אם אתה רוצה ליצור סורק תלת מימד משלך, הצעד הראשון הוא למצוא מצלמת אינטרנט. אם יש לך את זה, עלות הפרויקט כולו תעלה 40-50 דולר. סריקת תלת מימד שולחנית עשתה צעדים גדולים בשנים האחרונות, אך עדיין יש לה מגבלות גדולות. החומרה של הטכניקה בנויה על בסיס נפח ורזולוציה מסוימים של סריקה. אתה יכול להשיג תוצאות טובות רק אם הנושא שלך עומד בדרישות הצילום וברזולוציה.
איך עובד צילום תלת מימד
Photogrammetry משתמשת בסט של צילומי דו-ממד רגילים שצולמו מכל הכיוונים סביב אובייקט. אם ניתן לראות נקודה על עצם על שלוש תמונות לפחות, ניתן למדוד את מיקומה ולמדוד אותה בתלת מימד. על ידי זיהוי וחישוב המיקום של אלפי או אפילו מיליוני נקודות, התוכנה יכולה ליצור רפרודוקציה מדויקת ביותר.
בניגוד לסורק חומרה, לתהליך זה אין מגבלות גודל או רזולוציה. אם אתה יכול לצלם אובייקט, אתה יכול לסרוק אותו:
- הגורם המגביל בפוטוגרמטריה היא איכות הצילומים ולכן המיומנות של הצלם.
- התמונות חייבות להיות גלויות בבירור וממוקדות בבירור.
- יש למקם אותם גם סביב החפץ כך שכל חלק מהם מכוסה.
ללא סורק תלת מימד, אתה יכול ליצור רק תמונה תלת מימדית של אובייקטים גדולים. לא ניתן לסרוק פריטים קטנים. כדי להבין זאת ביתר פירוט, ננתח את הרעיון של פוטוגרמטריה.
מהי פוטוגרמטריה וכיצד היא משפיעה על הצגת האובייקטים?
פוטוגרמטריה היא המדע של לקיחת מדידות מצילומים, במיוחד כדי לשחזר את המיקום המדויק של נקודות פני השטח. זה יכול לשמש גם כדי לשחזר את נתיבי התנועה של נקודות עיגון ייעודיות על כל עצם נע, מרכיביו, ובקרבה לסביבה.
בקיצור, זה נותן לך את היכולת ליצור רשת תלת-ממדית ממספר תמונות על ידי השוואת קווי דמיון בין תמונות ושילובן במרחב תלת-ממדי.
Photogrammetry קיימת כבר זמן מה, אבל רק כש-Autodesk נכנסה לתוכנית הביטא שלה Memento, הדברים התחילו לעבוד. שמה של Memento שונה ל-ReMake כשזה יצא משלב הבטא. נשמע כמו קסם, נכון? ובכן, זה לא קסם, זו המציאות. כעת כל אחד יכול לבצע סריקה תלת מימדית מבלי לבזבז מאות על סורק. אפילו סורקי תלת מימד בקוד פתוח במחירים נוחים דורשים לא מעט ידע כדי לגרום להם לעבוד כראוי. מכל אחד יכול להשיג את מה שהוא רוצה עם פוטוגרמטריה.
פטפון - השלב השני של יצירת סורק
כל מה שאתה צריך כדי ליצור סורק תלת מימד משלך הוא הטלפון החכם שלך, אוזניות כלולות ונגן. כך זה עובד: מסובבים את הארכובה, ובכל סיבוב מלא של הפטיפון, מצלמת הטלפון מופעלת על ידי עוצמת הקול של האוזניות 50 פעמים.
קל! העבר תמונות למחשב שלך ולאחר מכן השתמש ב-Autodesk ReMake כדי לעשות פלאים. זה מדהים, אבל לא רק שהוא טוב בחיבור, הוא גם מספק כלים לצבוט את הרשת, לתקן חורים, ליישר, להתכונן להדפסה תלת מימדית או לשמש כצורת מערכת כמשאב תלת מימד למשחקים או עיבודים!
ובכן, בהתחשב בכך שאפל הסירה את שקע האוזניות עבור האייפון 7 ומעלה, ייעשה שימוש בגרסה מעודכנת של יצירת הסורק. הוא מבוסס על העיקרון של עבודה על טריגר למצלמת בלוטות'. זה יחליף את הצורך בשקע אוזניות.
- סריקה פוטוגרמטרית באיכות גבוהה דורשת צילומים באיכות גבוהה של הנושא מכל הזוויות.
