Самодельный сканер для 3d принтера. И подписываемся на наши группы в соц.сетях

Профессиональный сканер очень дорогой и не всегда является необходимой вещью. Нет смысла покупать дорогое устройство, если можно сэкономить, собрав небольшой аналог своими руками.

Материалы и инструменты

1. Качественная веб-камера.
2. Линейный лазер или любое другое устройство, выпускающее лазерные лучи. Помните, чем тоньше луч, тем качественнее получается изображение.
3. Различные крепления.
4. Программное обеспечение для обработки данных.

Важные моменты перед работой

Необходимо правильно использовать устройство, чтобы оно не навредило здоровью человека. Среди основных правил использования можно выделить:

1. Лазер является опасным. Запрещено светить им в людей и животных, особенно в глаза. Есть риск, что он вызовет ожоги сетчатки.
2. Нельзя смотреть на лазер через оптические приборы. Они усиливают функции лазера.
3. Запрещено направлять лазер на бытовую технику и транспортные средства.
4. Не давайте устройство детям.
5. Не следует использовать лазер, если его мощность превышает 5 мВт, поскольку даже отражение такого луча способно причинить непоправимый ущерб здоровью.
6. Купите специальные защитные очки.

Важно! Если не умеете пользоваться лазером, лучше откажитесь от идеи сборки 3d сканера своими руками.

3d сканер своими руками: пошаговая инструкция

Для начала необходимо купить лазерное устройство. Хорошим решение станет модуль, у которого длина волны – 650 нм. Цвет красный. Мощность 5 мВт.

Справка! Если выбирать более мощную конструкцию, вы заплатите намного больше, при этом есть большой риск навредить здоровью. Лучше остановится на лазере с автономным питанием, поскольку это очень удобно.

Если же не получается, следует выяснить параметры питания и создать небольшую обвеску для аккумулятора или батареек. Там же будет находиться кнопка включения и выключения. От обвески будут идти два провода (красный и черный). Первый отвечает за +, а последний за -. Необходимо учитывать характеристики питания и полярность, чтобы устройство не вышло из строя.

Следующий шаг – покупка веб-камеры. Необходимо выбирать устройство, поддерживающее DirectShow (лучше выбрать современное устройство). В большинстве новых моделей есть необходимо драйвера.

Внимание! Также важно, чтобы веб-камера была способна выдать как минимум 30 FPS на расширении 640×480. Можно купить и камеру, характеристики которой будут немного ниже, но и качество уменьшится.

Помните, если расширение и частота кадров высокие, компьютер будет нагружен. Хороший выбор – видеокамера Logitech Pro 9000 или Logitech HDPro Webcam 910. Самый лучший вариант – выбрать черно-белую камеру с CCD-матрицей.

Теперь необходимо решить вопрос с программным обеспечением. Оно необходимо, чтобы перевести плоское изображение в трехмерные модели. Отличный выбор – приложение DAVID-Laserscanner. Оно недавно было обновлено, и некоторые ошибки исправлены. Также нам понадобится программа Microsoft .NET Framework 2.0. Но можно выбрать и более высокую версию. Но помните, что полная версия приложения Laserscanner стоит более 300 евро.

Внимание! Существует и Demo версия, но она не способна сохранять уже готовые модели 3d.

Сначала скачивается и устанавливается программа. Нам нужно открыть папку, где находится утилита, и зайти в каталог Printout. Там ищем файлы для калибровки под формат А3 и А4. Форматы выбираются в зависимости от размера предмета, который нужно сканировать. Но помните, что высота этого объекта приблизительно в два раза ниже, чем высота угла калибровки. Шаблоны необходимо распечатать и согнуть в линии сгиба, подобно книге. Важно, чтобы угол сгиба был 90 градусов, и не менялся. Также листы должны быть ровными. Не перепутайте ориентацию. В распечатках измеряем и запоминаем длину линии, которая подписывается как масштаб (Scale, измеряется в миллиметрах). Ставим объект, который будем сканировать так, чтобы созданный угол был позади него.

