Всем мозгочинам , большой привет! Если в течение последних нескольких лет вы не жили где-нибудь в глуши, то наверняка слышали о такой отличнейшей вещи, как 3D-печать. С помощью неё мы может распечатать почти что угодно, если конечно имеется соответствующая 3D-модель. А сегодня мы узнаем о том, как получать такие модели с помощью обычного фотоаппарата!
Итак, для получения 3D-моделей нужных объектов есть много мозгоспособов , но лучшим конечно является 3D-сканирование, которое в сочетание с хорошим принтером позволяет воспроизвести любой объект, начиная от целого дома и заканчивая обычной сережки. К тому же полученный скан можно использовать как основу ваших будущих самоделок . Вы только задумайтесь о том, что можно сделать с обычной цифровой фотографией, а сейчас она еще поможет создать реальные трехмерные объекты!
Еще одним приятным моментом 3D-сканирования является то, что у вас наверняка уже есть для это нужное оборудование, и возможно оно лежит у вас где-то в кармане, или вы смотрите на него (думаю, я пишу эти строки, а вы уже догадались что это:)). Да, это оборудование, позволяющие запечатлеть окружающий мир в 3D, простой фотоаппарат. И он, в купе с небольшим количеством мозготехники и недорогого, или даже свободного софта, превращается в самый универсальный 3D-принтер в целом мире. Знакомьтесь с этой мозгостатьей и вы узнаете, как именно это осуществить!
Шаг 1: Как же это работает?
Суть проста - необходимо получить достаточно много фотографий нужного вам объекта, при этом
каждая деталь этого объекта должна быть как минимум на 3-х фото. Далее они загружаются в специальную программу, которая распознает отдельные места объекта, и используя тригонометрию и «темную магию», выдает их положение в трех плоскостях. Распознав достаточное количество таких мест (иногда до нескольких миллионов) программа может создать цифровую модель самого мозгообъекта
, которой можно, например, удивить своих друзей, или встроить ее в видеоигру, или послать на 3D-печать.
Для получения подходящих фотографий нужно немного попрактиковаться, конечно профессиональным фотографом становиться не требуется, но если ваш опыт в этом деле не выходит за рамки селфи, то потренироваться стоит.
Со специализированным софтом работать не сложно, большинство бесплатных пакетов не предусматривают большого количество опций, поэтому просты в использовании. Более профессиональные версии требуют времени для работы с ними и материальных затрат на их покупку, но в итоге они приятно вас удивят.
Шаг 2: Подойдет ли моя камера?
Да. И это я заявляю точно. Естественно, что какие-то камеры будут проявлять себя лучше других. «Идеальная» камера будет выдавать кристально чистые, четкие, великолепно проэкспонированные, неискаженные фотографии высокого разрешения при любых условиях. Таких камер, к большому сожалению, нет, но это пока. В данном мозгоруководстве использовались несколько типов камер, и представленные сканы сделаны из фотографий снятых каждой камерой.
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:
- Освоение программного обеспечения потребует времени. Однако по состоянию на 10.07.2018 компания RangeVision выпустила новую версию ПО, которое стало заметно проще.
Пару лет назад попалась мне на глаза статья на хабре о 3D-сканере за 30$ , и очень меня эта тема заинтересовала, хотя быстро пришло понимание того, что ни о каких 30$ для качественного сканирования не может быть и речи.
Но основной плюс, который я вынес из статьи – программа для сканирования David-3D, к которой действительно есть хорошее руководство на русском языке и, что немаловажно, покупка лицензии - это последнее, что требуется, так как ограничение у бесплатной версии только на сохранение результата сканирования. Все остальное работает в полной мере, а значит вполне можно тестировать программу, настройки и свое железо сколько угодно. А если вам и результат не требуется с высокой точностью – то и вовсе без покупки лицензии можно обойтись.
Мне точность требовалась, так как основное, что мне хотелось сканировать это были миниатюры из настольной игры Warhammer (дабы потом их изменять, как хочется и печатать:)). В высота этих «солдатиков» всего 3 см, однако это не мешает им быть очень детализированными.
Если вам не требуется снимать настолько мелкие объекты – то требования к оборудованию у вас будут ниже, а значит и намного проще будет собрать себе подобный сканер.