- הגישה הקלה ביותר לסריקת דברים קטנים היא לסובב את האובייקט בזמן הצילום.
- כדי לעשות זאת, הסורק משתמש במנוע צעד שנשלט על ידי לוח Arduino.
- הסטפר מסובב את האובייקט בכמות קבועה, ואז נורית האינפרא-אדום נכבית בסדרה מסובכת של הבזקים המדמים את השלט האלחוטי של המצלמה.
מסך תצוגה LCD עם סט של לחצניםמאפשר למשתמש לשלוט ב- Arduino. באמצעות הכפתורים, המשתמש יכול לבחור את מספר הצילומים לסיבוב. סורק עשה זאת בעצמך 3D באיכות גבוהה יכול לעבוד במצב אוטומטי, שבו הוא מצלם תמונה, מקדם את מנוע הצעד וחוזר עליו עד שהוא משלים מהפכה שלמה.
יש גם מצב ידני שבו כל לחיצה על הכפתור מצלמת תמונה, מזיזה את חוגת ההפעלה ומחכה. זה שימושי לסריקת פרטים. הסורק התלת-ממדי מתמקד במסגרת הממסגרת את התמונה.
תוכנה נוספת
כאשר תוכנת הפוטוגרמטריה מזהה תכונה בתמונה, היא מנסה למצוא תכונה זו בתמונות אחרות ומתעדת את המיקום בכל התמונות המופיעות.
- אם האובייקט הוא חלק מאובייקט מסתובב, נקבל נתונים טובים.
- אם התכונה שזוהתה ברקע ואינה זזה בזמן ששאר האובייקט נסרק, זה עלול לשבור את רצף המרחב-זמן, לפחות בכל הנוגע לתוכנה שלך.
יש שני פתרונות:
- אחד מהם מזיז את המצלמה סביב הנושא כדי לשמור על הרקע מסונכרן עם התנועה. זה טוב לחפצים גדולים, אבל הרבה יותר קשה להפוך את התהליך לאוטומטי.
- פתרון קל יותר הוא להשאיר את הרקע ללא נגיעה. קל יותר לעשות זאת עבור חפצים קטנים. הוסף לזה את הימיןתאורה ואתה בדרך לרקע חסר תכונה.
טיפ נוסף הוא חשיפת יתר של התמונות שלך עם עצירה או שתיים. זה מאפשר לך ללכוד פרטים נוספים בצל של הנושא תוך הפרדת הרקע כך שכל אובייקטי הרקע שנותרו ייעלמו ללבן מבריק.
- "ארדואינו". יש לו פינים שאינם מכוסים על ידי מסך ה-LCD, מה שמקל על החיבור.
- SainSmart 1602 LCD Shield שיש לו תצוגה וכמה לחצנים לשליטה בסורק.
- נהג מנוע צעד (Easy Driver).
מנוע הצעד NEMA 17 יסובב את האובייקט הסרוק. עם מנוע צעד גדול (עם דרייבר ואספקת חשמל מתאימים), סורק עשה זאת בעצמך 3D באיכות גבוהה זה יכול להגדיל את הסריקה. 950 ננומטר IR LED מפעיל את המצלמה. כמה דגמים פופולריים של סורקי תלת מימד כף יד מבוססים על עיקרון זה. אתה יכול לחזור על תהליך הבנייה במו ידיך. אנו מציעים מספר אפשרויות לבחירה.
Spinscan מאת טוני באזר: הבסיס של כל הסורקים
בשנת 2011, גאון ההדפסה התלת מימדית טוני באזר הוציא את Spinscan. זהו סורק תלת מימד תוצרת בית בקוד פתוח המבוסס על לייזר ומצלמה דיגיטלית. מאוחר יותר, MakerBot השתמש ברעיונות מ-Spinscan כדי ליצור את הקוד סגור Digitizer Scanner.
FabScan
FabScan התחיל כפרויקט סיום ומאז אומץ על ידי קהילה קטנה שממשיכה לעבוד על שיפור התכונות שלה. FabScan פועל כמו סורקי לייזר רבים אחרים, אך נעזר במארז מובנה המסייע באיזון רמות האור, ומונע עיוות בעת סריקה.
VirtuCube
שיטה חלופית לסורקי לייזר היא סורק האור המובנה. באמצעות מקרן פיקו במקום לייזר, ניתן ליצור את VirtuCube בקלות עם כמה חלקים מודפסים ואלקטרוניקה בסיסית. ניתן להניח את כל המערכת הזו בקופסת קרטון כדי למנוע ממקורות אור אחרים לגרום לשגיאות הדפסה.
