3Д-сканер своими руками: детали и технологии. Самодельный 3D-сканер

Принцип работы съемки в объемном режиме

Вам будет интересно:Как управлять телевизором с телефона: рекомендации

Фотограмметрия использует набор обычных двухмерных фотографий, сделанных со всех сторон вокруг объекта. Если точку на объекте можно увидеть хотя бы на трех снимках, ее местоположение можно триангулировать и измерить в трех измерениях. Путем определения и расчета местоположения тысяч или даже миллионов точек программное обеспечение может создать чрезвычайно точное воспроизведение.

В отличие от аппаратного сканера, этот процесс не имеет ограничений по размеру или разрешению. Если вы можете сфотографировать объект, вы можете отсканировать его:

Ограничивающим фактором при фотограмметрии является качество фотографий и, следовательно, мастерство фотографа.
Фотографии должны быть хорошо видны и четко сфокусированы.
Они также должны располагаться вокруг объекта, чтобы каждая их часть была охвачена.

Без 3D-сканера вы сможете сделать трехмерное изображение лишь больших объектов. Маленькие предметы отсканировать не получится. Чтобы подробнее это понять, разберем понятие фотограмметрии.

Железо

Для получения трехмерной модели методом фотограмметрии подойдет любая цифровая камера. Очевидно, что профессиональные зеркалки дают заметно лучший результат просто в силу более качественной оптики. Кроме того, такие фотоаппараты позволяют импортировать снимки в «сыром» формате RAW, то есть без сжатия, что дает определенное преимущество при обработке изображения, поскольку при сжатии графики неизбежны потери. Но в целом для достижения приемлемого результата вполне достаточно камеры, которой оборудованы практически все современные смартфоны, при условии, что сам объектив камеры не имеет физических повреждений и дефектов. Общий принцип тут таков: чем больше разрешение полученных снимков, тем выше будет качество трехмерной модели, но тем больше времени потребуется на программную обработку кадров.

Экшен-камеры вроде GoPro для целей фотограмметрии подходят не очень хорошо, поскольку большинство из них оборудованы объективами типа «рыбий глаз», которые вносят искажения в полученное такой камерой изображение. Этим сводятся на нет все преимущества подобных устройств.

Именно поэтому в качестве устройства для получения изображений вместо экшен-камеры вполне можно использовать обычную веб-камеру, благо именно они и лежат в основе большинства бюджетных 3D-сканеров. Качество полученной таким образом покадровой съемки будет, честно говоря, так себе, зато подобным способом можно снимать достаточно большие объекты — например, архитектурные сооружения или автомобили.

Что такое фотограмметрия и как она влияет на отображение предметов?

Вам будет интересно:Фен для волос для завивки: обзор лучших моделей, характеристики, отзывы

Фотограмметрия — это наука получения измерений по фотографиям, особенно для восстановления точного положения точек поверхности. Ее также можно использовать для восстановления траекторий движения обозначенных опорных точек на любом движущемся объекте, его компонентах и в непосредственной близости от окружающей среды.

Короче говоря, он дает возможность создавать трехмерную сетку из нескольких фотографий, сравнивая сходства между изображениями и триангулируя их в трехмерном пространстве.

Фотограмметрия существует уже некоторое время, но только когда Autodesk включился в свою бета-программу Memento, все стало работать стабильно. Memento был переименован в ReMake, когда он покинул бета-фазу. Звучит как волшебство, верно? Ну, это не волшебство, это реальность. Теперь любой желающий может заняться трехмерным сканированием, не тратя сотни на сканер. Даже доступные 3D-сканеры с открытым исходным кодом требуют довольно много знаний, чтобы заставить их работать должным образом. С помощью фотограмметрии любой может получить то, чего он хочет.

Делаем трехмерный сканер из игровой приставки

Xbox One – это приставка, которая уже укомплектована Кинект второго поколения и может применяться как трехмерный сканер. Если у вас обычный игровой контролер, то можно сделать 3d сканер из kinect с помощью следующих программ:

Kinеct Fusiоn. Создает сверхдетализированные модели, считывая данные с датчиков Kinect.
Skanect. С ее помощью создаются 3D-изображения помещений со всеми предметами, которые в них находятся. Чтобы создать трехмерную модель окружающего пространства, необходимо просто вращать вокруг себя устройство. С целью детализации отдельных объектов необходимо повторно навести камеру на них.

