Как собрать 3D сканер самостоятельно?

24 апреля 2013, 16:53

3D графика основательно закрепилась в разных сферах жизни: архитектуре, рекламе, промышленности, медицине и других областях. Изготовить 3D прототип можно для любого существующего предмета. Модель объекта будет полностью идентичной сканируемому предмету. Стоимость 3D сканера, который может оцифровывать предмет и получать его компьютерную модель, составляет тысячи долларов. Несомненно, можно прибегнуть и к другому способу, например, попытаться сделать устройство самостоятельно, используя веб-камеру, лазерную указку, самодельные приспособления и компьютерную программу. В таком случае, с чего же начать?

Без программного обеспечения вы не сможете осуществить оцифровку. Инструментами, с помощью которых вы можете оцифровать объект, могут быть DAVID-laserscanner или TriAngles. У этих программ есть некоторые ограничения, но с их помощью можно проводить тестирование. Для работы с TriAngles необходим столик, который обладает способностью равномерно крутиться, на нем и будет стоять сканируемый предмет. При этом есть условие относительно внешнего очертания объекта: предмет должен иметь цилиндрическую или сферическую формы.

Программа DAVID-laserscanner не имеет каких-либо требований, поэтому лучше применять её. Отметим, что она платная и довольно таки недешевая, но с ней можно проводить тестирование неограниченное количество раз. Недостатком является то, что результаты сканирования сохраняются в плохом качестве, но можно поискать в интернете версию программы, которая сохраняет результаты в хорошем качестве.

Веб-камера считывает все необходимые параметры с объекта. При этом она должна соответствовать некоторым требованиям: минимальное разрешение 640х480, минимальные шумы при большом разрешении, ручная фокусировка, а также возможность отключения автофокусировки. Линза камеры обязательно должна быть высокого качества, она никоим образом не должна искажать объект сканирования. В веб-камере должна быть возможность подключения к USB порту, программа DAVID должна ее распознать при помощи драйверов WDM. Чаще всего камеры соответствуют вышеупомянутым требованиям, но рекомендуем сразу проверить совместимость программы с выбранной камерой.

Для работы сканера нужен элемент, который создает на поверхности линию. С помощью обычной лазерной указки не получится создать линию вручную, поэтому необходим сканер, который сможет провести линию. Самым простым вариантом является лазерный модуль, который можно найти по недорогой цене в интернете или магазинах. Подходящим будет лазер мощностью 5 мВт, так как более сильные устройства необходимы в особенных ситуациях. Лучше всего выбирать модуль с автономным питанием, в противном случае нужно будет создавать специальное приспособление для лазерного модуля для удобного управления. Питание 3D сканера идет от батареи Крона, 9 вольт. Красный провод запитывается на «+», а черный – на «-», иначе сканер будет нагреваться, что приведет к его поломке.

Калибровочный угол обеспечивает программе возможность ориентироваться в пространстве и считывать параметры изображения. Поставьте два листа с маркерами под прямым углом. Они размещены в корневом каталоге программы в PDF или CDR, название которого «Calibpoints_Scale30_DIN_A4.pdf» либо такое же имя, но в CDR (с условиями печати в CorelDraw). Необходимо выбрать имя, подходящее к формату бумаги, которая будет использоваться во время печати. Помните, что для сканирования незначительного по размерам объекта, угол должен быть маленьким. Для начала можно применять калибровочные листы А4. Они довольно сложно закрепляются под необходимым углом. Можно применить такой способ: согнуть лист гофрокартона, закрепить на опорной части и придать устойчивое положение калибровочным листам, чтобы они были стык в стык. Склеенные листы становятся волнистыми, чего ни в коем случае нельзя допускать, поэтому используйте скотч. Плохо сделанный угол обязательно себя проявит по результатам сканирования. Ещё один вариант: скрепить уголками 2 листа ДСП, тогда поверхность получится ровной.

Когда все готово, приступайте к процессу сканирования. Главными требованиями к предмету есть: полная непрозрачность, не допускается даже полупрозрачность, потому что лазер будет поглощаться предметом, а должен отражаться. Если нет других вариантов, то прозрачный объект нужно покрыть тальком или краской.

На первой стадии процесса нужно провести калибровку камеры. Её нужно закрепить напротив калибровочного угла, дабы все части были неподвижны относительно друг друга. Камера располагается на одном уровне с нижними краями калибровочных листов. Калибровка проводиться в программе, картинка при этом должна быть яркой. В списке устройств выберите камеру, в программе настройте параметры яркости и контрастности. Если результат неудовлетворительный, тогда нужно немного сместить камеру и изменить настройки.

Для второго этапа характерно помещение объекта сканирования в углу листа калибровки, приблизительно посередине листов. Для маленького предмета будет необходима подставка. После в программе укажите вид лазера, выключите свет. Если экран не темный, тогда понизьте уровень яркости. Маркеры будут не видны, но их размещение есть в памяти программы. Далее на экране появится волнистая белая черта. Расстояние между поверхностью лазера и камерой должно быть максимальным, в противном случае точность будет низкой.

Запускается сканирование кнопкой «Старт». Для того чтобы считать программой параметры объекта необходимо несколько раз провести по нему лучом от низу до верху. Помните, что не нужно опускать руку, а только поворачивать кисть с 3D сканером.

На экране вы можете следить за процессом сканирования. Программа обязательно проинформирует вас, если лазер не охватит весь объект или угол будет несоответствующим. Не забывайте, что если вы будете смотреть на лучи лазера, то нанесете вред глазам.

После того, как лазерный луч прошелся по объекту необходимое количество раз, поставьте на паузу и сохраните скан в отдельном файле. Можно воспользоваться кнопкой «Перенести » и передать получившуюся картинку для соединения с другими. После этого можете провести повторное сканирование, изменив положение объекта. Перед проведением нового сканирования нужно удалить старое. Разработчики модели сообщают о том, что нужно несколько сканов. Если объект простой, то его необходимо повернуть на 45 градусов, а сложный нужно просканировать с разных сторон и соединить сканы. Сканы для более простого анализа должны перекрывать друг друга.

Соединение сканов – это заключительный этап процесса сканирования. В случае, когда файлы сохранены по отдельности, нужно загрузить их с помощью кнопки «Добавить».

Соединение проходит в 2 стадии: стыковка и сшивание сканов. В программе необходимо отмечать способ стыковки, выбирая парами сканы. В случае если сканы не перекрываются, нужно просканировать объект повторно, чтобы появилось место для перекрытия. Соединив все сканы, нажмите «Сшить». Сохраните и загрузите в Mudbox или ZBrush, после чего можете проводить доработку.


Представляем Kayan: эксклюзивный 3D печатный абажур для Plumen

United Nude представляет коллекцию 3D печатной обуви от Захи Хадид и Бена ван Беркеля

Алексис Уолш представляет новую модную коллекцию LYSIS Collection, созданную с помощью 3D печати