3d сканер своими руками: выбор материалов, пошаговая инструкция

Убрать лишнее

Как показывает практика, при съемке в кадр попадают сторонние предметы, не относящиеся к нужному объекту. Программа позволяет избавиться от них до печати. Чаще всего получившаяся 3D-модель включает основу, на которой находился предмет при съемке. Чтобы очистить модель, нужно, запустив ReMake, выбрать инструмент lasso. Затем, удерживая левую кнопку мыши, выделяется ненужная область и нажимается delete на клавиатуре.

Иногда полностью убрать ненужные детали не получается. Инструмент lasso захватывает области на самом объекте. Во избежание этого с помощью правой клавиши мыши выбирается режим isolate selection (изоляция) и отмечается область, которую следует удалить с помощью инструмента lasso. Затем необходимо выйти из режима isolate selection, кликнув на соответствующую иконку. Модель почти готова для печати.

Программное обеспечение позволяет автоматически проверить модель на ошибки. Для этого нужно кликнуть по иконке 3D Print. Затем появится окно с предложением проанализировать объект на предмет ошибок. Пользователю остается только выбрать ответ Yes. Обработка данных займет от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от размера и сложности объекта.

Лист белой бумаги при съемке помог отсечь фонИзбежать огрехов из-за спешки
не удалосьСканирование с помощью телефона

В случае обнаружения ошибок на экране появится соответствующее окно, содержащее сообщение Unable to 3D print. Use analysis tools to fix the model (3D-печать невозможна. Используйте инструменты анализа для отладки). Далее нужно нажать кнопку Fix.

Появляется окно анализа, где выводятся данные о количестве «битых» ячеек. Также показывается их расположение на модели. Далее можно нажать кнопку Fix и отладить проблемные области одну за другой или же нажать кнопку Fix all holes, тогда программа преобразует все неправильные ячейки сразу. Различные инструменты программы позволяют вручную сгладить поверхность, удалить или добавить элементы. Для тех, у кого есть навык работы со снимками в Photoshop, редактирование модели в ReMake не должно вызвать трудностей.

Возможен ли импорт отсканированной модели напрямую в 3D-принтер?

Важно определиться с понятием импорта отсканированной модели напрямую в 3D-принтер. 3D-сканер является лишь высокоточным сенсором сбора данных о геометрии детали

Роль рекордера и обработчика данных выполняет ПК. После сканирования сразу с ПК можно отправлять отсканированную деталь на печать при условии ее пригодности к печати, конечно. Об этом ниже.

Готовую отсканированную модель можно отправить сразу на 3D-печать в виде STL-файла. Если деталь оцифрована не полностью, то с большой долей вероятности при слайсинге (нарезке на слои) поверхностей, отсканированных с пробелами, появятся искажения, и печать может выйти некачественной. Во многом это зависит от 3D-принтера и ПО. Поэтому я бы рекомендовал отсканировать модель по возможности полностью или закрыть пробелы и исправить ошибки программно (например, в программном обеспечении Materialise Magics) в самой модели до печати. 

Если вы не смогли отсканировать какие-то элементы – предположим, глубоко расположенные поверхности в отверстии, – вы можете закрыть отверстия в 3D-модели, опять же, с помощью программного обеспечения для аддитивного производства Magics и избежать ошибок при печати. Такой пример я уже приводил выше.

Сохранить/выгрузить модель для 3D-печати можно прямо с 3D-сканера через его ПО. 3D-принтеры, как правило, требуют полигональную модель для слайсинга и послойного воспроизведения.

Благодарим вас за интерес к 3D-сканированию и готовы ответить на ваши вопросы! Пишите нам и следите за публикациями в блоге.

Статья опубликована 28.08.2020 , обновлена 30.11.2022

3D канирование – процесс, которому подвластно все

С чисто физической точки зрения, 3d сканирование представляет собой процесс, в ходе которого поверхность объекта подвергается анализу, затем считывается специальным устройством и преобразовывается в цифровую форму.

При этом формат 3D позволяет получить и сохранить трехмерную модель сканируемого объекта. Иначе говоря, объемная геометрическая форма любого физического предмета с абсолютной точностью отображается в его скан-копии.

С точки зрения инженеров-технологов, 3D сканеры — это устройство для получения пространственных моделей высокого качества.