שני סורקי לייזר חדשים ומלהיבים בקוד פתוח כבר שוחררו: The BQ Cyclop ו- Murobo Atlas.
BQ - מערכת סריקת לייזר
חברת האלקטרוניקה הספרדית BQ הכריזה על סורק Cyclop 3D ב-CES. Cyclop משתמשת בשתי רמות קו לייזר, מצלמת רשת USB רגילה ובקר Arduino מותאם אישית של BQ. BQ כתב את אפליקציית הסריקה שלו בשם Horus. בעוד שדיווחים אומרים ש-Cyclop עדיין לא זמין, BQ אומר שזה יהיה מאוחר יותר השנה.
"אטלס" הוא פרויקט מפותח שדורש שיפורים
סורק התלת-ממד של Murobo מחפש כעת כספים בקיקסטארטר. כמו Spinscan, Digitizer ו-Cyclop, Atlas משתמש במודולי קו לייזר ומצלמת אינטרנט כדי לסרוק אובייקט על פלטפורמה מסתובבת. Atlas מחליף את Arduino Raspberry Pi כדי לשלב שליטה ולכידה במכשיר. כמו סייקלופ, יוצר אטלס מבטיח שזה יהיה פרויקטקוד פתוח. הסטים של 129$ אזלו, אבל חלקם נשארו במחיר של 149$ ו-$209.
בשנת 2019, החברה שואפת להשיק סורק תלת מימד מבוסס סמארטפון שלא רק יציג נראות ברקע, אלא גם יבנה מיקוד בעת צילום תמונה. באמריקה, חידושי עשה זאת בעצמך הם מדהימים. אם אינך יודע כיצד ליצור סורק תלת מימד, השתמש בגרסה הלא גמורה של אטלס. ישנה פונקציונליות ברורה למדי, והמפתחים צריכים רק להבהב את המכשיר ולהבטיח את פעולת הפונקציות האלה שהם רוצים לראות כתוצאה מכך.
CowTech Ciclop: דגם חדש של מכונה רב-תכליתית
המחיר מגיע עד $160 (תלוי אם אתה מדפיס חלקים תלת-ממדיים או לא). החברה ממוקמת בארה"ב. הרזולוציה של תמונות מוגמרות מגיעה ל-0.5 מ"מ. נפח סריקה מקסימלי: 200 × 200 × 205 מ"מ. BQ היווה את הבסיס של ערכת סורק תלת מימד עשה זאת בעצמך למדפסת תלת מימד. במו ידיך, אתה יכול לשנות את גרסת המודל כדי ליצור תמונות במרחב ארבע-מימדי.
CowTech Engineering מינפה קרנות בהובלת BQ כדי לתת ערך ייחודי למודל המעודכן. הזדמנויות חדשות:
- ביקורת סביבתית,
- לכידת רקע,
- תצוגת עדשה בסגנון הפוך.
נאמנה לתנועת הקוד הפתוח, Cowtech השיקה קמפיין קיקסטארטר כדי לגייס כסף להשקת גרסת הפקה של המקור, Ciclop CowTech. הצוות קבע יעד נעלה של גיוס $10,000 אך נתקל בהפתעה ושמח כשהקהילה הצליחה לגייס 183,000 דולר. נולדה ערכת מצלמה וסורק טלפון של CowTech Ciclop עשה זאת בעצמך.
אז מה ההבדל בין גרסת CowTech לגרסת BQ DIY?
CowTech Ciclop עדיין משתמש בתוכנת Horus 3D מכיוון שהיא חנות נהדרת לסריקת אובייקטים בתלת-ממד. ההבדלים, לעומת זאת, טמונים בעיצוב מעט שונה, שהצוות הקדיש מספר ימים לפיתוחו כך שניתן יהיה להדפיס את החלקים בתלת-ממד בכל מדפסת תלת-ממד FDM.
ניתן להשתמש באותם החסר כדי לפתח מכשירים במו ידיכם. לסורקי ומדפסות התלת מימד של החברה יש נפח בנייה קטן בלבד, ולכן CowTech עיצבה חלקים שניתן להדפיס בכל מדפסת בנפח בנייה של 115×110×65 מ מ, שנמצא כמעט בכל מדפסות התלת מימד.
Ciclop מאת CowTech:
- יש כאן מחזיקי לייזר מתכווננים.
- CowTech עשה זאת בעצמך משתמש באקריליק בחיתוך לייזר.
BQ Ciclop:
- דגמים משתמשים במוטות הברגה.
- אין אקריליק חיתוך בלייזר.