Поворотный круг — второй этап создания сканера

Все, что вам нужно для создания 3Д-сканера своими руками, — это ваш смартфон, прилагаемые наушники и проигрыватель. Вот как это работает: вы поворачиваете рукоятку, и за каждый полный оборот поворотного стола камера телефона срабатывает от громкости наушников 50 раз.

Вам будет интересно:Аудиофильские наушники: рейтинг, обзор лучших моделей

Просто! Перенесите фотографии на компьютер, а затем используйте Autodesk ReMake, чтобы творить чудеса. Это удивительно, но он не только хорошо создает сетку, но и предоставляет инструменты для настройки сетки, ремонта отверстий, выравнивания, подготовки к 3D-печати или служит системной формой в качестве 3D-ресурса для игр или визуализации!

Что ж, учитывая, что Apple удалила разъем для наушников для iPhone 7 и выше, будет использоваться обновленная версия создания сканера. В основе лежит принцип работы по триггеру для камеры Bluetooth. Это заменит необходимость в разъеме для наушников.

Высококачественное фотограмметрическое сканирование требует высококачественных фотографий объекта со всех сторон.
Самый простой подход для сканирования мелких вещей — это вращать объект во время фотографирования.
Для этого сканер использует шаговый двигатель, управляемый платой Arduino.
Степпер поворачивает объект на фиксированную величину, а затем инфракрасный светодиод гаснет чертовски хитроумными сериями миганий, которые имитируют беспроводной пульт дистанционного управления камеры.

Экран ЖК-дисплея с набором кнопок позволяет пользователю управлять Arduino. Используя кнопки, пользователь может выбрать количество снимков, которые будут сделаны за оборот. Изготовленный своими руками 3Д-сканер высокого качества может работать в автоматическом режиме, где он делает снимок, продвигает шаговый двигатель и повторяет его, пока не завершит полный оборот.

Существует также ручной режим, при котором каждое нажатие кнопки делает снимок, перемещает шаговый регулятор и ждет. Это полезно для сканирования деталей. 3Д-сканер фокусируется на рамке, обрамляющей изображение.

Делаем 3D сканер с помощью веб-камеры

Для того чтобы изготовить самодельный 3d сканер, вам понадобится:

качественная вебка;
линейный лазер, то есть приспособление, испускающее лазерный луч (для получения качественного сканирования лучше, чтобы луч был как можно тоньше);
разные крепления, в том числе и угол для калибровки;
специальное программное обеспечение для обработки отсканированных снимков и данных.

Учтите, что без соответствующего ПО вам не удастся создать цифровую модель объектов и предметов. Поэтому изначально позаботьтесь о наличии специальных программ. К примеру, базовыми считаются DАVID-lаserscаnner и TriAngles, но они нуждаются в применении вращающейся поверхности.

Начните с калибровочного угла. Для его создания напечатайте шаблон (он входит в комплект программы). Разместите его таким образом, чтобы он создал угол в 90 градусов. Важно, чтобы во время печати соблюдался правильный масштаб. Для этого воспользуйтесь калибровочной шкалой. Калибровку камеры делают в автоматическом или ручном режиме, это также предусматривается ПО.

Чтобы отсканировать предмет, его необходимо будет разместить в калибровочном углу, а напротив установить веб-камеру. Важно поместить объект точно по центру изображения на экране. В настройках вебки нужно отключить все автоматические корректировки. Также с их помощью устанавливается цвет лазерного луча. Нажимая «Старт», совершаются плавные движения. Лучом нужно обвести предмет со всех сторон. Это будет первый цикл сканирования. В дальнейшем необходимо менять положение лазера, чтобы охватить все необработанные в предыдущий раз точки.

По завершении всех процессов сканирование останавливается и выбирается режим «показа в 3D» в программе. Если у вас нет под рукой лазера, его можно заменить источником яркого света. Он обеспечит проецирование теневой линии. Правда, в таком случае поменяйте в программе настройки, которые будут соответствовать данным параметрам.

Дополнительное программное обеспечение

Когда программное обеспечение фотограмметрии обнаруживает функцию на фотографии, оно пытается найти эту функцию на других изображениях и записывает местоположение на всех снимках, которые появляются.

Если объект является частью вращающегося объекта, мы получаем хорошие данные.
Если обнаруженная функция находится на заднем плане и не движется, пока остальная часть объекта сканируется, это может привести к срыву пространственно-временного континуума, по крайней мере, в том, что касается вашего программного обеспечения.

