerele 3D prezentate în acest articol pot fi achiziționate de la compania noastră. Și abonați-vă la grupurile noastre de pe rețelele sociale:

Scaner 3D

Pentru termenul „Scanner” vezi și alte sensuri.

Un scanner 3D este un dispozitiv periferic care analizează forma unui obiect și, pe baza datelor obținute, creează un model 3D al acestuia.

Scanerele 3D sunt împărțite în două tipuri în funcție de metoda de scanare:

• Metoda de contact se bazează pe contactul direct al scanerului cu obiectul studiat.
• Fără contact
  • Scanere active: emit unele unde direcționate către un obiect și detectează reflexia acestuia pentru analiză: cel mai adesea se folosește un LED sau fascicul laser, mai rar raze X, radiații infraroșii sau ultrasunete.
  • Scanere pasive: nu emit nimic la obiect, ci se bazează pe detectarea radiației ambientale reflectate. Majoritatea scanerelor de acest tip detectează lumina vizibilă, care este radiația ambientală ușor disponibilă.

Modelele 3D obținute prin scanare pot fi ulterior procesate folosind instrumente CAD și, în viitor, pot fi folosite pentru a dezvolta tehnologie de fabricație (CAM) și calcule inginerești (CAE). Instrumente precum un monitor 3D, o imprimantă 3D sau o mașină de frezat cu cod G pot fi folosite pentru a scoate modele 3D.

> Vezi și

• imprimantă 3d
• Grafică 3D
• Fotosculptură

Articole utile:

Prima întrebare va fi pentru administrație, de ce nu există secțiunea „Scanare 3D”?

A doua întrebare va fi pentru comunitate și vânzători: de ce există atât de puține informații despre dispozitivele care costă până la jumătate de mașină (și în unele cazuri mai scumpe) pe internet? Dacă există, este în principal pe forumuri în limba engleză, nu fiecare persoană este capabilă să perceapă în mod adecvat limba engleză vorbită/argotică. Prin urmare, m-am confruntat în primul rând cu o lipsă aproape completă de informații pe această temă. Acest lucru m-a salvat parțial și chiar am vorbit cu autorul pe Skype și mi-a explicat destul de multe lucruri, dar apoi a plecat într-o vacanță lungă și am rămas singur cu ferma mea colectivă, care arăta așa în prima versiune. :

Baza a fost luata pe proiectorul ACER p1500 cu rezolutie FullHD, din cate stiu, acest proiector este folosit la niste scanere scumpe (nu vom mentiona numele), un trepied pentru echipamente foto/video, un colt 10*40, un web (mai multe despre el mai jos) ). Cel mai accesibil software pentru toată această chestiune este, desigur, DAVID, din fericire există o versiune gratuită cu unele funcționalități limitate.

Alegerea camerei trebuie abordată cu atenție, în primul rând trebuie să acordați atenție prezenței focalizării automate, aceasta nu ar trebui să fie acolo, fie ar trebui să fie oprită, fie configurată manual, a fost pentru ultimul punct că Am ales Defender G-lense hd 720, dar, după cum s-a dovedit mai târziu, acesta a fost singurul plus din umplutura software și nici măcar nu a trecut de primul test:

Bineînțeles că am rămas uluit de o astfel de scanare :) Încercarea de a configura ceva pe acest site web este complet inutilă și am fost foarte supărat că am irosit 2000 de ruble, apoi mi-am amintit că aveam un Logitech c270 pe undeva de la un BQ complet inutil. asamblarea scanerului, aceasta este problema, lucrurile au mers mai distractiv și prima scanare sănătoasă colectată într-o grămadă s-a dovedit așa:

Rezultatul este deja mult mai bun și totul ține de software-ul care vine cu camera Logitech are suficiente setări, o expunere merită, ceea ce rezolvă problema cu pâlpâirea. Dar avea un dezavantaj: focalizarea a fost stabilită din fabrică de la 40 cm la infinit, ceea ce clar nu mi se potrivea. Am găsit informații pe Internet că poate fi făcut reglabil, trebuie doar să îl dezasamblați și să rupeți firul de pe lipiciul de care este lipită lentila. Plin de entuziasm de a transforma camera într-o cameră cu distanță focală reglabilă, am început să o demontez, am ajuns cu ușurință în locul unde era lipit obiectivul și am început să încerc să o scot din locul lipit........ ...........inima Am rămas uimit de faptul că obiectivul a izbucnit de la o asemenea obrăznicie și a devenit nepotrivit pentru utilizare ulterioară. Aici am devenit complet trist, pentru că am rămas deloc fără un site web care să funcționeze corespunzător: strigă: De durere, m-am dus să beau ceai. Revenind la locul meu de muncă, am fost lovit de un gând pur și simplu genial: ce se întâmplă dacă aș face un Frankenstein? Am demontat Defender-ul, scaunele s-au dovedit a fi oarecum diferite, dar asta nu m-a oprit și, în sfârșit, am fuzionat elementele extraterestre. O, minune, am o nouă cameră web cu software normal și focalizare reglabilă (apropo, lentilele Defendera sunt mai mari ca dimensiuni). Primul rezultat acceptabil nu a întârziat să apară:

O scanare a cutiei de instrumente a fost făcută cu succes, există o mică ondulație în dreapta, dar este vina mea, nu am ajustat setările. Dar trebuie să recunoști, acesta este deja un rezultat acceptabil :)

După acest caz, a fost creată rapid o structură pentru a monta camera astfel încât să poată fi răsucită/întoarsă și mutată după colț.

Puteți observa cum lentila non-nativă nu se armonizează cu corpul :)

Și acum întrebări pentru experți, pentru că până acum nu găsesc o explicație logică pentru ceea ce se întâmplă. De ce, când scanați un obiect la 360 de grade, la sfârșit puteți obține o nepotrivire între scanări:

Am fost oarecum nedumerit de acest fenomen, bineînțeles că a trebuit să sufăr și să găsesc o modalitate de a-l remedia până acum, aceasta este să împărți prostesc scanarea în două părți și să reglez fiecare în zona sa, apoi această deplasare dispare, dar Sunt chinuit de vagi îndoieli că în astfel de cazuri poate apărea o distorsiune geometrică a obiectului, deoarece nu se știe care dintre puncte este în poziția corectă. În general, aceasta este principala mea problemă până acum.

De asemenea, încă nu mi-am dat seama pe deplin de încă un lucru - este posibil să schimbi distanța până la obiect în timpul procesului de scanare, adică proiectorul poate fi plasat mai aproape sau mai departe de obiect, sau ridicat deasupra obiectului sau coborât mai jos pentru a ajunge în locurile dorite la scanare, În general, această întrebare rămâne deschisă...

Iată ce obțineți cu web-ul modernizat:

Desigur, mai trebuie să te joci cu setările, deoarece acestea influențează uneori foarte mult rezultatul.

Din curiozitate, am ajuns să văd cât costă camera originală David, aproape 700 de dolari, nici nu știu dacă are sens să cumpăr o astfel de cameră, cu cursul actual nu este deloc bugetar.