אין עניין גדול, והסורקים עדיין נראים די דומים, אבל CowTech התכוונה רק לשפר את העיצוב הקיים, לא לתקן אותו. CowTech מוכר Ciclop מוכן לסריקה ב-$159 באתר האינטרנט שלהם. בסך הכל מדובר בסורק עשה זאת בעצמך תלת מימד בזול ויעיל מאוד לסריקת תלת מימד בטריאנגולציה בלייזר.
מכונות רוטריות וטבלאות ליצירת סורקים
- טלפון ניידמצויד בטכנולוגיית סורק 3D עשה זאת בעצמך: פוטוגרמטריה - תכונה טכנולוגית קיימת.
- מחיר: הדפסה חינם בעצמכם (אם כי חומרים יעלו בסביבות $30).
- יהיה די קל ליצור את הסורק התלת-ממד הזה בעצמך. דייב קלארק, יצרן בריטי, דאג שניתן יהיה לפרק את הדגמים עוד לפני תחילת המכירות. חלקי חילוף ישמשו לבניית סורקים אחרים.
זה בגלל שהוא מבוסס על פוטוגרמטריה, לא טריאנגולציה בלייזר, והוא תואם לסמארטפון שלך! אתה יכול להוריד את הקובץ הניתן להדפסה בתלת-ממד כדי לסנכרן מכשירים.
במו ידיך, ניתן ליצור סורק תלת מימד מאמצעים מאולתרים. אתה רק צריך לסמוך על היוצרים של DIY 3D. מכשיר פשוט הופך מיידית את האייפון או האנדרואיד לסורק תלת מימד על ידי חיבורו לנגן זה. לאחר מכן, באמצעות אוזניות ומצלמת טלפון, הוא מצלם למעלה מ-50 תמונות של האובייקט, שייסרקו עם סיבוב הפטיפון.
לאחר שצילמתם את התמונות האלה, תוכלו לטעון אותן לתוכנית כמו Autodesk ReCap כדי להפוך את התמונות לקובץ תלת-ממדי מלא.
בסך הכל זהו פרויקט יצירתי פנטסטי וסורק עשה זאת בעצמך 3D נהדר עבור אנשים עם תקציב.
סורק תלת-ממד של Microsoft Kinect
זה אפילו נמוך יותר ב-$99 בלבד (אבל כבר לא נמכר, אם כי Kinect V2 עדיין זמין ב-Xbox One). הסלוגן של החברה הוא: צור סורק תלת מימד משלך מ-Kinect והפתיע את החברים שלך.
למרות שמיקרוסופט הגיבה לדרישה ביצירת אפליקציית סריקה תלת-ממדית משלה עבור סורק ה-Kinect, ישנן מספר אפשרויות של צד שלישי שעשויות להיות עדיפות. אלה כוללים:
- Skanect, תוצרת Occupital, שמוכרת גם חיישן מרקם.
- ReconstructMe. הוא מספק סט כלים המאפשרים לך לבצע סריקה תלת-ממדית בפחות מ-$100.
התוצאות לא פנטסטיות, אבל במחיר כזה זה די מקובל. הוכח שהוא נחות מהפרוטוגרמטריה המסורתית באיכותה, במיוחד בפרטי פרטים, כמו בדגמים קטנים כמו שיני כריש. ובכל זאת, עבור סורקי תלת מימד מתחילים, זהו מוצר פנטסטי לרמת כניסה, במיוחד מכיוון שאולי כבר יש לך אחד ל-Xbox 360.
לפני יצירת סורק
יש הרבה מצלמות שבהן אתה יכול להשתמש. כמובן, כדי לדעת איך לעשות סורק 3D מהטלפון שלך במו ידיך, אתה צריך לחשב מה צריך בשביל זה. אם אתה מתכנן להשתמש ב-Pi Scan כדי לשלוט במצלמות שלך, עליך להשתמש ב-Canon PowerShot ELPH 160. אבל אם אתה משתמש בכל הגדרה אחרת, הנה כמה המלצות כלליות למצלמה:
- כמה מגה פיקסל אתה צריך? מדוד את הפריטים שאתה עומד לסרוק. כוון לגודל הממוצע הגדול ביותר (אל תבחר את החריגים הגדולים ביותר). לדוגמה, רוב ספרי הלימוד הם בגודל 22.86×27.94 ס"מ. כעת תכפיל את הגודל הזה ב-PPI (פיקסלים לסנטימטר) שאתה מתכוון ללכוד. 300-זהו מינימום בטוח, אם כי אתה לא יכול להשתבש אם אתה תופס יותר. אז, בדוגמה שלנו - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. אנחנו צריכים תמונה של לפחות 2700 × 3300=8,910,000 פיקסלים, או בערך 9 מגה פיקסל.