Включаем веб-камеру в черно-белый режим. Она должна смотреть прямо на угол. Фиксируем устройство. Запускаем калибровку. Открываем программу DAVID-Laserscanner, и выбираем камеру как источник. Открываем раздел Camera Calibration. Там вводятся измеренные параметры масштаба. Нажимаем Calibrate. Программа может сразу выдать сообщение, об успешности калибровки. Это хорошо. Если сообщение не появилось, камеру необходимо настроить. Отключаем все, что улучшает изображение – автофокус, автоматические настройки яркости.

Справка! Если необходимо сканировать изображение несколько раз, калибровку придется повторять.

Теперь включаем лазер и наводим его на образец. Это нужно, чтобы видеть необходимые части угла калибровки. Вы должны видеть линию лазера и с правой, и с левой стороны и на предмете. Внимание! При сканировании прозрачных предметов возникнут проблемы. Их придется покрывать краской.

Делаем комнату темной (изолируем все источники света). Опять наводим лазер на образец. В идеале, на экране должна быть видна только линия лазера (не видно предмета и угла). Попробуйте подвигать ползунок Exposure, чтобы увеличить или снизить экспозицию.

Теперь начинаем сканирование. Включаем режим отображения глубины через Camera Shows, потом Depth Map. Если поводить лазером вниз или вверх, программа начнет рисовать контуры предмета в пространстве. Если не получается сделать сканирование с первого раза, следует исправить настройки и просто привыкнуть к работе. Для финального сканирования нажимаем Stop и Erase, потом Start. Если получилось качественное сканирование, нажимаем Stop, потом Add to list. Для сохранения копии нажимаем Save As.

Опять нажимаем Stop и Erase. Предмет нужно постоянно переворачивать, пока не остановимся на 360 градусах. Это нужно, чтобы изображение было трехмерным.

Сделать сканер высокого разрешения своими руками несложно. однако необходимо придерживаться все правил, чтобы устройство получилось качественным.

) 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

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

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

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

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.

Привлекательность 3D-технологий для многих обывателей, по причине возможности создать все и вся, а также упрощение процесса прототипирования с ее помощью, стало причиной поиска возможностей удешевить стоимость требуемого оборудования.

Многие сегодняшние «кулибины» поставили перед собой задачу собрать требуемое 3D-оборудование самостоятельно из подручных и доступных по цене элементов, имеющихся в торговой сети, либо в списанном офисном оборудовании.

Таким образом появились в Интернете проекты и советы о том, как можно оказывается собрать 3д сканер собственными руками и затратить при этом не более $30.

Как сделать 3D-сканер самому

Материал необходимый для начала сборки

Что же может потребоваться тому, кто решил испытать себя и свои руки в благом деле - создании 3D-сканера из подручного материала?

Перечень достаточно небольшой и вполне доступный:

• обязательна и очень важна качественная веб-камера, чтобы исключить помехи, которые могут возникать из-за ее низкого уровня;
• линейный лазер – например, лазерный уровень или любое приспособление, испускающее лазерный луч. Причем чем тоньше он будет, тем качественнее будут отсканированные данные;
• потребуются различные крепления, угол для калибровки и еще некоторая мелочь, которая оказывается нужна лишь в процессе сборки;
• естественна потребность в специальном ПО для работы с отсканированным материалом и снимками.

Этапы сборки 3D-сканера

Нужно учесть, что без наличия соответствующего ПО цифровую модель того или иного объекта создать просто невозможно.

При этом нужно учесть, что, например, TriAngles или DAVID-laserscanner , являющиеся базовыми для работы потребуют наличия вращающейся поверхности.

• Первое, что потребуется сделать – это создание калибровочного угла. Для этого распечатывается шаблон, который обязательно входит в комплект программы. Размещается он так, чтобы создать угол в 90°. Распечатывая нужно правильно все отмасштабировать, воспользовавшись калибровочной шкалой, все можно точно измерить и задать полученные параметры в самой программе.
• Калибровка камеры – можно использовать автомат или ручной вариант, что предусмотрено программой.
• Само сканирование потребует размещения предмета в калибровочном углу перед камерой. Нужно добиться, чтобы размещение пришлось точно по центру изображения на экране. Сбоку должны четко определяться элементы от угла калибровки.
• Нужно обратить внимание на настройки, которые имеются у камеры. В них требуется отключить все автокорректировки и установить цвет лазерного луча. При нажатии «Старт» нужно начинать совершать плавные движения кистью, обводя лучом объект со всех сторон. Так проходит один цикл сканирования объекта. Чтобы охватить точки не обработанные в первый цикл изменяется положение лазера – выше или ниже и обеспечивается очередной цикл обработки.
• По окончании всех процессов потребуется остановить сканирование и в программе выбрать режим «Показать в 3D».