Принцип работы программы, и соответственно сканирования, хорошо описан в статье, на которую была ссылка выше (дублировать это, думаю, не обязательно). Желательно прочесть ту статью первой, так как эта будет в некотором роде её логичным продолжением.
Но начнем по порядку. Что понадобится для того, чтобы опробовать 3д сканирование в домашних условиях:
1 – проектор.
2 – веб камера.
Собственно все, короткий список на удивление получился. Тем не менее, если вы хотите получать очень точные и качественные сканы, то придется кое что доработать ручками. Без дополнительных затрат тут конечно не обойтись, но в итоге это все все равно обойдется дешевле, чем покупка любого из имеющихся в продаже 3д сканеров, да и качество результата получить можно намного лучше.
Теперь по порядку и подробно.
ПРОЕКТОР.
Свои первые опыты по сканированию я, как и автор предыдущей статьи, начинал с лазерной указки, но они сразу же показали, насколько это неудобный способ. Недостатков тут сразу несколько:
– невозможность получения луча с достаточно тонкой линией. Тем более, что при повороте указки меняется расстояние от линзы до объекта, а значит сбивается фокусировка.
– если требуется регулярно сканировать, поворачивать лазерную указку с достаточной точностью и плавностью вручную очень сложно, да и утомительно просто – руки не такой уж стабильный инструмент когда речь идет о длительном времени.
– сканировать приходится в темноте, дабы была видна только линия лазера и ничего более.
И если со вторым недостатком еще можно бороться путем создания специального поворотного механизма (хотя это уже получается не такая уж и простая задача, во всяком случае, за 5 минут на коленке такое не сделать), то избавление от первого недостатка дороже.
Когда я все это осознал, то решил попробовать сканирование с помощью проектора, для чего взял на время какую-то простую модель у знакомого.
Тут следует сделать небольшое уточнение – в прошлой статье автор упоминал о возможности сканирования с помощью проектора, хотя предложение было, на мой взгляд, весьма странное -
Подойдет проектор с мощной лампой, свет которой нужно направить сквозь узкую щель на сканируемый объект
Возможно, в ранних версиях программы это был единственный вариант, но в версии 3 с которой я экспериментировал, проектор использовался намного лучше, т.к. там есть возможность называемая Structured Light Scanning (SLS). В отличие от лазерного сканирования, проектор сразу проецирует на объект сетки из вертикальных и горизонтальных линий различной толщины, что на порядок уменьшает время сканирования и позволяет в автоматическом режиме снимать цветную текстуру объекта. Ну и при хорошей фокусировке, линия в 1 пиксель шириной намного тоньше, чем возможно получить от недорогой лазерной указки.
К сожалению, фотографии с тех первых опытов я не делал, да и фотографировать особенно было нечего – проектор на столе, рядом с ним веб-камера, все это смотрит в одну сторону:) Однако даже такая простейшая конструкция показала, что этот вариант намного предпочтительней как по скорости сканирования, так и по качеству. Тогда я и решил купить для этих целей себе проектор.
Критерии для выбора проектора были простые – разрешение больше, цена и размеры меньше:)
Выбор остановился на IconBit Tbright x100 - ультракомпактный DLP LED проектор, разрешение 1080 – на тот момент мне казалось, что лучше и не придумаешь, но как выяснилось позже – я ошибался, хотя занимаясь с ним, я получил много интересного опыта.
Первая проблема, которая возникает при сканировании маленького объекта с помощью проектора, заключается в том, что для лучшего результата, размер проецируемой сетки должен примерно соответствовать размеру сканируемого объекта. Данный проектор позволял получить наименьшую диагональ экрана при самом близком фокусе - примерно в 22 см. Согласитесь, что на таком фоне миниатюра в 3 см высотой далека от понятия «примерно равные размеры». Ответ нашелся на официальном форуме – люди в таких случаях устанавливают на проектор фотоаппаратные линзы для макросъемки. Учитывая небольшие размеры объектива проектора, я остановил свой выбор на линзах marumi с диаметром резьбы 34 мм.