Есть два решения:

Одним из них является перемещение камеры вокруг объекта, чтобы фон оставался синхронизированным с движением. Это хорошо для больших объектов, но гораздо сложнее автоматизировать процесс.
Более простое решение — оставить фон без особенностей. Это сделать проще для небольших объектов. Добавьте к этому правильное освещение, и вы уже на пути к безликим фонам.

Другой совет — переэкспонировать ваши изображения с помощью остановки или двух. Это позволяет захватывать больше деталей в тени объекта, одновременно отделяя фон, поэтому все оставшиеся фоновые объекты исчезают в сверкающем белом цвете.

«Ардуино». У него есть контакты, которые не закрыты ЖК-экраном, что облегчает подключение.
SainSmart 1602 LCD Shield, который имеет дисплей и несколько кнопок для управления сканером.
Драйвер шагового двигателя (Easy Driver).

Шаговый двигатель NEMA 17 будет поворачивать объект сканирования. С большим шаговым двигателем (с соответствующим драйвером и источником питания) этот изготовленный своими руками 3Д-сканер высокого качества мог бы увеличить масштаб сканирования. ИК-светодиод 950 nm запускает камеру. На этом принципе основаны некоторые популярные модели ручных 3Д-сканеров. Своими руками можно повторить процесс строения. Мы предлагаем несколько вариантов на выбор.

Создание 3D сканера из вебкамеры, лазера, и еще кучки радиодеталей

В прошлом году мы с другом были на летней школе. На ней необходимо было сделать проект. Прочитав две статьи про создание 3d сканеров (раз, два) мы решили попробовать свои силы в его сборке и по возможности улучшить его конструкцию. Мы даже не представляли, что из этого получится и тем более не представляли, что победим с ним на нескольких научно-инженерных выставках. Но по порядку. Кому интересно узнать результат, добро пожаловать под кат (много фотографий).

Первый прототип

Сначала мы решили собрать лазерный дальномер. Сделан он был по мотивам статьи на радиолюбительском форуме. Просто лазерная указка и камера. Для обработки изображений была написана программа на Java. Для одного измерения делались две фотографии: с лазером и без лазера. После их сравнения мы могли однозначно найти лазерную точку. После того, как это заработало, дальномер был установлен на платформу, которая могла вращаться в двух плоскостях. Прежде чем я покажу то, что получилось, нужно предупредить — на летней школе не так много материалов, а потому мы собрали прототип из того, что у нас было:

Камеру видно сразу, а лазер — это тот латунный цилиндрик над ней. Для вращения платформы мы применили два шаговых двигателя, которые в свою очередь были подключены к плате управления на микроконтроллере Atmega32. К ней же подключался лазер. Сама плата соединялась с компьютером посредством USB->UART переходника. Программа на компьютере делала снимки, обрабатывала их, заносила координаты полученных точек в файл и отсылала команды плате управления.

Результат был интересный. Да, мы находили расстояние. Да, мы могли «нацелиться» на любую точку в полусфере над сканером. И радости нашей не было предела. Но когда мы провели оценку времени сканирования этой полусферы, то оно оказалось равным 48 часам. И дело не в камере. И даже не в Java. А в том, что установка была настолько хлипкой, что колебалась после каждого поворота в течение пяти секунд. Приходилось делать измерение, поворачиваться и ждать пять секунд, пока она не перестанет качаться. А вдобавок библиотека для камеры перед каждым снимком включала ее, а затем выключала. На это уходило 1-2 секунды. Но летняя школа заканчивалась, и переделывать было некогда: это была уже ночь перед сдачей проекта. Вернее утро. На следующий день мы представляли наш проект на конкурсе перед научным жюри и неожиданно выиграли. Наверное, именно из-за этой победы мы решили продолжить нашу работу над этим проектом.

Версия два

На самом деле лето закончилось, а учебный год начался. Желание работать пропало. Установку планировали закончить к следующему конкурсу, до которого был целый месяц. Месяц. А потом внезапно три дня. Но за месяц мы решили изменить установку. Собрать ее крепкой, установить на лазерную указку линзу, которая будет создавать лазерную линию. Это позволило бы сканировать сразу 720 точек (в сканере стояла HD камера). Вот только три дня внесли свои коррективы:

Собран второй сканер из визирных пластиковых линеек, клея, малярного скотча и держится только благодаря синей изоленте. Вместо линзы стоит пробирка. На эту пробирку светит зеленый лазер. Отразившийся луч создает на экране более-менее равномерную лазерную полоску. Дальномер закреплен лишь на одном моторе, который вращает его в горизонтальной плоскости. Плату управления заменили на STM32VLDiscovery. Просто STM32 я знаю лучше, да еще и Atmega сгорела, а программатор был давно утерян. Выглядит не очень, зато работает! Колебания уменьшились, а скорость соответственно увеличилась. Но не сильно. Тут был обнаружен очень интересный подвох — китайская лазерная указка включалась не сразу, а плавно увеличивала свою мощность в течение секунды. Таким образом, секунда на колебания, секунда на прогрев лазера, секунда на снимок, а их два. Вот и получаем 4 секунды. Но за одно измерение мы находим расстояние до 720 точек! Выглядел процесс сканирования приблизительно так:

А результат так:

Картинка выглядит не очень интересно, но кружка была в программе объемной. Можно было посмотреть ее с разных сторон.

А что собственно конкурс? А вот ничего! Мы закончили сканировать все подряд в 4 часа ночи, а в 9 утра на стенде обнаружили, что лазер сгорел. Как оказалось, пока мы несли его из гостиницы к стенду, в него попал дождь, и при включении он сгорел. А выглядит она в нерабочем состоянии так, что поверить в слова «оно работало 5 часов назад» сложно. Мы расстроились. Желание продолжать улетучилось с дымком из лазера. Но все же была собрана…

Третья версия

И собрана она была опять же к конкурсу. Причем к нему мы готовились долго и основательно. Больше недели. И вот результат:

Первое что бросается в глаза — это то, что теперь мы сканируем не область вокруг сканера, а объект, который вращается на платформе. А так же мы достали нужную линзу, собрали все нормально, переписали программу, а еще заменили отладочную плату на самодельную. И еще теперь мы делаем только один снимок на измерение. Лазер достаточно мощный, а линза достаточно хороша для того, чтобы однозначно находить лазер на фотографии. Благодаря этому мы не дожидаемся прогрева лазера — он всегда включен. А еще камеру теперь включаем только один раз. То есть время тратится по большей части на поворот платформы и обработку изображения. В программе добавили меню выбора точности. Время сканирования — от двух до десяти минут. В зависимости от выбранной точности. При максимальной точности получается, что платформа за шаг поворачивается на 0,5 градуса, а расстояние определяется с точностью 0,33 мм. Платформа приводится в движение шаговым мотором через редуктор. Собственно платформа — большой диск, а резиновый валик на валу мотора — маленький. Мотором и лазером управлял микроконтроллер STM32F050F4 через полевые транзисторы. В самом начале статьи как раз скан игрушки, полученный с помощью этого сканера. Так как сканер выдает облако точек в формате .obj, то после триангуляции мы можем напечатать отсканированный объект на 3D принтере, что и видно на той же фотографии. На экране мы можем видеть модель после триангуляции. Никакой ручной работы над моделью не проводилось.

На конкурсе мы победили. А он давал проход на международный конкурс Intel ISEF. А потому мы начали работать над следующим сканером.

Четвертая версия

На данный момент это последняя версия сканера, которую мы собрали. Для сравнения на платформе стоит вторая версия. К разработке четвертого сканера мы постарались подойти со всей основательностью, с какой только могли. Установка была начерчена в САПРе, детали вырезаны лазером, все покрашено, ничего лишнего снаружи не торчит. Изменения: теперь платформа действительно является шестерней. Она вырезана из оргстекла и по краям у нее 652 зубчика. Это решает проблему, которая сильно портила сканы в предыдущем сканере: резиновый валик немного проскальзывал, из-за чего платформа часто поворачивалась не на 360 градусов. Сканы были либо с «вырезанным кусочком», либо с перекрытием. Здесь же мы всегда точно знали насколько повернута платформа. Мощность лазера сделали регулируемой программно. Благодаря этому можно было на ходу менять мощность лазера, избегая засветки ненужных частей при малой освещенности помещения. Для управления всей электронникой решили не разводить новую плату, а просто применить отладочную F401RE-Nucleo. На ней установлен ST-LinkV2.1, который работает отладчиком и USB->UART адаптером.

Точность получилась потрясающая: Угловое разрешение 0.14 градуса. По расстоянию 0,125 мм. Область сканирования представляет собой цилиндр высотой 20 см и диаметром 30 см. Цена всех деталей и резки лазером на момент его создания (май 2014) составляла менее 4000 рублей.