С точки зрения потребителя, 3D сканеры — это лучшая из существующих возможностей создать любое количество копий любых объектов, особенно объемных и рельефных, что до сих пор, при использовании традиционных средств, казалось невозможным.

Достаточно минимальной обработки результатов 3d сканирования, и цифровые модели реальных объектов можно не только увидеть на компьютерном мониторе, но и получить их вполне осязаемую копию с помощью 3D принтера.

Результат 3d сканирования детали

Как сшиваются части модели при использовании стационарного 3D-сканера?

При одной установке на поворотном столе стационарного сканера участки захваченной в разных ракурсах геометрии сшиваются автоматически, поскольку деталь не сдвигается относительно стола при его повороте и захвате ракурсов-участков геометрии детали. А после переустановки модели производится сшивание уже промежуточных сканов по характерным особенностям геометрии, которые могут быть выделены на двух полученных сканах с разных установок.

После того, как были выделены характерные точки сканов с двух установок, программа по очень большой выборке два этих участка геометрии сшивает с высокой точностью, при этом показывая ошибку совмещения, которая при этом неизбежно возникнет. Но для этого нужно указать некие характерные особенности геометрии, присутствующие на обоих сшиваемых в пару сканах: царапину, которую захватил сканер, или заусенец, или несимметрично расположенные отверстия. Если деталь идеально осесимметричная, скажем, вал, но его нужно сканировать с двух установок – такое бывает, – то вам, может быть, нужно просто наклеить позиционную метку или закрепить кусок пластилина на модели, и потом использовать его как ориентир. А отверстие, которое вы получите после вырезания со скана этого куска пластилина или метки, можно даже не закрывать, поскольку при обратном проектировании все равно останется большая выборка данных с 3D-сканера, описывающих эту цилиндрическую поверхность.

Если вам нужно сразу печатать модель, сделав ее герметичной, программа Geomagic Design X и даже ПО ezScan, идущее в комплекте с 3D-сканерами Solutionix, позволяет закрывать отверстие. Если это делается программно в полигональной модели без построения параметрической, отверстие может быть очень точно закрыто по образующей, например, цилиндра, и этот кусок пластилина не будет представлять проблем. Такой прием используется для сканирования, сшивания деталей без особенностей геометрии. При наличии особенностей геометрии программа будет по очень большой выборке сшивать два скана, подгоняя их взаимное расположение, поскольку вы должны сканировать так, что площадь перекрытия двух сканов с двух установок будет очень большая, что обеспечивает большую выборку данных для совмещения.

Описанные здесь принципы сшивания сканов, приемы сканирования симметричных объектов, например, вырезание со скана ориентира в виде куска пластилина или позиционной метки, актуально и для процесса сканирования ручными 3D-сканерами, кроме тех, что связаны с автоматическим поворотным столом.

Столик, пружины, стекло, концевики

Платформа, на которой будет расположена 3D-модель, должна иметь обязательный подогрев. Температуры тут доходят до 100 – 110 градусов по Цельсию в зависимости от типа пластика.

Самый доступный и проверенный временем вариант – MK2 размером 214 х 214 мм. Не забудьте приобрести пружины для столика (нужно 4 штуки). С ними намного легче выставлять уровень сопла.

Сверху столик накрывают обычным стеклом толщиной 3-4 мм. В идеале – зеркалом. Размеры 200 х 200 мм с небольшими скосами по краям для крепежа винтов. Цена вопроса у стекольщика – около 60 рублей, везти из Китая нет смысла.

Концевые выключатели — специальные механические кнопки, которые будут ограничивать размеры стола и «пояснять» электронике где конец рабочей области принтера. Как вариант, недорогие KW12-3. Нужно 3 штуки (по одному на каждую ось).

Что такое фотограмметрия и как она влияет на отображение предметов?

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.

Интересует процесс и способы построения твердотельной модели.

Получив в результате сканирования полигональную модель, вы импортируете ее в программное обеспечение, например, в
.

Далее вы, определив, где у вас геометрические примитивы в виде цилиндров, сфер, конусов, торов, плоскостей и т.д. (они распознаются в автоматическом режиме программой Design X), простраиваете их в программном обеспечении методами, хорошо известными из CAD-систем: вытягивание-вращение, вытягивание-вырезание, вытягивание по траектории, обрезание поверхности. Таким образом вы получаете параметрическую твердотельную CAD-модель.

