Construya un escáner 3D de escritorio DIY con resolución infinita.
Si ya tiene una cámara, este proyecto costará menos de $ 50 para completar. Si te gusta comprar en AliExpress, probablemente puedas construirlo por alrededor de $ 30. Si desea apoyar a su intermediario local, también tendrá más poder, pero le costará un poco más. El tornillo gigante que se muestra arriba se hizo con un tornillo de panel de yeso regular capturado con este escáner y una Nikon DSLR.
El escaneo 3D de escritorio ha dado grandes saltos en los últimos años, pero aún tiene grandes limitaciones. El hardware del escáner se basa en un volumen y resolución de escaneo específicos. Puede obtener resultados decentes, pero solo si su objeto se ajusta a ese punto óptimo. Si su objeto es demasiado pequeño o demasiado detallado o su escáner está teniendo un mal día, su escaneo se verá como una papa. Afortunadamente hay otro enfoque. La fotogrametría utiliza un conjunto de fotografías 2D regulares tomadas desde todos los ángulos alrededor de un objeto. Si se puede ver un punto en un objeto en al menos tres imágenes, entonces su ubicación se puede triangular y medir en tres dimensiones. Al identificar y calcular la ubicación de miles, o incluso millones de puntos, el software puede generar una reproducción extremadamente precisa. A diferencia de un escáner basado en hardware, este proceso no tiene limitaciones de tamaño o resolución. Si puede fotografiar un objeto, puede escanearlo en 3D. Funciona desde las moléculas hasta las galaxias, o lo haría si alguna vez aprobaran mi tiempo de Hubble.
El factor limitante con la fotogrametría es la calidad de las fotografías y, por lo tanto, la habilidad del fotógrafo. Las fotos deben estar bien expuestas y con un enfoque nítido. También deben estar espaciados alrededor del objeto para que capturen cada parte a escanear y se superpongan lo suficiente como para que el software pueda determinar a dónde pertenece cada disparo. Con objetos grandes, esto se puede hacer manualmente con algo de práctica, pero es prácticamente imposible hacerlo bien con un objeto pequeño. Este escáner automatiza el proceso.
Paso 1: cómo funciona
Un escaneo de fotogrametría de alta calidad requiere fotos de alta calidad del sujeto desde todos los ángulos. El enfoque más fácil para escanear cosas pequeñas es rotar el sujeto mientras lo fotografía. Este escáner utiliza un motor paso a paso controlado por una placa arduino. El paso a paso gira el objeto en una cantidad fija y luego un LED infrarrojo dispara una serie de parpadeos diabólicamente inteligentes que imitan el control remoto inalámbrico de la cámara. La cámara es bastante crédulo y desea, por favor, tomar la fotografía.
Un protector de pantalla LCD con un conjunto de botones permite al usuario controlar el arduino. Usando los botones, el usuario puede seleccionar el número de imágenes que se tomarán por revolución. El escáner puede funcionar en modo automático donde toma una foto, avanza el paso a paso y se repite hasta que haya completado una revolución completa. También hay un modo manual donde cada pulsación del botón toma una foto, avanza paso a paso y espera. Esto es útil para escaneos en los que cada imagen debe enmarcarse y enfocarse manualmente.
Paso 2: algunos consejos para disparar para fotogrametría
Cuando el software de fotogrametría detecta una característica en una fotografía, trata de encontrar esa característica en otras fotos y registra su ubicación en todas las tomas que aparece. Si la característica es parte del objeto que gira, obtenemos buenos datos. Si la característica detectada está en el fondo y no se mueve mientras que el resto del objeto puede causar una implosión del continuo del espacio de tiempo, al menos en lo que respecta a su software. Hay dos soluciones Una es mover la cámara alrededor del objeto para que el fondo permanezca sincronizado con el movimiento. Esto funciona bien para objetos grandes, pero es mucho más difícil de automatizar. La solución más fácil es mantener el fondo sin características. Esto es fácil de hacer para objetos pequeños. //www.thingiverse.com/thing:548006 sostiene una hoja de papel normal como un barrido de estudio fotográfico que presenta un fondo blanco sin costuras. Combine esto con la iluminación adecuada y estará bien encaminado hacia fondos sin rasgos distintivos. Otro consejo es exponer en exceso sus imágenes por una o dos paradas. Esto le permite capturar más detalles en las sombras de un objeto y, al mismo tiempo, quemar el fondo para que las características restantes del fondo se desvanezcan en el blanco resplandeciente.