Интересным моментом при таком виде сканирования объекта является возможность обойтись и без лазера. Просто потребуется яркий цветовой источник, который обеспечит проецирование на сканированный объект теневую линию.

Только в программе необходимо изменить настройки на соответствующие параметры.

3d сканер своими руками из двух камер

Вариант 3D-сканера с двумя камерами наиболее эффективен, когда требуется высокая точность соответствия оцифровки. Он наиболее прост в применении.

В первом случае с одной камерой вторую заменяет источник структурированного света, что позволяет при точном определении взаимного положения камеры и источника света вычислять необходимые данные по точкам, которые попадают в световую полосу.

3d-сканер с двумя камерами сократит время на эти вычисления и сразу позволит оперировать всеми необходимыми параметрами, получая данные с 2-х камер.

Всем привет, с вами компания 3Dtool .

В современном мире все разработки новых устройств и прототипов проводятся в различных CAD -системах. Все проектирование: как технических изделий, так и дизайнерских произведений происходит в электронном виде. 3D модели для всего на свете - это уже сложившаяся реальность. Именно поэтому для облегчения создания 3D моделей, на рынке появились 3D сканеры.

3D сканеры это устройства которые очень точно создают трехмерную копию любого физического объекта. И сегодня мы расскажем вам о 5 самых лучших 3D сканерах по нашей версии, на которые вам стоит обратить свое внимание.

Это настольный 3D сканер, разработанный компанией Shining 3D . Компания специализируется на производстве 3D сканеров под самые разнообразные задачи. Продажи осуществляются по всему миру.

Для сканирования в данном сканере используется 2 камеры с разрешением 1,3 Мпикс .

В базовую комплектацию 3D сканера входит автоматический поворотный стол. Что образует единый программно-аппаратный комплекс.

Точность сканирования объектов до 0,1 мм.

Также сканер может работать в режиме захвата текстур (т.е. сканировать в цвете).

Существует 2 режима сканирования: автоматический (с поворотным столом) и фиксированный (без поворотного стола).

При работе в автоматическом режиме с помощью поворотного столика, 3D сканер способен сканировать объекты размером до 200х200х200 мм.

Используя функцию фиксированного сканирования, вы можете сканировать большие объекты размером до 700х700х700 мм, но без поворотного устройства.

Сканер EinScan SE сканирует объект, проецируя последовательность белых световых лучей на объект, камеры же в свою очередь улавливают все неровности на поверхности сканируемого объекта, и создают 3D модель в программном обеспечении 3D сканера в режиме онлайн.

• Блок сканирования (камеры и проектор)
• Поворотный столик для сканирования
• Калибровочное поле для первоначальной настройки сканера
• Основание для размещения элементов сканера
• Программное обеспечение на русском языке

• Простота эксплуатации
• Максимально автоматизирован

  Недостатки:

  • Не высокая точность
  • Необходимость использования видеокарты NVIDIA .

    

    Это универсальный, полупрофессиональный, 3D сканер, который подойдет для сканирования объектов от 5 см до 3 метров.

    При сканировании используется принцип Структурированного подсвета.

    3D cканер имеет три встроенные зоны сканирования, благодаря этому, пользователь может оптимально настроить параметры сканирования для объектов разного размера. При необходимости, можно совмещать несколько зон сканирования: например, если на крупном объекте присутствует небольшой участок с мелкими деталями, требующих высокой детализации его можно сканировать зоной №3, в то время как сам объект можно сканировать зоной №1.

    3D сканер RangeVision Spectrum может работать в трёх режимах сканирования:

    • C использованием меток (которые могут быть нанесены как на сам объект сканирования, так и на поверхности вокруг него)
    • Cканирование с использованием поворотного устройства (стола)
    • Cканирование без поворотного устройства и без меток.

      Сканер поставляется с одним комплектом объективов с ручной настройкой для трех зон сканирования

      

      3D RangeVision Spectrum - позволяет получать 3D модели объектов с точностью от 0.04 до 0.12 мм. Подходит в том числе для выполнения инженерных задач, где его точности достаточно.