Программное обеспечение 3D-сканеров (VXelements у Creaform, ezScan у Solutionix и пр.), как правило, имеет функцию оптимизации сетки. Однако более широкие возможности предоставляет ПО Geomagic или программные продукты компании Materialise для подготовки моделей к 3D-печати.

Если у вас плоскость или большой радиус кривизны поверхности, то в этом месте сетка будет более грубой без потери точности, поскольку большой радиус кривизны ближе к плоскости. На тонких кромках сканер автоматически делает шаг сетки мельче, и предельно маленький шаг сетки, если взять в качестве примера стационарные сканеры Solutionix D700 и C500, будет равен 28-29 микрон. Но на тонких кромках, если рассмотреть модель и померить расстояние, я видел, расстояние между точками может быть еще меньше. То есть сканер, используя данные, уточняет сетку на тонких кромках, делая ее более частой. Таким образом, результирующая сетка получается в некоторых местах даже с меньшим шагом, чем заявлено в характеристиках сканера.

Приведем пример построения твердотельной модели крыльчатки в Geomagic Design X. Поверхность крыльчатки ограничена некой параметрической поверхностью. Ее можно получить, во-первых, автоматическим подгоном по сетке параметрической поверхности – такая функция есть в Design X.

Во-вторых, мы можем построить по сетке как по 3D-ориентиру несколько сечений лопатки и через них провести также параметрическую поверхность, которую мы будем использовать для построения твердого тела между сечениями лопатки. Это можно сделать как в полуавтоматическом, так и в ручном режиме. В последнем случае поверхность между сечениями создается автоматически, но сечение лопатки, которое мы хотим создать, выбирается вручную.

В Geomagic Design X есть и полностью автоматическая функция – автоповерхность, когда весь 3D-скан покрывается участками параметрических поверхностей, но при этом у вас почти не будет геометрических примитивов, поскольку программа использует автоматическую подгонку. Применение этой функции не всегда эффективно, оптимальное решение – это человеческое участие. Все зависит от конкретной задачи. Обратитесь к нам в iQB Technologies, и мы разберемся, как лучше решить вашу задачу.

Итак, созданная в результате 3D-сканирования полигональная модель импортируется в программное обеспечение Geomagic Design X, затем полученные примитивы можно импортировать в SolidWorks. Другая возможность – уже построенное в Geomagic твердое тело можно напрямую импортировать в SolidWorks в редактируемом параметрически виде, с деревом построения. Также есть плагин Geomagic for SolidWorks, позволяющий строить CAD-модель по облаку точек прямо в SolidWorks, расширяя тем самым его функционал по работе с облаками точек. Такие подходы к решению задач обратного проектирования позволяют выбрать оптимальное решение для каждой задачи.

3D сканирование: новая эпоха в дизайне интерьера

Использование 3D сканирования с последующим созданием копий декоративных элементов для применения в интерьере открыло дизайнерам совершенно новые возможности и горизонты.

Отсутствие ограничений, простота и доступность 3D сканирования позволяют создать абсолютно эксклюзивный интерьер за минимально короткий промежуток времени. При этом, отсканированный объект можно воплощать в любых вариантах: изменить цвет или материал,  поменять местами детали или наоборот, совместить элементы объектов разного происхождения.

Аналогичным образом, возможности 3D сканирования используются в проектировании зданий и помещений. При желании, можно легко воссоздать любую архитектурную конструкцию — хоть виллу, хоть дворец. Или же обеспечить общий архитектурный стиль всем помещениям в здании, применив копии декоративных элементов, созданных путем 3D сканирования.

Трехмерные чертежи, используемые в производстве, позволяют максимально сократить не только временные, но и материальные затраты, так как избавляют от необходимости использовать ручной труд, как это было раньше. Теперь всю необходимую работу выполняют фрезерные станки с программным управлением.

Лепнина и резьба по дереву, уникальная старинная мебель и ювелирные украшения, знаменитые скульптуры и статуи, колонны и бетонные декорации, раритетные вазы и музейная посуда — точные копии всех этих предметов искусства, становятся доступными нам и в повседневной жизни, благодаря использованию 3D сканирования.