В процессе использования мы всего один раз ставили максимальную точность. Сканирование длилось 15-20 минут. Получили почти 2 миллиона точек. Ноутбук отказался рассчитывать модель из облака точек. Эксперимент больше не повторяли.

Заключение

В ближайшее время мы планируем возобновить работу над проектом, а потому будем дорабатывать и программу, и установку. Надеюсь, в ближайшее время напишем про пошаговую сборку, выложим чертежи, программы и все остальное. В эту статью это уже не поместится.
Спасибо всем, кто дочитал до конца!

UPD: Коллега нашел видео о работе сканера, которое мы снимали на ISEF:

Да, большая часть видео не интересная, но в конце моделька на ноутбуке.

А еще вот примеры отсканированных объектов. Но все они относятся к третьей версии сканера. Dropbox В файле model.obj хорошо видно, что получается при проскальзывании этого резинового валика на моторе — у собаки три глаза. Сканирование остановили, из-за чего получился вырез. Все файлы — это облака точек. Открывать можно при помощи MeshLab. Модели не обрабатывались руками. Полностью сырые данные. Сверху видно «белые пятна» — участки без точек. Их не видит камера. Так же белые пятна можно заметить и в других местах. Они появляются либо на слишком темных участках, либо при перекрытии поверхностей. Например в файле stn_10.obj рога козла перекрывают друг друга, из-за чего внутренняя поверхность рогов не отсканировалась.

Spinscan от Тони Бьюзера: основа всех сканеров

Вам будет интересно:Куда класть таблетку в посудомоечной машине: инструкция

В 2011 году гений 3D-печати, Тони Бьюзер, выпустил Spinscan. Это самодельный 3Д-сканер с открытым исходным кодом на основе лазера и цифровой камеры. Позже MakerBot использовал идеи из Spinscan для создания сканера Digitizer с закрытым исходным кодом.

«Атлас» — разработанный проект, требующий доработок

3Д-сканер с описанием принципов работы от Murobo в настоящее время ищет средства на Kickstarter. Как и Spinscan, Digitizer и Cyclop, Atlas использует лазерные линейные модули и веб-камеру для сканирования объекта на вращающейся платформе. Атлас заменяет Arduino Raspberry Pi, чтобы объединить управление и захват в устройство. Как и Cyclop, создатель Atlas обещает, что это будет проект с открытым исходным кодом. Наборы за 129 долларов распроданы, но некоторые остались по цене 149 и 209 долларов.

В 2022 году компания стремится выпустить созданный из смартфона 3Д-сканер, который будет не только отображать фоновую видимость, но и конструировать фокус при захвате изображения. В Америке DIY-новинки поражают. Если вы не знаете, как сделать 3Д-сканер, используйте незавершенную версию «Атласа». Там достаточно понятный функционал, а разработчикам нужно лишь прошить устройство и обеспечить работу тех функций, которые хочется видеть в результате.

Как собрать фотосканер из смартфона и нескольких дешёвых деталей

В этой статье мы расскажем вам, как с минимальными затратами самостоятельно собрать устройство, с помощью которого ваш смартфон сможет сканировать фотоплёнки.
Для сборки сканера потребуется коробка размером со смартфон, только толще, шесть белых светодиодов, резистор на 100 ом, 9-вольтовая батарейка типа «Крона» с контактной площадкой, кнопка включения, прямоугольный кусок белого акрила (или матового пластика) и клей. Кроме того, необходим смартфон — они используется для захвата изображения.

Также нужны инструменты: дрель со сверлом, паяльник с канифолью и припоем, напильник и клеевой пистолет. Многие компоненты, возможно, у вас уже есть — например, светодиоды можно достать из старого фонарика или брелоков. Недостающие детали можно приобрести на радиорынке или в специализированном магазине.

Коробку лучше использовать пластиковую или металлическую, поскольку от бумажной на плёнку может попасть мелкая пыль, которая будет хорошо заметна на отсканированной фотографии. Положите смартфон на коробку и отметьте на ней то место, где расположена камера. Просверлите отверстие диаметром около 1 сантиметра.

Сточите напильником края коробки так, чтобы в неё можно было засунуть плёнку и смещать кадры. Для стандартной 35-миллиметровой плёнки нужны вырезы примерно по 40 мм с каждой стороны.

Вырежьте пластину акрила шириной 40 мм и длиной от одного края коробки до другого. Приклейте её на четыре стойки, так, чтобы под неё смог поместиться светодиод и обработайте края мелким напильником или наждачной бумагой, чтобы плёнка не поцарапалась. На одном краю корпуса сделайте фиксатор, который не даст плёнке скручиваться. Его можно сконструировать из ненужной линейки.