Paso 3: lo que necesitarás
Un arduino Cualquier arduino funcionará. Utilicé un mega porque tiene pines que no están cubiertos por el protector de la pantalla LCD, lo que facilita el cableado.
Un SainSmart 1602 LCD Shield que proporciona una pantalla y un montón de botones para controlar el escáner.
Un controlador de motor paso a paso (estoy usando un controlador fácil) Esto permite que Arduino conduzca el motor paso a paso. Cualquier conductor paso a paso debería funcionar porque no estamos pidiendo mucho, excepto conducir el paso a paso, que es lo que hacen para ganarse la vida después de todo.
Un motor paso a paso NEMA 17 que gira el sujeto escaneado. Con un motor paso a paso más grande (con un controlador y una fuente de alimentación adecuados), este escáner podría escalar partes de escaneo de ese robot gigante que encontró en el depósito de chatarra.
Un LED IR de 950 nm que dispara la cámara. Probablemente podría rescatar uno de un viejo control remoto de TV si es el tipo de persona que encuentra entretenido ese tipo de cosas.
Algún tipo de fuente de energía para el motor arduino y paso a paso. Una verruga de pared de 9v funciona bien, una batería de 9v funciona en caso de necesidad, pero la batería debe estar fresca. El paso a paso no funcionará cuando esté alimentado únicamente por un puerto USB.
He adjuntado archivos imprimibles en 3D para el caso que hice. Es extremadamente elegante y seguro hará las rondas de Pinterest debido a su belleza y estilo innovador. Aunque sería una locura intentar igualar un diseño de este clásico, no dude en presentar su propio homenaje menor. y hágamelo saber si lo hace porque me encantaría un caso más bonito.
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Paso 4: conectarlo
Conectar las piezas es bastante sencillo siempre que tenga los ojos y los dedos de un niño de 10 años. Si no lo haces, tal vez puedas encontrar uno para ayudarte, o al menos prestarte sus ojos y dedos. El plan muestra los pines que utilicé en el firmware, pero esto es muy simple y puede cambiarlos a lo que sea mejor para usted. La placa EasyDriver está montada en la tapa de la caja para que tenga una mejor ventilación. Había planeado ponerle un disipador de calor, pero parece que no lo necesita. No estamos presionando al stepper muy fuerte. Los observadores astutos pueden notar que estamos apagando el EasyDriver del terminal de alimentación no regulado del Arduino. Probablemente no sea la mejor práctica, pero es poco probable que haga que el continuo espacio-tiempo explote porque no estamos obteniendo mucha potencia. Del mismo modo, incluí una resistencia de lastre en el LED solo porque todos los que saben más que yo dicen que debería hacerlo. Dado que el LED solo envía pulsos breves, no tiene mucho tiempo para cocinarse bajo los enormes 5v que la placa está apagando, pero siga su propia conciencia aquí. Una verruga de pared de 9v es la mejor fuente de alimentación, pero una batería nueva de 9v también funciona, pero no durará mucho. Si todo lo demás funciona, excepto el paso a paso, verifique la batería porque el arduino funcionará con una batería parcialmente descargada, el EasyDriver no lo hará.
Puede descargar el esquema fritzing de //fritzing.org/projects/shapespeare-scanner
Paso 5: cargar el firmware
Descargue el bosquejo del firmware y ábralo en el IDE de Arduino. El firmware está configurado de manera predeterminada para funcionar con cámaras Nikon. Si está utilizando una marca diferente, necesitará cambiar la configuración en la línea 47. El escáner implementa la biblioteca de Control IR de múltiples cámaras de Sebastian Setz para que pueda funcionar con casi cualquier marca de cámara que funcione con un control remoto IR. Si está utilizando un Leica o un Hassablad, probablemente pueda darse el lujo de contratar al Sr. Setz para que le escriba el controlador.
Los controles son los siguientes:
SELECCIONAR: iniciar / detener la exploración automática.
IZQUIERDA: modo manual. Dispare la exposición y avance una unidad en sentido horario.
DERECHA: Paso una unidad en sentido horario sin activar la cámara.
ABAJO: Paso una unidad en sentido antihorario sin activar la cámara.