Как на основе Arduino сделать 3D сканер

В статье речь пойдет о том, как своими руками можно сделать 3D сканер на основе контроллера Arduino. Эта самоделка является аналогом известного лазерного сканера FabScan, который разработал Франциск Энгелманн. В качестве бокса для такого сканера автор использовал МДФ, что касается начинки, то она также немного отличается от оригинала. Оригинальной является программа для Arduino, она была взята с оригинального проекта.

Материалы и инструменты для создания сканера:

— 4 листа МДВ 600Х300 мм, толщина 5 мм (они нужны для создания корпуса); — шаговый двигатель (NEMA 17 на 200 шагов); — драйвер для шагового двигателя L298N; — модуль лазера мощностью 5 мВт (используется от производителя Red Line); — для питания устройства нужен источник 12 В — 2 А; — веб-камера модели Logiteck C270.

В оригинальной самоделке используется драйвер шагового двигателя A4988, а что касается шагового двигателя, то это также NEMA 17. В остальном элементы самоделки точно такие, как и в оригинальной версии.

Процесс изготовления сканера:

Шаг первый. Делаем корпус

Весь процесс создания корпуса для сканера можно увидеть на фото. Самое главное в этом деле — точность. Модуль лазера шаговый двигатель и веб-камера должны находится четко на нужных местах, в соответствии с проектом.Шаг второй. Подключаем электрооборудование

Есть два способа подключения оборудования, это с шилдом и без него. Рассмотрим подробнее каждый из этих вариантов.

Подключение без шилда

Если принято решение собирать устройство без использования шилда, то выводы шагового двигателя L298 подключаются к контактам Arduino под номерами 10, 11, 9, 8. В принципе, можно использовать и другие контакты, но при этом нужно будет вносить изменения в скетч. Что касается модуля лазера, то его нужно подключить к пину А4 на контроллере Arduino. После этого можно будет подключать USB-кабель и питание.

Подключение с шилдом

Нужно установить шилд FabScan на Arduino. Что касается драйвера шагового двигателя, то его нужно установить на рельсы, которые для этого предусмотрены. Контакты шагового двигателя подключают к соответствующим контактам на шилде. Модуль лазера нужно подключить к пину А4 на Arduino. Вот и все, после этого подключается питание и USB-кабель.

Шаг третий. Установка скетча

Теперь нужно скачать и установить официальный скетч для FabScan. Чтобы прошить Arduino, нужно скачать плагин Codebender и затем нажать кнопку «Run on Arduino». При этом скетч можно будет установить прямо через браузер с официального сайта.

Если не использовался шилд, то нужно нажать кнопку Edit и затем добавить такие строки: Показать / Скрыть текст

#include const int stepsPerRevolution = 200; // измените этот параметр, чтобы настроить количество шагов на поворот вала вашего шагового мотора

Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11,8,9); Замените функцию step():

void step() {

myStepper.setSpeed(1);

myStepper.step(1);

}

Шаг четвертый. ПО для сканера

Для установки программы нужно скачать образ «FabScan Ubuntu Live DVD», после установки появится программное обеспечение FabScan.

В программе нужно произвести некоторые настройки:

— сперва нужно выбрать SerialPort; — далее выбираем Camera; — после этого File — Control Panel; — затем жмем detect laser и выбираем «enable» (при этом ставить никаких объектов перед лазером не нужно); — ну а теперь жмем «Fetch Frame», при этом синяя горизонтальная линия должна касаться нижней части вращающегося стола. Желтая линия должна быть по центру стола. Если камера будет установлена неправильно, то изображение будет плохого качества.

Вот и все, программа настроена. Теперь можно ставить в сканер какой-то объект, и после этого нажимаем кнопку Start Scan.

Шаг пятый. Сохраняем изображение

После того как сканирование объекта будет завершено, изображение можно будет сохранить в формате .pcd или же .ply. Еще можно сохранить в формате stl, но это уже зависит от используемой платформы. Чтобы открыть объект, который был сохранен ранее, нужно выбрать File — OpenPointCloud. В заключении объект обрабатывается в MeshLab. После этого его можно будет распечатать на 3D принтере. Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Перед тем, как отдать свои кровные

Первое предупреждение — будет непросто. Самостоятельная сборка 3D-принтера требует усидчивости и терпения. Я буду счастлив, если у вас все будет получаться с первого раза, но, по собственному опыту скажу, что без ложки дегтя в 3D-печати не бывает.