Спаяйте электрическую цепь из батареи, переключателя, резистора и светодиодов по этой схеме:

Светодиоды должны равномерно располагаться под пластиной акрила с двух сторон. Положительные контакты должны быть сверху, а отрицательные снизу.

Залейте клеем свободное место под пластиной — необходим для того, чтобы свет распределялся равномерно. Проделайте в корпусе отверстие для переключателя. Если всё сделано правильно, получится такая светящаяся штуковина:

Наденьте крышку с отверстием под камеру и положите сверху смартфон. Запустите приложение камеры.

Лучше использовать приложение, которое умеет делать негативные снимки, но можно снимать в обычном режиме и затем инвертировать цвета в графическом редакторе. После того, как камера сфокусируется, можно приступать к сканированию плёнке, двигая кадр за кадром. Для Android и iOS выпущено приложение LomoScanner, предназначенное для сканирования плёнок в одноимённом устройстве, но оно годится и для самопального сканера.

Этот сканер можно использовать с любым смартфоном. Качество сканирования получается довольно высоким, но конечно же оно во многом зависит от того, какая камера установлена в смартфоне. От смартфона с плохой камерой не стоит ждать приличных результатов, а качественная камера, напротив, позволит добиться результата, сравнимого с дорогим сканером.

CowTech Ciclop: новая модель многофункционального устройства

Цена достигает 160 долларов (в зависимости от того, печатаете ли вы 3D-детали или нет). Компания основана в США. Разрешение готовых изображений достигает 0,5 мм. Максимальный объем сканирования: 200 × 200 × 205 мм. BQ лег в основу комплекта DIY 3Д-сканера для 3Д-принтера. Своими руками можно доработать версию модели до создания изображений в четырехмерном пространстве.

CowTech Engineering использовала фонды, возглавляемые BQ, придавая уникальное значение обновленной модели. Появились возможности:

обзора окружающей среды,
захвата фона,
отображения линз в перевернутом стиле.

Верный движению open source, Cowtech начал кампанию Kickstarter, чтобы собрать деньги для запуска в производство версии оригинала — Ciclop CowTech. Команда поставила высокую цель — собрать 10 000 долларов, но была встречена с удивлением и восторгом, когда сообщество смогло собрать 183 000 долларов. Комплект 3Д-сканера из фотоаппарата и телефона CowTech Ciclop DIY появился на свет.

Приступаем к съемке

Перед началом съемки необходимо поместить сканируемый предмет на какую-нибудь подставку или закрепить на штативе. Его нужно жестко зафиксировать, чтобы объект не перемещался и не болтался на своем основании. Можно, например, закрепить его на подставке кусочком пластилина — причем этот кусочек должен быть достаточно большим, чтобы предмет не перекосило или он не завалился набок во время съемки. Объект лучше всего установить на отдельно стоящем табурете или столе, вокруг которого можно беспрепятственно обойти с камерой в руках.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Так в чем же разница между версией CowTech и BQ DIY?

CowTech Ciclop по-прежнему использует программное обеспечение Horus 3D, так как это фантастический магазин для 3D-сканирования объектов. Различия, однако, заключаются в несколько ином дизайне, на разработку которого команда потратила нескольких дней, чтобы детали могли быть напечатаны в 3D на любом 3D-принтере FDM.

Эти же заготовки можно использовать для разработки устройств своими руками. 3Д-сканеры и принтеры этой компании имеют только небольшой объем сборки, поэтому компания CowTech разработала детали, которые можно распечатать на любом принтере с объемом сборки 115 × 110 × 65 мм, который есть почти во всех 3D-принтерах.

Ciclop от CowTech:

Здесь есть регулируемые держатели лазера.
В CowTech DIY используется лазерная резка акрила.

BQ Ciclop:

Модели используют резьбовые стержни.
Лазерная резка акрила отсутствует.

В этом нет ничего страшного, и сканеры по-прежнему выглядят довольно схожими, но CowTech намеревался только улучшить существующий дизайн, а не реформировать его. CowTech продает готовый к сканированию Ciclop за 159 долларов на своем веб-сайте. В целом это отличный дешевый DIY 3D-сканер, очень эффективный для лазерного триангуляционного 3D-сканирования.