Используя два таких комплекта, удалось получить экран проектора с диагональю всего около 3 см. Чего оказалось вполне достаточно, чтоб сделать свой первый микроскан – 
Это единичный скан, поэтому и есть «дырки» на модели, рваные края и т.д. Поворачивая монету и сканируя с разных ракурсов, можно получить несколько таких сканов, которые впоследствии объединяются в один объект (сама программа сканирования позволяет правильно совмещать разные сканы, сшивать их и сохранять как единый объект). В процессе сшивания заодно уточняется форма объекта. Но сохранять результаты такого сшивания – возможно только после покупки лицензии.
И вот настал момент первой вещи, которая для сканирования не обязательна, но с ней процесс намного удобнее – это стойка под проектор с камерой. Сам процесс калибровки нужен не только для того, чтоб программа узнала параметры оборудования - софт также должен расчвитать взаимное расположение камеры и проектора. В процессе работы их изменение не допускается (как и изменение фокусировки камеры), а значит, требуется жестко все это закрепить, ведь количество сканов может быть большим даже для одного объекта.
На основной странице David"а и изображена подобная система – ничего сложного она собой не представляет. Да и полистав форум и посмотрев, как это организую себе разные люди, понял, что ничего сложного тут не требуется.
Для этих целей была взята стойка от сгоревшего ЖК монитора, и оргстекло от него же, вырезана и склеена вот такая конструкция, как она выглядела в первом варианте
К подставке для проектора и был приделан крепеж для установки различных линз, что позволяло менять диагональ экрана, и сканировать объекты разного размера.
Следует также упомянуть о том, что сканирование с помощью проектора не требует постоянного нахождения в поле зрения калибровочных панелей. После того как произведена калибровка их можно убрать. Это позволяет откалибровав установку спокойно её переносить, двигать и т.д.
То есть вы можете используя большой калибровочный шаблон произвести дома на стенах калибровку, а затем с этой стойкой и ноутбуком выйти на улицу и отсканировать свой автомобиль, например. Взяли меньший шаблон, поставили пару линз – и можно сканировать ювелирные изделия.
Недавно фирма выпустила усовершенствованный набор для сканирования, вот там уже стойка намного серьезней и интересней смотрится –
Как по мне, при стоимости лицензии на программу около 500$ (это они еще цену подняли недавно), отдавать за такой набор более 2000 евро – не совсем оправданно, собрать самому что-то подобное не сложно и значительно дешевле.
Вернемся к проектору. Как оказалось, у этого проектора был один существенный недостаток для использования в сканере, а именно его родное разрешение (854*480). И все бы ничего, если бы он и на выходе выдавал то же самое, но увы – картинка преобразовывалась к стандартным разрешениям (типа 1024*768), и в результате линия шириной в один пиксель была в разных частях экрана где-то ярче, где-то тусклее, где-то уже а где-то шире… Все это негативно сказывалось на качестве сканирования, выражаясь в виде ряби и полосок на получаемой модели.
К тому времени я уже задумывался о покупке проектора для стереолитографического 3Д принтера (http://geektimes.ru/post/245590/). Рассмотрев несколько вариантов, я остановился на модели Acer P1500, т.к. ей не нужны никакие доработки для использования в принтере (этот проектор без всяких линз способен дать сфокусированное изображение на экране примерно 4*7 см). А значит, и для сканера он подойдет как нельзя лучше. При этом разрешение в 1920*1080 у него реальное. Так оно и вышло, этим проектором пользуюсь до сих пор и полностью доволен результатами.
КАМЕРА.
Критерии при выбора камеры у меня были те же, что и при выборе проектора. Пройдясь по магазинам, остановился на Logitech C615. Скан монеты был сделан именно с неё, без всяких модификаций. Но когда я попытался отсканировать фигурку, то столкнулся с трудностью, которая называется «глубина резкости». Когда объект настолько мал, то фактически у нас получается макросъемка, а резкость при такой съемке достигается только на небольшом отрезке, буквально всего пара миллиметров (именно поэтому монета хорошо отсканировалась – рельеф вполне укладывался в область резкости). Было решено переделать камеру под другой объектив. На Ebay было заказано несколько разных объективов для пробы, а также был вырезан новый корпус под плату камеры. План был такой
Финальный результат немного отличался
Основная идея, я думаю, понятна. А сейчас и на Thingiverse и на форуме программы можно скачать stl для печати корпусов под разные типы вебкамер.