Перед покупкой комплектующих для самостоятельного построения принтера сразу же хочу отметить, что для нас самое важное — максимально ужатый бюджет. И дело не совсем в экономии

Лично мне бы очень хотелось, чтобы вы испытали тот восторг, который наступает после печати первой детали на устройстве, которое создано вашими руками

И дело не совсем в экономии. Лично мне бы очень хотелось, чтобы вы испытали тот восторг, который наступает после печати первой детали на устройстве, которое создано вашими руками.

Собирать будем классическую модель Prusa i3. Во-первых, это максимально бюджетный вариант исполнения принтера. Во-вторых, он очень популярен и найти пластиковые детали для этой модели не проблема.

Наконец, апгрейдить эту модель одно удовольствие. Делать это можно бесконечно долго, но главное, видеть заметные улучшения после вложения очередной сотни-другой рублей.

Механика

Под «механикой» мы подразумеваем как статичные, так и движущиеся элементы принтера. От правильного выбора механики напрямую зависит качество моделей, которые он способен будет печатать.

Существует буквально сотни всевозможных модификаций и вариантов исполнения того самого принтера Prusa i3. Вариантов замены комплектующих или их аналогов тьма, поэтому всегда можно что-то изменить или исправить.

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.

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.

Что нужно для создания 3D-сканера

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 в результате сжатия 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.

Направляющие (валы)

На что влияет. Плавность хода сопла, ровность слоев.

Варианты. Направляющих для Prusa i3 нужно ровно шесть штук. По две на каждую ось (X, Y, Z). Размеры следующие:

Общепринятый стандарт для валов 3D-принтера — 8 мм. И гнаться за 10 или 12 мм смысла нет. Вес головы хотэнда не такой значительный, что бы на расстоянии в 370 мм гнуть вал.

Хотя, если у вас есть лишние деньги, можно извратиться и купить 12 миллиметровые валы. Вот только подшипники и подгонка пластиковых деталей потом выйдет дороговато.

Финансовый совет. Перфекционистам на заметку: рельсовые направляющие, конечно же, отличная штука. Но их стоимость даже в Китае откровенно пугает. Оставьте эту модернизацию на будущее.

К слову, валы можно купить как на AliExpress (тут или тут), так и по месту с тех же досок объявлений. Самый доступный вариант — отправиться на блошиный рынок и найти на разборке принтеров и старой оргтехники (МФУ, сканеры) шесть нормальных валов.

Главное, вооружитесь штангенциркулем. Все валы должны быть строго одного диаметра. Цена за штуку получится в районе 60 – 70 рублей.

Цена вопроса: 420 рублей (вариант блошинного рынка).

Для чего нужны

Такое оборудование пользуется востребованностью у многих специалистов: инженеров, дизайнеров, конструкторов, врачей-диагностов (особенно стоматологов). С помощью гаджета они производят оцифровку своих проектов или их элементов, нередко на основе уже созданных компонентов. Такая возможность позволяет оценить состояние той или иной детали, сравнить ее с чертежом, выявить наличие поломок или слабых сторон и вовремя произвести замену. Каковы основные цели применения 3D сканера:

• Обратное проектирование – позволяет воссоздать точную копию какой-либо части от целой конструкции. Необходимо это в случае утери чертежей с параметрами детали, при внесении изменений в нее, для учета всех деформаций и степени износа. Плюс такого метода заключается в быстроте получения результата и его точности.
• Контроль геометрии – это ряд операций, позволяющий проверить и сравнить отсканированную запчасть с ее схемой, не нарушая при этом процессов производства и сразу корректируя все неточности. Такой метод проводит проверку математического, максимально точного соответствия, а это в свою очередь влияет на допуск детали к эксплуатации. Сканер дает возможность быстро и точно проверить крупногабаритные конструкции.
• Визуализация – выводит точное изображение детали на экран, позволяет сохранить ее на электронном носителе, выставить в качестве модели на сайт, в виртуальный музей, презентовать на конференции. При этом есть возможность воссоздать элементов цвете с максимальными подробностями.
• Архивирование – создается точная копия объекта, с которой в дальнейшем можно работать: вносить правки, сверять с оригиналом для анализа и проводить ряд других важных манипуляций.