      

      Отдельно хочется отметить, продвинутое (экспертное) программное обеспечение. Это собственная разработка компании RangeVision . Программное обеспечение входит в комплект поставки 3D сканера, при этом производитель не берет денег за продление лицензии или за обновления. Оно позволяет выполнять как постобработку модели после сканирования, так и очень тонко настраивать сканер под сканируемый объект.

      

      В комплект входит поворотный стол, который позволяет без проблем сканировать небольшие предметы весом до 5кг в автоматическом режиме. Также можно сканировать без поворотного стола объекты до 3 метров.

      Преимущества:

      • Высокое качество сканирования
      • Большой диапазон сканирования от 5 см до 3 м

      • Недостатки:

        • Освоение программного обеспечения потребует времени. Однако по состоянию на 10.07.2018 компания RangeVision выпустила новую версию ПО, которое стало заметно проще.

          

          Это ручной 3D сканер для сканирования объектов от 5 см до 4 метров. Максимальная точность сканирования до 0.05 мм (50 микрон ). Скорость сканирования: 550 000 точек/секунду.

          3D сканер подходит как для сканирования человека, так и для сканирования неживых объектов.

          Сканер имеет следующие режимы работы:

          • Handheld HD Scan (режим ручного сканирования с высоким разрешением). Точность сканирования в данном режиме 0.1 мм. Для сканирования требуются маркеры (поставляются в комплекте). Сканирование в цвете не возможно. Данный режим требуется для решения задач по сканированию объектов больших размеров с высокой точностью в ручном режиме.
          • Handheld Rapid Scan (режим быстрого ручного сканирования). Оптимальным режим для сканирования людей. Точность сканирования 0.3 мм. Сканирование в цвете возможно (при наличии модуля цветного сканирования). Данный режим подходит для быстрого сканирования больших объектов.
          • Automatic Scan (Автоматический режим). Сканирование выполняется с использованием поворотного стола. Точность сканирования до 0.05 мм (50 микрон). Подходит для сканирования небольших объектов в автоматическом режиме.

          

          

          

          4.Fixed Scan (Фиксированный режим). Сканирование происходит с использованием штатива и маркеров. Маркеры хаотично наклеиваются на сканируемый объект. Повороты объекта происходят в ручном режиме или по средством переноса штатива со сканером вокруг объекта. Точность сканирование 0.05 мм (50 микрон).

          

          

          3D сканер Shinig3D Einscan Pro Plus дополнительно может оснащаться следующими модулями: модуль цветного сканирования, индустриальный пакет (штатив и поворотное устройство).

          После сканирования оператор получает файлы в форматах - OBJ，STL，ASC，PLY . Эти форматы подходят для всех существующих 3D принтеров, станков ЧПУ или 3D редакторов. Проблем с совместимостью не будет.

          3D сканер Einscan Pro Plus обладает высокой мобильностью и имеет максимально простое управление. При его создании особое внимание уделялось возможности работы со сканером неподготовленными людьми. Поэтому все процессы у него максимально автоматизированы.

          Программное обеспечение поставляется к комплекте со сканером - бесплатно.

          Преимущества:
          • 4 режима работы
          • Относительно не высокая стоимость
          • Автоматизация процесса
          • Простота использования

            Недостатки:

            • Для работы требуется «игровой» компьютер с видеокартой NVIDIA
            • Для сканирования черных, блестящих, сверкающих объектов требуется покрытие матирующим спреем.

              

              Это 3D сканер на основе структурированной подсветки - идеальный выбор, если необходимо создать 3D модель объекта средней величины в цвете, например: человека, бампер автомобиля.

              Artec Eva - портативный 3D сканер широкого применения, благодаря чему является лидером на рынке профессиональных ручных 3D сканеров. Работа устройства основана на безопасной технологии структурированной подсветки. Это отличное универсальное решение для съёмки любых объектов, включая объекты с чёрными и блестящими поверхностями.

              

              Данный сканер не нуждается в калибровке, т.к. он откалиброван уже с завода.

              Точность сканирования до 0.1 мм. Точность позиционирования 3D точки 0.5 мм.

              Сканер оборудован камерой 1.3 МПикс.

              Поддерживается режим цветного сканирования.