С платы камеры пришлось убрать стандартный объектив, и как выяснилось позже – вместе с ним был убран и ИК-фильтр, так что будьте в этом вопросе аккуратней. Фильтр потом пригодится для использования с другими объективами, хотя можно и отдельно их докупить – цена копеечная.
Таким образом, у меня вот такая коллекция объективов образовалась.
Пока я ожидал доставку объективов, читались различные форумы по фотосъемке. Изучая вопрос с глубиной резкости, я выяснил, что увеличить её можно сильнее закрыв диафрагму объектива. А значит и объектив требовался такой, в котором была возможность регулировать диафрагму (увы, среди заказанных не все обладали такой возможностью, но на мое счастье и парочка таких попалась). В общем, для улучшения камеры желательно иметь варифокальный объектив с зумом и регулируемой диафрагмой. На практике все оказалось так, как и было в теории – закрывая диафрагму, сразу было видно увеличение глубины резкости, что позволило-таки сканировать объемные, но мелкие объекты.
Основной объектив, которым я пользуюсь - на фото выше установлен на камере. Второй, с регулируемой диафрагмой, самый большой, в центре. Его я использую для совсем уж маленьких объектов. Остальные без диафрагмы, так что ими не пользуюсь - оказалось что вполне достаточно и этих двух.
В планах теперь либо найти вебкамеру с большим разрешением (качество и детальность сканов напрямую зависит от разрешения камеры), либо попробовать использовать для этих целей какой-нибудь цифровой фотоаппарат с возможностью съемки видео – обычно в них намного больше разрешение можно получить, да и объективы лучше.
Собственно на этом можно было бы и закончить – вроде обо всем рассказал. Я тоже думал что на этом у меня закончилась сборка сканера, но чем дальше в лес… Изучая форум данной программы я часто натыкался на различные схемы поворотных столиков - благо софт позволяет автоматизировать процесс сканирования. После одного скана подается команда на com-порт, поворотный столик вращается, поворачивая объект на заданное количество градусов, и дает команду на следующий скан. В результате одним кликом мышки мы имеем круговые сканы объекта - казалось бы, чего еще желать? Эту систему я с интересом опробовал, но увы – мне такой подход абсолютно не понравился, и тому есть пара причин.
1 – если объект сложной формы, то просто его вращать его будет недостаточно – требуется еще и наклонять в разные стороны, чтобы камера с проектором дотянулась до всех впадин и других труднодоступных мест.
2 – даже если таких мест нет, и учитывая все сканы, которые были сделаны, на объекте не осталось частей, которые не попали в скан, остается вопрос точности скана.
Допустим, какая-то часть модели на одном из сканов вышла идеально. Но это не значит что на всех сканах, в которые эта часть попала, она выглядит также идеально, а при сшивании сканов с разных ракурсов результат будет усреднен, что не может радовать. Программа позволяет немного редактировать полученные сканы (можно вырезать ненужную часть). Если мы вращаем модель на 20 градусов, значит, после полного оборота у нас будет 18 сканов, нужная нам часть вполне может присутствовать на половине из них, следовательно, чтобы оставить наилучший результат надо будет удалить этот кусок из 8ми сканов… А таких кусков при сложной модели может быть много, в результате от каждого скана будет отрезаться чуть ли не половина, что очень трудоемко и требует много времени.
Вместо этого лучше после первого скана сразу сканировать прилегающие области, и проверять результат. Как только какой-то кусок готов – переходим к сканированию следующего, и так, пока вся модель не будет в идеальном виде. Такой подход дает лучший результат за меньшее время.
Но возникает вопрос удобства. Согласитесь, неудобно вручную пытаться крутить объект, глядя не на него, а на монитор – чтоб контролировать попадание в объектив, не поменяв расстояние до камеры и проектора при этом (дабы не сбился фокус). При очередной подобной эквилибристике я случайно задел камеру, что соответственно сбило всю калибровку, и весь процесс пришлось начать заново. Такой расклад мне категорически не понравился, и я после некоторых размышлений пришел к плану вот такой конструкции (которую, как вы понимаете, впоследствии и собрал).