- איזו שליטה אתה צריך? אם אתה רק סורק ספר בודד, או שאתה סורק רק פריט עבור התוכן האינפורמטיבי שלו (בניגוד לניסיון לתפוס את המראה האמיתי), אתה לא צריך צילומים טובים במיוחד. אם הגדרות התאורה או המצלמה משתנות מצילום לצילום, עדיין תקבלו תוצאות טובות.
- מהירות תריס - צמצם ISO של איזון לבן.
- פלאש הפעלה/כיבוי. כל עיבוד תמונה מותאם אישית (חידוד, שיפור צבע וכו').
- פוקוס (באופן אידיאלי היכולת לנעול מיקוד).
- פיצוי חשיפה.
- הגדלה - רוב מכשירי ה-DSLR מאפשרים את כל סוג השליטה הזה; למצלמות קומפקטיות, רק מצלמות Canon Powershot התומכות ב-CHDK. הם מאפשרים לך לשלוט בכל הפרמטרים האלה.
הרבה תלוי בתקציב. סורקים נמכרים באותו מחיר כמו מצלמות. אם אתה רוצה לעשות הכל בעצמך, אז התקציב מוגבל. שימו לב לפלח הזול של שוק האופטיקה והחלפים.
- הקושי הראשון שנתקל בבניית סורק לייזר תלת מימדי הוא למצוא פלטפורמה מסתובבת. יחד עם זאת, יש לשלוט בו רק בעזרת MatLab. במקום לבזבז הרבה כסף או זמן, אתה יכול לקנותמנוע צעד 28BYJ-48-5V עם לוח מודול בדיקת כונן ULN2003.
- לאחר מכן, הדבק את הפלטפורמה לציר מנוע הצעד והנח אותה בחריץ שבתוך המחזיק. הפלטפורמה צריכה להיות צמודה עם ה"שיש", אך שימו לב שככל שהיא זולה יותר, כך קטרים לא עקביים יותר שיכולים לגרום לדברים לא להיות מפולסים.
- אם יש לכם שיטה לקבלת סיבוב מדויק שניתן לשלוט ב-Mat Lab, הגדר את המצלמה בכל מרחק וגובה, וכן את קו הלייזר משמאל או ימין למצלמה ולפטפון. זווית הלייזר צריכה להיות אופטימלית כדי לכסות את רוב הפטיפון, אבל שום דבר לא צריך להיות מדויק, אנחנו נטפל בהפרש קנה המידה של הדגם בקוד.
- החלק החשוב ביותר לתפעול תקין הוא כיול המצלמה. באמצעות ערכת הכלים לראייה ממוחשבת של MatLab, תוכל לקבל את אורך המוקד המדויק והמרכז האופטי של המצלמה בדיוק של 0.14 פיקסלים.
שים לב ששינוי ברזולוציית המצלמה ישנה את הערכים של תהליך הכיול. הערכים העיקריים שאנו מחפשים הם אורך המוקד, נמדד ביחידות פיקסלים, וקואורדינטות הפיקסלים של המרכז האופטי של מישור התמונה.
לרוב המצלמות הקומפקטיות הזולות אין ממשק תוכנה. ניתן להפעיל אותם רק ידנית או מכנית. אבל צוות של מתנדבים פיתח תוכנה המאפשרת לך לשלוט מרחוק ולהגדיר מצלמות קומפקטיות של Canon. תוכנה זו נקראתCHDK.
- CHDK מוריד לכרטיס ה-SD, שמוכנס לאחר מכן למצלמה.
- כשהמצלמה מופעלת, CHDK מופעל אוטומטית.
- מכיוון ש-CHDK לעולם לא מבצע שינויים קבועים במצלמה, אתה תמיד יכול פשוט להסיר את כרטיס ה-CHDK SD הייעודי לתפעול רגיל של המצלמה.
CHDK הוא תנאי מוקדם הכרחי עבור בקרי התוכנה המפורטים להלן. הבקרים פועלים על מחשב PC או Raspberry Pi ומתקשרים עם תוכנת CHDK הפועלת על המצלמות באמצעות USB. כאשר משתמשים בסוגים אחרים של מצלמות זולות, אפשרות הבקרה היחידה היא סוג של הפעלה מכנית או ידנית דרך תוכניות ההתקנה כפי שמוצג לעיל.