              

              Скорость сканирования до 2 млн . точек в секунду, благодаря чему, сканирование происходит весьма быстро.

              Преимущества:
              • Высокая скорость 3д сканирования
              • Возможность работы в открытом пространстве (на улице)
              • Сканирует черные и блестящие объекты.

                Недостатки:

                • Для работы требуется игровая видеокарта
                • Стоимость решения

                  

                  Профессиональный сканер, который позволяет проводить трехмерную оцифровку как больших, так и малых физических объектов. Для 3D сканера предусмотрены три зоны сканирования, которые позволяют оцифровывать с необходимой детализацией и точностью как ювелирные изделия, так и кузовные элементы автомобиля.

                  

                  Пользователь может осуществлять 3D сканирование с использованием вспомогательных маркеров, по которым программное обеспечение, может автоматически «собрать» совмещать сканы. Кроме этого, благодаря поддержки маркеров и возможности импорта опорных сетей, сформированных фотограмметрическими системами производства GOM и Aicon , можно достичь точности сканирования до 0,05 мм на объектах более 2 м.

                  

                  Однако если вы имеете дело с музейными экспонатами или другими объектами, требующими особого бережного отношения, 3D сканер RangeVision PRO5M позволит сканировать без маркеров и выстраивать 3D модель по геометрии самого объекта.

                  3D сканер RangeVision PRO5M , работающий на структурированном подсвете выгодно отличается от аналогичных лазерных 3D сканеров по скорости сканирования.

                  Данный сканер оснащен камерами 5Мп и поставляется с отдельным комплектом преднастроенных объективов для каждой зоны сканирования.

                  Кроме того, поддерживается технология синего подсвета что позволяет снизить влияние внешнего освещения.

                  Время сканирования составляет всего 15 секунд .

                  

                  Базовая комплектация:
                  • Сканирующий модуль,
                  • 2 промышленные камеры
                  • Комплект объективов для каждой зоны сканирования
                  • Штатив с поворотной головкой
                  • Набор калибровочных пластин
                  • Матирующий спрей
                  • Программное обеспечение.

                    Преимущества:

                    • Высокое качество и скорость сканирования
                    • Большой диапазон сканирования от 5 см до 5 м
                    • Профессиональное программное обеспечение
                    • Автоматическое сканирование с помощью поворотного стола и меток.
                    • Бесплатные обновления программного обеспечения

                      Недостатки:

                      • Освоение программного обеспечения потребует времени
                      • Не подходит для сканирования человека

                        Все представленные в этой статье 3D сканеры можно приобрести в нашей компании. Каталог 3D сканеров

                        И подписываемся на наши группы в соц.сетях:

Внимание! Соблюдайте меры безопасности при работе с лазерным излучением. Напоминаем, что попытки повторить действия автора могут привести к потере гарантии на оборудование и даже к выходу его из строя. Материал приведен исключительно в ознакомительных целях. Если же вы собираетесь воспроизводить действия, описанные ниже, настоятельно советуем внимательно прочитать статью до конца хотя бы один раз. Редакция 3DNews не несет никакой ответственности за любые возможные последствия.

Профессиональный 3D-сканер — штука сложная и далеко не каждому нужная, а оттого довольно дорогая. А вот простенький аналог для оцифровки небольшого количества объектов можно сделать самостоятельно и с минимальными затратами денег и времени. Нам понадобятся: лазерный модуль, веб-камера, бумага, принтер, картон или лист фанеры, а также специальный софт. Разберём всё по порядку. Нам необходим лазерный модуль с лучом в виде линии (а не точки, как в некогда популярных китайских указках). Проще всего достать красные модули, но подойдут и зелёные, белые или синие. Стоят они в пределах тысячи рублей при покупке в офлайн-магазине. А если заказывать на какой-нибудь китайской интернет-барахолке, то можно немного сэкономить, но придётся ждать, пока его доставит (слоу-) почта.

Мы приобрели для эксперимента лазерный модуль с длиной волны 650 нм (красного цвета) мощностью 5 мВт. Более мощные лазеры стоят заметно дороже, и при этом они куда опаснее. Лучше, конечно, купить модуль с автономным питанием, так как он гораздо удобнее. В противном случае надо обязательно узнать параметры питания и озаботиться созданием небольшой «обвески» с батареями или аккумуляторами и выключателем. На всякий случай напомним, что красный провод — это +, а чёрный -. Соблюдайте полярность подключения и параметры питания, а иначе лазер может выйти из строя. Обязательно ознакомьтесь с нижеследующим предупреждением!