Это не поворотный столик в обычном понимании этого термина. Благодаря такой конструкции я могу не только вращать модель, но и наклонять её, как мне будет нужно. При этом центр модели остается в плоскости фокуса, но даже если и нет – можно вперед-назад крепление с моделью двигать.
Все это собралось на ардуино, была написана небольшая программа для управления, и в результате мне теперь при сканировании не приходится вставать из-за компьютера – используя программу, я меняю положение сканируемого объекта, и при этом тут же, в окне камеры выбираю оптимальный для сканирования ракурс.
Внутренности
В программу я заложил возможность автоматического сканирования, а так же сканирования непросто по кругу, а с наклонами на 45 градусов в одну и другую сторону, что дает в три раза больше сканов. Тем не менее, в итоге, я все-равно никогда этой возможностью не пользуюсь – слишком неудобно потом разбираться в полученной куче сканов и чистить их от неудачных кусков.
Следует также упомянуть о некоторых нюансах сканирования.
1 – невозможно сканировать блестящие и зеркальные поверхности. Свет от них отражается, или дает такой блик, что программа не может корректно распознать линию. Если есть необходимость сканирования такого объекта, то подобные части придется чем-то замаскировать (смывающейся краской, бумажным скотчем и т.д.).
2 – удобнее сканировать монотонные объекты, так как при настройке камеры на светлый цвет выставляется не такая большая яркость проектора, малая экспозиция и т.д. А для объекта темного цвета требуется большая яркость, так что если у вас объект разноцветный, то для разных его частей требуются разные настройки для получения наилучшего результата. Здесь тоже удобней использовать сканирование объекта частями.
3 – если вы хотите сразу получить цветную текстуру то учтите, что настройки камеры и проектора для скана не влияют на настройки для снятия текстуры (скан вообще в черно-белом режиме делается), так что поиграйтесь настройками в режиме текстуры также, как вы будете это делать в режиме сканирования.
Процесс сканирования у меня сейчас выглядит таким образом:
- Фокусировка проектора и камеры
Свет проектора слишком ярок и на фото не видна проецируемая сетка, но вот вид из камеры в программе
Калибровка сканера
Калибровочный угол был сделан из металлических пластин, а калибровочные шаблоны разного размера были напечатаны на магнитной бумаге - так можно очень быстро подстраиваться под разные размеры сканируемых объектов.
Вид в программе
Рекомендуется, чтобы совокупный угол между лучом проектора и камеры был около 20 градусов. Поэтому такая стойка и используется - при сканировании больших объектов (например, человека) камеру надо гораздо дальше от проектора отставить, здесь же они у меня вплотную стоят. Расположение камеры относительно проектора может быть только вертикальным, или только горизонтальным - в зависимости от геометрии объекта. В данном случае расположение диагональное (13 градусов по вертикали и 36 по горизонтали).
Результаты сканирования с разных ракурсов. Это уже подчищенные сканы, т.е. удалены все неудачные и ненужные (подставка фигуры, попавшее в кадр крепление) части.
Совмещение сканов для последующего объединения в один объект
Благодаря тому, что каждый скан имеет свой цвет удобно контролировать правильность совмещения.
Ну и после объединения сканов с разных ракурсов получаем такие модели
Миниатюра Боромира из властелина колец.
При сканировании разноцветного объекта результат немного хуже, если сильно не заморачиваться. Но зато можно получить объект сразу с текстурой:)
Оригиналы моделей
В галерее работ пользователей на сайте разработчика (http://www.david-3d.com/en/news&community/usergallery) можно найти еще много интересных сканов, даже отпечатки пальцев люди сканируют. И встречаются даже сканы таких же миниатюр из вархаммера
В заключении хочется сказать о том, что какое бы железо вы не использовали, какой бы дорогой 3д сканер вы не купили, но это не панацея для печати чего угодно. Теоретически конечно можно полученный объект отправлять в слайсер и печатать, но есть несколько причин, почему не стоит так поступать, а стоит в любом случае изучать пакеты 3Д графики.