Простейший 3D-сканер на примере смартфона Sony Xperia XZ1 Compact

Делюсь опытом 3D-сканирования и печати бюстов (сувениры). До сих пор 3D сканеры были дорогим и недоступным способом оцифровки, иногда проще отрисовать вручную простую модель. Но что делать, если нужно создать бюст или модель реального объекта? Вот тут и приходят на помощь различные ухищрения в виде оцифровки по фотографиям. А вот в современные смартфоны-флагманы уже давно встраивают подобные функции. В обзоре пойдет речь про приложение 3D Creator для Sony Xperia. Всем привет! Совершенно случайно узнал, что существует достаточно неплохой и недорогой способ для 3D-сканирования. А конкретно — приложение 3D Creator для Sony Xperia XZ1.

Приложение 3D Creator можно скачать свободно, но без смартфона Sony Xperia толку не будет. Программа — это конструктор 3D-моделей, позволяющий из серии снимков с хорошей тыловой камеры сделать 3D модель с относительно невысокой детализацией и пост-обработкой. Я нашел относительно неплохой смартфон Sony Xperia XZ1 Compact, который оборудован лазерным сенсором, подходящим для создания 3D-моделей.

Характеристики:
Бренд:Sony Модель: Xperia XZ1 Compact Процессор: Qualcomm Snapdragon 835, GPU Adreno 540 NFC: Присутствует ОС: Android 8.0 Защита: IP65/IP68 Дисплей: 4.6″ IPS Triluminos Display Corning Gorilla Glass 5 Разрешение экрана: 1280×720 Тыловая камера: 19 Мп (широкоугольная оптика Sony G Lens) стабилизация EIS, лазерный и фазовый автофокус, slo-mo cверхзамедленная съемка 960 кадров в секунду. Диафрагма f/2.0 Sony IMX400 Motion Eye Фронтальная: 8 Мп Sony IMX219PQ (сверхширокоугольный объектив с углом обзора до 120°) Аккумулятор: 2700 мА*ч с поддержкой QC3,0 Интерфейсы: BT 5.0, aptX HD, USB Type-C, Wi-Fi a/b/g/n/ac dual-band, 3G, 4G LTE Дополнительные функции::
приложение 3D-сканирования
Так вот, особенность данного телефона — встроенный лазерный дальномер для работы автофокуса, который в фирменном приложении 3D Creator приспособили для 3D сканирования. В сканировании участвуют акселерометр, лазерный дальномер и тыловая камера.

Есть ряд предустановленных режимов (портрет, бюст, предметное сканирование), а также встроенная обработка (устранение шума и дефектов) и пост обработка (вращение, обрезка и т.п.). В результате получается *.mesh и *.stl для обычного 3D-принтера.

Результат сканирования крайне сильно зависит от освещения, фона (и динамических объектов на фоне), стабильности и точности самого сканирования. Не всегда результат удовлетворительный.

Встроенная обработка снижает шумы, снижает детализацию и сильно замыливает объекты.

Процесс сканирования прост — выбираете жертву объект, выбираете фон (светлый, монотонный, если человек на стуле — то в пустой комнате или на фоне чистой стены).

Предустановленные режимы имеют свои шаблоны сканирования — метки фокуса, направление перемещения и т.п.

Собственно говоря, сам процесс сканирования не сложен — просто вращаете смартфоном по шаблону, стараясь выдерживать радиус, равномерность и т.п. Чем аккуратнее вы делаете и чем ровнее освещение, тем лучше результат. Не всегда получается с первого раза, но есть возможность «пересканироват».

Результат выглядит жутковато — приложение накладывает на объемную модель текстуру фотографии. Получается так еще кунсткамера.

Изначально приложение позиционировалось как «хайповое» для создания анимашек и 3D-коллажей в инстаграмм и прочие соцсети. С возможностью заказать печать в магазине. Но… приложение позволяет сделать экспорт исходной *.mesh модели, а также получить готовый *.stl-файл для печати.

При экспорте получаем архив с результатами сканирования. Состав файла: *.mesh облако точек и текстуры в jpg.

Но есть отдельная опция генерации *.stl-файл, который можно загрузить в любой слайсер 3D-принтера. На скриншоте результат сканирования бюста. Принтер предлагает его печатать 1:1.

Результат печати на фотополимерном принтере

Детализация, конечно, так себе. Под покраску пойдет.

Подобные фигурки подойдут, например, в качестве сувенира-шаржа, например, если раскрасить/украсить фигурку, например, париком.