Внимание!!! Лазерное излучение очень опасно! Никогда не направляйте лазерный луч в глаза людям (в том числе себе) и животным — это может нанести непоправимый вред зрению (например, вызвать ожог сетчатки глаза)! Запрещается смотреть на лазерный луч через любые оптические приборы! Не направляйте лазерный луч на любые транспортные средства (в том числе самолёты)! Никогда не давайте лазер детям или неадекватным людям, а также позаботьтесь о том, чтобы они не смогли получить доступ к лазеру! Не используйте лазерные модули мощностью более 5 мВт, так как в этом случае опасность может представлять даже отражённый луч! В любом случае настоятельно рекомендуется приобрести для работы специальные защитные очки, рассчитанные на ту длину волны, которую излучает лазерный модуль! Не держите лазерный модуль на уровне головы! Всегда соблюдайте меры безопасности! Если вам непонятен смысл вышесказанного, не используйте лазер! Редакция 3DNews и автор не несут никакой ответственности за любые возможные последствия, в том числе за травмы, причиненные лазерным излучением!

Ещё раз прочитайте предыдущий абзац и запомните вышесказанное. Неплохо бы ознакомиться с популярным FAQ по лазерной безопасности. Кстати, отличной заменой модулю может стать лазерный уровень. Стоит он тоже в районе 1 000 рублей. При этом он заведомо менее опасен из-за небольшой мощности излучения, да и не придётся заморачиваться с организацией питания и выключателя: вставил батарейку — и работай.

Дальше по списку идёт веб-камера. Необходимо, чтобы она поддерживала WDM или DirectShow (кажется, все современные модели имеют подходящие драйверы) и выдавала хотя бы 30 FPS при разрешении 640x480. Можно взять камеру похуже, но и результат будет соответствующий. Чем выше поддерживаемое разрешение и частота кадров, тем лучше, но и нагрузка на ПК в этом случае будет заметнее. Разработчики используемого нами софта, к которому мы сейчас перейдём, рекомендуют отдать предпочтение Logitech Pro 9000. Мы же воспользовались веб-камерой Logitech HDPro Webcam 910. Идеальный вариант — использование хорошей чёрно-белой камеры с CCD-матрицей.

Наконец, о самом главном — о программе, которая будет заниматься переводом плоского изображения с веб-камеры в трёхмерную модель. Это давно известная утилита DAVID-Laserscanner , которая уже попадала в новостные заметки нашего ресурса. Совсем недавно вышел «мажорный», третий по счёту релиз. Для корректной работы на ПК должен быть установлен Microsoft .NET Framework версии 2.0 или старше. Сразу надо оговориться, что полноценная версия программы стоит 329 евро. Демоверсия практически полноценна, но не позволяет сохранять готовую 3D-модель. Кажется, нашим читателям не надо объяснять, где приобрести правильную версию. Если же вы кристально чисты душой и у вас есть свободные 400 евро, то купите готовый фирменный комплект из веб-камеры с подставкой, ПО, калибровочных панелей с креплениями и красным лазером с питанием. Если нет, то начать надо с изготовления калибровочного угла.

В принципе, процесс настройки и работы с утилитой хорошо расписан в wiki проекта. Так что мы лишь вкратце опишем основные этапы работы. Скачайте и установите DAVID-Laserscanner. В папке с программой в каталоге Printout вы найдёте файлы с шаблонами калибровочных поверхностей под форматы A3 и A4. Надо выбрать подходящий формат исходя из размеров сканируемого объекта. Примерно прикинуть можно, опираясь на то, что высота сканируемого объекта должна быть в 1,5-2 раза меньше высоты калибровочного угла. Распечатайте шаблоны, разрежьте или согните их по линиям сгиба и закрепите на двух плоских поверхностях — листах фанеры или картона, на стенах в углу комнаты, внутри коробки и так далее. В общем, включите фантазию.