1 - Полученные сканы, при хорошем качестве сканирования (а мы ведь хотим получить наилучшее качество) имеют очень много полигонов. Нет, даже ОЧЕНЬ
много. Скан Боромира после слияния содержал более 8 миллионов полигонов - не каждый слайсер сможет работать с таким объектом.
2 - Любые объекты несут на себе следы сборки и изготовления. И если в реальности для исправления этого применяют надфили и наждачку (а иногда все-равно есть недоступные места, где невозможно применить инструменты), то работая с цифровой копией объекта, мы можем изменить его как угодно - убрать дефекты, улучшить детализацию и т.д.
3 - Как я говорил в начале статьи, когда я задумался о сканере, я хотел не копии объектов печатать, а изменять их как мне будет угодно. Я не скульптор, у меня нет инструментов, материалов и навыков, чтобы вылепить такую мелкую модель. Но умея работать в 3Д, мне намного проще, отсканировав подобного Боромира, сделать из него какого-нибудь Принца датского.
Кстати, эта модель содержит уже почти в 100 раз меньше полигонов, чем результат сканирования.
3D технологии прочно вошли в нашу жизнь. Изготовить 3D копию можно для любого существующего объекта, а созданная на промежуточном этапе цифровая модель будет максимально идентична оригиналу. Стоимость 3D сканеров, которые могут дать нам компьютерную модель предмета, зачастую составляет многие тысячи, а некоторые модели и миллионы, рублей. При таких суммах многих наверняка заинтересует вопрос – а можно ли сделать 3D сканер своими руками?
Так вот, сделать 3D сканер вполне возможно, для этого понадобятся:
- Веб-камера (от ее качества, и минимального количества помех будет зависеть качество модели);
- Лазерный уровень (или любой другой линейный лазер, и чем тоньше луч, тем более четким будет съем данных);
- Несколько не сложных приспособлений (крепления, калибровочный угол);
- Компьютерная программа для обработки снимков.
У нас на форуме вы можете познакомиться с примером .
Без соответствующей программы вы не сможете создать цифровую модель. Для этого вы можете воспользоваться программами TriAngles или DAVID-laserscanner. Чтобы воспользоваться продуктом TriAngles, вам понадобиться основание способное равномерно вращаться. При этом существует дополнительное ограничение – форма объекта должна быть сферической или цилиндрической.
А вот David-laserscanner – платная программа, но имеется бесплатная тестовая версия, в которой можно работать неограниченное время, правда с сохранением результатов в очень плохом качестве.
Для начала нам понадобится подготовить калибровочный угол, для этого достаточно распечатать шаблон идущий с программой и разместить его в конструкции с углом ровно в 90°.
Как вариант – можно использовать угол комнаты. Учтите – при распечатке файла его можно масштабировать на любой доступный формат, для точной калибровки в изображении имеется контрольная шкала, которую будет необходимо точно измерить и вписать полученное значение в программе.
Затем мы проводим калибровку камеры. В программе имеются режимы автоматической и ручной настройки, в нормальных условиях вам понадобится только автоматический. Ручной же используется когда в помещении плохое освещение или используется некачественно выполненный калибровочный угол. Чтобы улучшить результат калибровки – может понадобиться стереть ластиком (программным инструментом) лишние темные области на изображении.
Следующим шагом станет собственно процесс сканирования. Предмет размещаем между камерой и углом калибровки, так чтобы он находился по середине изображения, а по бокам обязательно наблюдались угловые элементы калибровочного угла.
Требуется отключить в настройках камеры любые режимы автокорректировки, а в настройках программы выбрать цвет вашего лазера. Затем нажимаем кнопку «Старт», включаем лазер и плавно, кистевым движением, водим его лучом по объекту, при этом желательно сохранять одинаковое положение руки. Это относится к одному циклу сканирования. Для съема состояния с точек куда не доставал лазер нужно менять его положение – располагать выше или ниже линии камеры. Луч лазера обязательно должен падать на сам предмет и на фоновые поверхности как слева так и справа от него.
На экране, в окне с результатами сканирования вы сможете наблюдать текущие состояние процесса.