Виды 3D сканеров

Делится оборудование в зависимости от принципа его работы:

1. Сканер ближнего действия – устройство работает на основе триангуляции. Сканирование объекта происходит с помощью камер и подсветки, в роли которой чаще всего выступает лазер.
2. Дальнее действие – сканирование осуществляется за счет подсчета временного интервала, за период которого происходит прохождение лазерного луча до измеряемой детали.

Конструкции второго типа применяются для измерения больших габаритных сооружений, например, внушительных производственных станков, сооружений и даже зданий. Стоят они весьма дорого, для рядового пользователя они не применимы, т. к. требуют приобретения особых навыков, специальной площадки для проведения измерений.

Восстановление предметов интерьера с помощью 3D сканеров

Использование 3D сканирования приблизило к совершенству выполнение любых реставрационных работ, независимо от уровня сложности. А, главное, теперь стало возможным воссоздание утраченных деталей объектов — скульптурных фрагментов, архитектурных элементов и старинного мебельного декора.

Кроме того, переносные сканеры позволяют не только сохранять в цифровом виде точные модели любых предметов искусства, но и создавать их копии. То есть, теперь создание абсолютной копии любого мирового шедевра актуально и применительно к дизайну интерьера — в производстве мебели, элементов декора и архитектуры.

Трехмерное моделирование в сочетании с другими современными технологическими возможностями способно творить настоящие чудеса. Само по себе 3D сканирование — это только первый, хоть и самый важный шаг на пути к изготовлению твердой копии. Потому что, чтобы получить копию предмета искусства, используются программируемые фрезерные станки.

Если сравнивать традиционные методы создания копий с 3D сканированием, нельзя не отметить особые преимущества революционной технологии 3D моделирования:

1. Абсолютная точность результатов.
2. Бесконтактность сканирования.
3. Минимум затраченного времени.
4. Создание копий любого масштаба.
5. Создание копий любой формы и рельефа.
6. Возможность виртуальной реставрации.
7. Возможность создания 3D архивов, каталогов и даже виртуальных музеев.
8. Возможность замены оригинальных архитектурных и скульптурных композиций на 3D-копии, для защиты от вредного внешнего воздействия.

Перед тем, как создавать сканер

Существует множество камер, которые вы можете использовать. Конечно, чтобы знать, как сделать 3Д-сканер из телефона собственноручно, нужно посчитать, что для этого понадобится. Если вы планируете использовать Pi Scan для управления камерами, то вам следует использовать Canon PowerShot ELPH 160. Но если используете какую-то другую настройку, то вот несколько общих рекомендаций по выбору камер:

1. Сколько мегапикселей вам нужно? Измерьте предметы, которые вы собираетесь сканировать. Стремитесь к наибольшему среднему размеру (не выбирайте самые большие выбросы). Например, большинство учебников размером 22,86 × 27,94 см. Теперь умножьте этот размер на PPI (пикселей на сантиметр), который вы намереваетесь захватить. 300 — это безопасный минимум, хотя вы не ошибетесь, если захватите больше. Итак, в нашем примере — 9 × 300 = 2700. 11 × 300 = 3300. Нам нужно изображение размером не менее 2700 × 3300 = 8 910 000 пикселей, или около 9 мегапикселей.
2. Какой контроль вам нужен? Если вы просто сканируете одну книгу или сканируете предмет только для его информационного содержания (в отличие от попыток запечатлеть фактический внешний вид), вам не нужны очень хорошие снимки. Если освещение или настройки камеры меняются от снимка к снимку, вы все равно получите качественный результат.
3. Скорость затвора — баланс белого апертура ISO.
4. Вспышка вкл/выкл. Любая пользовательская обработка изображений (повышение резкости, улучшение цвета и т. д.).
5. Фокус (в идеале возможность блокировки фокуса).
6. Компенсация воздействия.
7. Увеличение изображения — большинство зеркальных фотоаппаратов допускают весь этот вид контроля; для компактных камер только камеры Canon Powershot, поддерживающие CHDK. Они позволяют контролировать все эти параметры.