Главное условие — угол между двумя плоскостями должен составлять 90 градусов и не меняться. Также надо следить за тем, чтобы распечатанные листы оставались гладкими и ровными, а на их поверхности не было ничего глянцевого. Разработчики, в частности, рекомендуют крепить распечатанные листы с помощью пластыря. Также важно не перепутать ориентацию листов. На распечатке надо измерить и запомнить длину (в мм) линии, подписанной Scale. В качестве примера мы будем сканировать небольшую фигурку совы. В этом случае подошёл шаблон формата А4, который был прикреплён к куску картонной папки с помощью степлера.

Когда угол будет готов, надо установить веб-камеру так, чтобы она смотрела точно на линию сгиба. Есть ещё один нюанс — между линией зрения камеры и сканирующим лазерным лучом должен быть как можно больший угол. Поэтому можно сделать так, чтобы камера смотрела немного вверх. Возможно, понадобится сделать небольшие подставки под сканируемый объект и саму камеру. Самое главное — необходимо обеспечить возможность жёстко закрепить положение камеры и калибровочного угла относительно друг друга после настройки и калибровки. Если вам не нужно текстурирование объекта, то веб-камеру надо сразу переключить в чёрно-белый режим.

Как только камера и угол будут установлены, можно приступать к калибровке. Запустите DAVID-Laserscanner, выберите в качестве источника видеосигнала вашу веб-камеру, а также установите режим её работы (разрешение и частоту кадров). Теперь перейдите к разделу Camera Calibration. Введите заранее измеренную ширину Scale и нажмите Calibrate. Если программа сразу выдала, что калибровка прошла успешно, то это очень здорово. В противном случае придётся играться с настройками камеры. Отключите различные «улучшалки» изображения, уберите автоматическую подстройку яркости и контраста, а также следящий автофокус. Если есть ручная фокусировка, то сделайте изображение круглых меток более чётким. Также придётся подобрать расстояние от угла до объектива и наклон камеры. Процесс калибровки может надолго затянуться, но, как только он завершится, сразу же аккуратно закрепите камеру и калибровочный угол и больше не трогайте их.

Перед каждым новым сканированием процесс калибровки придётся повторять. Теперь можно поместить сканируемый объект в угол (можно на подставку) и перейти в раздел 3D Laser Scanning. Объект должен находиться в центре изображения с камеры, а слева и справа обязательно должны быть видны части калибровочного угла. Чтобы убедиться в этом, включите лазер и наведите его на образец — на изображении должна быть видна линия как слева и справа, так и на самом объекте. Обратите внимание, что просканировать полупрозрачный или прозрачный образец не получится — его надо покрыть чем-нибудь вроде талька или матовой краской. Вообще, матовые объекты гораздо лучше подходят для сканирования.

Теперь надо затенить помещение (выключить источники света, зашторить окна). Ещё раз наведите лазер на образец. В это время на экране в идеальном случае вы должны увидеть только красную линию на чёрном фоне. Если это не так, то придётся ещё раз открыть настройки веб-камеры и поменять их. Но для начала стоит подвигать ползунок значения экспозиции (Exposure) влево-вправо. Ах да, не забудьте выбрать цвет лазерного излучения вашего модуля. Как только всё будет готово, можно приступать к пробному сканированию.

Переключите режим отображения на карту глубины (Camera Shows -> Depth Map). Аккуратно переместите лазерный луч в поле зрения веб-камеры. Луч должен быть по возможности горизонтальным, как можно более тонким, а сам модуль надо держать выше камеры. Поводите лучом вверх-вниз вдоль сканируемого объекта — и вы увидите, как программа с небольшой задержкой отрисовывает на экране его контуры в пространстве. Нельзя водить лучом слишком быстро, но и от слишком медленного перемещения толку не будет. Старайтесь «закрасить» образец как можно более плотной сеткой линий. Также надо добиться того, чтобы не было «грязи» — лишних линий вокруг объекта. Лучше всего держать лазерный модуль в руке и при этом двигать его только кистью. В конце надо будет аккуратно вывести линию луча за пределы калибровочного угла.