Или «поиздеваться», криповато раскрасив под хеллоуин

Сложные или мелкие предметы, например, резьбу болта, смартфон не сканирует — слишком много шума, который потом вырезается приложением. Равно как и не получается сделать высокую детализацию. Смартфон/приложение 3D Creator подойдут для создания простых фирурок, бюстов, памятных моделей с невысокой детализацией. Часто полученные модели требуют «доработки» — удаления ошибок сканирования. Хотя, если обеспечить условия и «набить» руку, то подобных ошибок будет меньше. Таким образом, можно получить очень простой (и недорогой) 3D-сканер для хобби, для самого сканирования не требуется специальных навыков или программного обеспечения, а сам процесс проходит достаточно быстро. Отснять бюст в среднем 2-3 минуты неторопливого перемещения. Можно и быстрее, если приноровиться. Печать моделей на фотополимерном принтере отняла 2 часа.

Что касается приложения — не запустилось у меня на других смартфонах. Редактирование *.mesh — то еще удовольствие, равно как и правка stl. Забегая вперед, скажу, что на Самсунгах тоже есть подобное приложение и сканер, но 3D Creator на Xperia работает заметно лучше. возможно, в дальнейшем сравню эти функции.

Ссылка на приложение и описание 3D Creator на официальном сайте.

Поворотные станки и столы для создания сканеров

Мобильный телефон оснащен технологией DIY 3D-сканера: фотограмметрия — присутствует технологическая особенность.

Цена: бесплатная печать самостоятельно (хотя материалы будут стоить около 30 долларов США).

Этот 3Д-сканер своими руками будет создать довольно просто. Дейв Кларк, британский производитель, еще до начала старта продаж позаботился о том, чтобы модели могли разбираться. Запчасти пойдут на создание других сканеров.

Это связано с тем, что он основан на фотограмметрии, а не на лазерной триангуляции и совместим с вашим смартфоном! Вы можете скачать файл для 3D-печати, чтобы синхронизовать устройства.

Своими руками 3Д-сканер получится сделать из подручных средств. Нужно только довериться создателям DIY 3D. Простое устройство мгновенно превращает ваш iPhone или Android в 3D-сканер, подключив его к этому проигрывателю. Затем, используя наушники и камеру телефона, делает более 50 фотографий объекта, который будет сканироваться при вращении поворотного стола.

После того как вы взяли эти изображения, вы можете загрузить их в такую программу, как Autodesk ReCap, чтобы превратить фотографии в полноценный 3D-файл.

В целом это фантастический креативный проект и отличный DIY 3D-сканер для людей с ограниченным бюджетом.

Делаем 3D сканер с помощью веб-камеры

Для того чтобы изготовить самодельный 3d сканер, вам понадобится:

качественная вебка;
линейный лазер, то есть приспособление, испускающее лазерный луч (для получения качественного сканирования лучше, чтобы луч был как можно тоньше);
разные крепления, в том числе и угол для калибровки;
специальное программное обеспечение для обработки отсканированных снимков и данных.

Microsoft Kinect 3D сканер

Его стоимость еще ниже — всего 99 долларов (однако больше не продается, хотя Kinect V2 все еще доступен с Xbox One). Лозунг Кинекта» и удиви друзей.

Хотя Microsoft отреагировала на спрос, создав собственное приложение 3D Scan для сканера Kinect, существует ряд сторонних опций, которые могут быть предпочтительнее. К ним относятся:

Skanect, сделанный Occupital, который также продает датчик структуры.
ReconstructMe. Он предоставляет набор инструментов, которые позволяют выполнять 3D-сканирование менее чем за 100 долларов.

Вам будет интересно:Как померить диагональ телевизора: основные способы

Результаты не фантастические, но за такую цену вполне приемлемые. Было доказано, что он уступает традиционным вариантам протограмметрии по качеству, особенно в мелких деталях, например на маленьких моделях, таких как зубы акулы. Тем не менее для начинающих 3D-сканеров это фантастический продукт начального уровня, тем более что у вас уже может быть один для Xbox 360.

Делаем трехмерный сканер из игровой приставки

Kinеct Fusiоn. Создает сверхдетализированные модели, считывая данные с датчиков Kinect.
Skanect. С ее помощью создаются 3D-изображения помещений со всеми предметами, которые в них находятся. Чтобы создать трехмерную модель окружающего пространства, необходимо просто вращать вокруг себя устройство. С целью детализации отдельных объектов необходимо повторно навести камеру на них.