Многое зависит от бюджета. Сканеры продаются по той же цене, что и фотоаппараты. Если вы хотите сделать все самостоятельно, значит, бюджет ограничен

Обращайте внимание на доступный сегмент рынка оптики и запчастей

• Первая трудность, с которой сталкиваются при создании трехмерного лазерного сканера, — нахождение вращающейся платформы. При этом ею нужно управлять лишь с помощью MatLab. Вместо того чтобы тратить много денег или времени, можно купить шаговый двигатель 28BYJ-48-5V с платой модуля тестирования привода ULN2003.
• Дальше приклейте платформу к валу шагового двигателя и поместите его в паз внутри держателя. Платформа должна быть на одном уровне с «мрамором», но имейте в виду, что чем дешевле он, тем более несовместимы диаметры, которые могут сделать вещи не ровными.
• Если у вас есть метод получения точного вращения, которым можно управлять в Mat Lab, настройте камеру на любом расстоянии и высоте, а также лазерную линию слева или справа от камеры и от поворотного стола. Угол наклона лазера должен быть оптимальным, чтобы покрыть большую часть поворотного стола, но ничто не должно быть точным, мы будем обрабатывать разницу в масштабе модели в коде.
• Самая важная часть для правильной работы — это калибровка камеры. Используя набор инструментов для компьютерного зрения MatLab, можно получить точное фокусное расстояние и оптический центр камеры с точностью до 0,14 пикселя.

Имейте в виду, что изменение разрешения камеры приведет к изменению значений процесса калибровки. Основными значениями, которые мы ищем, являются фокусное расстояние, измеренное в пиксельных единицах, и пиксельные координаты оптического центра плоскости изображения.

Большинство дешевых компактных камер не имеют программного интерфейса. Они могут управляться только ручным или механическим запуском. Но команда добровольцев разработала программное обеспечение, которое позволяет дистанционно управлять компактными камерами Canon и настраивать их. Это программное обеспечение называется CHDK.

• CHDK загружается на SD-карту, которая затем вставляется в камеру.
• Когда камера запускается, CHDK запускается автоматически.
• Поскольку CHDK никогда не вносит постоянных изменений в камеру, вы всегда можете просто извлечь специальную карту CHDK SD для нормальной работы камеры.

CHDK является важной предпосылкой для программных контроллеров, перечисленных ниже. Контроллеры работают на ПК или Raspberry Pi и взаимодействуют с программным обеспечением CHDK, работающим на камерах, через USB

При использовании других видов дешевых камер единственным вариантом управления является какой-либо механический или ручной запуск через программы-установщики, как показано выше.

Простейший проектор

Если читатель является обладателем смартфона или планшета с ярким экраном и разрешением, близким к FULL HD, а также мечтает о просмотре фильмов на большом экране, он может попробовать сделать простейший аппарат из коробки, линзы и своего гаджета. Коробка-корпус должна быть в любом поперечном сечении больше гаджета, а линза по диаметру соизмерима с размерами его экрана. Но от ее фокусного расстояния будет зависеть расстояние до экрана. Идея проста:

• в коробке вырезается отверстие под линзу;
• внутрь помещается гаджет, который можно приблизить или отдалить от линзы.

Гаджет устанавливается в оправку, которую удобно перемещать в коробке. Для оправки вполне подходящей заготовкой может служить другая коробка с меньшими размерами. Отражение света от стенок коробок должно быть минимальным. Для этого лучше всего обклеить поверхности черной бархатной бумагой для аппликаций. Либо покрасить черной матовой краской. Вместо краски можно применить густой черный обувной крем. Лучше всего проложить между стенками коробок направляющие, особенно при использовании бархатной бумаги. Они предохранят покрашенные поверхности от протирания.

Вот и весь проектор. Детали его смотрим на изображениях ниже.

Окрашенная коробка-корпус Из коробки с меньшими размерами делаем каретку для гаджета Изображение на экране

Результат, который мы видим на экране, сильно зависит от размеров изображения на нем. Если размер уменьшить, яркость и четкость кадра улучшатся. Качество изображения в этом простейшем проекционном устройстве на уровне «это лучше, чем ничего». Но причина этого очевидна – необходима более высокая яркость источника изображения и дополнительная оптика.