Скорее всего, вам удастся добиться чистого сканирования далеко не с первого раза. Поэкспериментируйте с настройками камеры и самого сканирования, положением камеры и лазера, освещением, фильтрацией (Result filtering, но эти значения лучше не менять) и так далее. В общем, надо как следует набить руку. Зато потом всё будет гораздо проще. Как только вы освоитесь и подберёте оптимальные значения для всех параметров, приступайте к финальному сканированию. Нажмите Stop и Erase, а затем снова Start и сделайте первый скан объекта. Как только он покажется вам достаточно качественным, нажимайте Stop, а затем Add to list. На всякий случай сохраните отдельно копию скана, нажав Save As.

Снова нажмите Stop и Erase. Поверните объект вокруг вертикальной оси так, чтобы он хоть немного пересекался с предыдущим положением. Повторяйте таким образом процедуру сканирования до тех пор, пока объект не повернётся на 360 градусов. Не забывайте сохранять копии сканов и добавлять их в список. В принципе, совсем не обязательно поворачивать образец вокруг одной из осей (иногда это просто невозможно), просто так будет удобнее. Ваша задача — получить трёхмерные сканы объекта со всех сторон, чтобы слить их воедино и экспортировать.

Процесс текстурирования оставим для самостоятельного изучения и перейдём к сшиванию, за которое отвечает модуль Shape Fusion. Можно сделать это и вручную почти в любом трёхмерном редакторе. DAVID-Laserscanner сохраняет сканы в открытом формате Alias Wavefront (*.obj), но в демоверсии специально занижает качество. У вас уже должен быть готовый список с отсканированными элементами. Нам надо выровнять их между собой. Выбираем тип выравнивания в списке. Если вы «крутили» объект вокруг одной оси, то выберите её. Ну а если ещё и поворачивали на строго определённый угол, укажите и его. Затем нажмите Align Scans и выберите в списке два соседних скана. Программа ненадолго «задумается» и постарается выровнять их между собой в паре-тройке вариантов. Выберите наиболее точный кнопками с закруглёнными стрелочками в верхней части окна.

Повторяйте процедуру выравнивания попарно между элементами списка — 1-2, 2-3, 3-4 и так далее. В результате вы получите грубую трёхмерную модель. Не исключено, что некоторые сканы никак не будут выравниваться — их можно выкинуть или начать совмещение с конца списка, постепенно подбираясь к проблемному месту. Можно попробовать выбрать для них другой тип выравнивания. Не обращайте внимания на «грязь» вокруг объекта и недостатки на его поверхности — программа их в итоге сгладит. В общем-то, чем больше сканов, тем качественнее может получиться модель. Но тогда возрастает и вероятность случайной ошибки. Здесь, как и c самим сканированием, приходится идти трудным путём проб и ошибок.

Как только вы посчитаете, что добились нужной степени совмещения сканов, нажимайте кнопку Fuse и ждите, пока программа подготовит трёхмерную модель. Как и выравнивание, этот процесс довольно ресурсоёмкий. Очень скоро вы сможете насладиться (или, наоборот, разочароваться) результатом своих действий. Кстати говоря, у DAVID-Laserscanner есть альтернативный режим работы, где используется проектор . Если он у вас есть, то можете поэкспериментировать именно с ним, а не с лазером.

Готовую модель можно экспортировать в тот же obj-формат и открыть в 3D-редакторе для окончательной доводки до ума и подготовки к печати. Естественно, точную копию сканируемого объекта получить не удастся. Во-первых, DAVID-Laserscanner особенно трудно даются различные хитрые выемки или полости. Во-вторых, для воспроизведения очень мелких узоров на поверхности (например, частой насечки) требуется высокое разрешение камеры и как можно более тонкая линия лазера. В-третьих, при сканировании в любом случае получаются пропуски, которые программа пытается заполнить, основываясь на положении близлежащих точек. В общем, идеал, как всегда, недостижим.

Готовая, максимально сглаженная модель

Помимо этого, есть очевидные ограничения на размер сканируемых объектов. Слишком мелкие не будут получаться из-за относительного малого разрешения сканирования, а для очень крупных надо изыскивать соответствующих размеров место для установки калибровочного угла. Кроме DAVID-Laserscanner есть и другие программные комплексы со схожим принципом работы. Правда, зачастую они требуют наличия дополнительных приспособлений для вращения объекта или перемещения лазера. Тем не менее даже описанная выше самодельная конструкция может сэкономить массу времени неопытным 3D-моделлерам. Так что пробуйте, экспериментируйте и у вас обязательно всё получится! Удачи!