ARRIBA: recorra las opciones para ver el número de exposiciones por revolución.
No me preguntes por qué lo presenté así. Tenía sentido en ese momento. El boceto es bastante simple, por lo que debería ser fácil de personalizar si lo necesita.
Si obtiene un error del compilador de la biblioteca DFR_Key, intente instalar la versión 1.1. Tiene la biblioteca DFR_Key en el paquete de descarga.
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Paso 6: haciendo su escaneo
La iluminación es crítica para la fotogrametría. Utilizo 3-4 lámparas de escritorio JANSJÖ de Ikea para iluminar el tema. Estas lámparas son muy fáciles de colocar y producen mucha luz. Tienen cabezas pequeñas que facilitan la iluminación de sujetos pequeños. Son LED, por lo que emiten muy poco calor. Puede improvisar difusores con papel y cinta normales y no preocuparse por incendiar el laboratorio secreto. ¡Además son $ 10 cada uno! A veces también utilizo una luz de anillo LED barata en la lente de la cámara que proporciona una luz difusa agradable, pero como está unida al anillo del filtro de la lente, tiende a interferir con las tomas macro donde el sujeto casi toca la lente.
Utilizo un macro rail de $ 25 de Amazon para ayudar a colocar la cámara. Se trata de un raman rígido como recocido (seguramente esa es la forma singular adecuada) Siempre que el macro rail no se colapse bajo el peso de su cámara terriblemente cara e impresionante (y no me culpe si lo hace) y suponiendo no estás sosteniendo tu sesión de fotos en medio de un huracán, la flexibilidad como fideos realmente no importa mucho porque en realidad no estás tocando la cámara cuando haces la exposición.
Encuadra al sujeto para que llene la imagen tanto como sea posible. Asegúrese de que la mayor parte de la imagen esté enfocada como sea posible. Después de terminar una revolución, vuelva a colocar la cámara verticalmente. Dispara tantas revoluciones como creas que necesitas para capturar el objeto.
Paso 7: Procese su escaneo
Actualmente tiene muchas opciones para el software de fotogrametría, pero hay algunas opciones que claramente lideran el paquete:
Agisoft Photoscan es el mejor paquete comercial que es remotamente asequible. La versión estándar de $ 180 es adecuada para este tipo de escaneo. Tenga en cuenta que la fotogrametría es muy computacionalmente intensiva, por lo que (y usted) será más feliz corriendo en la máquina más poderosa que pueda reunir. Si está ejecutando el 486 de su abuela y está enojado porque Microsoft ya no es compatible con XP, esto terminará mal para usted.
Autodesk Memento está en segundo lugar. A veces funciona mejor que Agisoft si tiene fotos de baja calidad, o si no tiene muchas. Tiene mejores herramientas para procesar después de realizar el escaneo, pero menos control del escaneo en sí. Memento está basado en la nube, lo cual es bueno si tienes una computadora vieja y lenta, pero puede ser molesto si tienes la sensación de que puedes procesar tu escaneo más rápido en tu motor Babbage con motor de hámster. Actualmente es gratuito, pero no siempre es así.
123d Catch es el paquete de fotogrametría de nivel de consumidor de Autodesk. Tiene la ventaja de que puede alinear manualmente las fotos, lo que puede ayudar a salvar un escaneo incorrecto sin una superposición suficiente entre las tomas. Pero la cantidad de fotos que puede cargar es limitada, por lo que es difícil escanear algo muy detallado. Y el hecho de que pueda alinear manualmente las fotos no significa que sea una forma divertida de pasar su tiempo libre.
Paso 8: Dónde llevarlo desde aquí
Hazte un escáner. Obtenga una segunda hipoteca en la guarida secreta y compre una cámara realmente cara e impresionante, o al menos un punto decente y dispare con un modo macro. Encuentra un insecto muerto de aspecto inocente, escanea y úsalo como base para tu ejército de monstruos robóticos gigantes, programado para conquistar el mundo en cualquier momento.
Si desea obtener más información sobre la fotogrametría y la impresión en 3D, consulte el "Podcast 3dPrintingToday", disponible en iTunes y en cualquier lugar donde se entreguen podcasts finos. Hablamos sobre la creación de este escáner en el show # 111. Hablamos de consejos y trucos impresionantes de impresión en 3D y otras cosas en los 125 (y contando) episodios.