Добившись достаточного заполнения вы сможете посмотреть на результат в трехмерном виде, для чего нужно нажать кнопку «Показать 3D»
Кстати, при данном сканировании, не обязательно пользоваться лазером, возможен вариант с проецированием на объект линии тени. Для этого нужен яркий источник цвета и, например, шнур.
Для использования этого режима в настройках программы нужно выбирать режим «Тонкая линия тени». В этом случае линия должна быть действительно прямой и резкой, а источник света нужен с параллельным светом или точечный.
Если вас удовлетворил полученный результат, то нажимаете кнопку «Сохранить», чтобы не потерять достигнутого результата в случае какой-либо ошибки.
А теперь , нам нужно повернуть предмет для сканирования с других сторон, а полученный ранее файл передать для склеивания и формирования замкнутой фигуры.
Эти действия выполняются в приложении 3D Shape Fusion, которое позволяет качественно выравнивать и объединять 3D слои созданные с разных ракурсов. При склеивании можно указывать в каком режиме вы крутили предмет при сканировании – произвольно, вокруг вертикальной или горизонтальной оси, со случайным или фиксированным углом поворота, программа довольно-таки качественно объединяет сканы, но при этом у вас имеется возможность очистить изображения от лишних элементов.
Обратите внимание – выравнивание происходит с произвольным алгоритмом, поэтому, если у вас не получилось правильно объединить сканы с первого раза – обязательно попробуйте еще, вполне может все получиться со следующей попытки. Если же это не помогает, то вы можете воспользоваться режимом «Ручного выравнивания», при котором необходимо указать не менее трех совпадающих пар точек на поверхностях сканов.
Полученная после сшивания модель уже готова для дальнейшего использования – вы можете или распечатывать её или заняться редактированием в каких-либо сторонних программах.
Данный подход позволяет получать весьма хорошие результаты, причем они фактически не зависят от качества камеры и лазера. Основное влияние оказывают освещение, качество калибровочного угла и настройки камеры.
Доброго дня, мозгочины ! Самоделка о которой пойдет речь в этой статье, это лазерный 3D-сканер с открытым кодом под названием «FabScan», разработанный, кстати, как диссертация бакалавра.
Корпус своего мозгосканера я сделал их листов МДФ и еще нескольких деталей крепежа, а чтобы показать то, что у меня получилось, решил написать это руководство.
Итак, поехали!
Шаг 1: Нам понадобится
Что рекомендует «FabScan»:
— Arduino Uno
— драйвер A4988 для шагового двигателя
— щилд для 3D-сканера «FabScan»
— 5мВт лазерный модуль
— биполярный шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов)
— блок питания 12В, 1А
— веб-камера Logitech C270
— материал для корпуса (4 листа МДФ 60х30х0.5см, более подробно здесь)
То, что использовал я:
— Arduino Uno
— шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов)
— драйвер L298N для шагового двигателя
— 5мВт лазерный модуль (красный луч)
— блок питания 12В, 2А
— веб-камера Logiteck C270
Шаг 2: Создание корпуса
Из МДФ вырезаем детали корпуса, я для этих целей использовал дремель, и собираем его. Процедура эта не простая, так как для верного сканирования мозгокамера , двигатель и лазерный модуль должны правильно располагаться.
Шаг 3: Подключение электроники
Это довольно просто: монтируем шилд FabScan на Arduino, а уже на шилд устанавливаем драйвер в первый разъем для двигателя. К выходным контактам подключаем шаговый двигатель, а лазерный модуль к аналоговому контакту A4, и, наконец, подсоединяем питание и USB-кабель. Более подробно об этом .
Если же вы используете компоненты из моего списка, то необходимо подключить драйвер L298 к контактам 10, 11, 9, 8 на Arduino (по желанию их можно поменять), а лазерный модуль также на контакт A4. Затем подключить питание и USB-кабель.
Шаг 4: Код
Перед вами код для поделки от команды-разработчика, и который можно загрузить на Arduino прямо из браузера с помощью плагина Codebender. Для этого необходимо установить этот плагин и нажать кнопку «Run on Arduino», тем самым запустив «заливку» прямо из окна с кодом.
Примечание: Если вы используете опцию «Try Ubuntu», то перед выключением компьютера обязательно убедитесь, что ваши файлы сохранены!
Ориентируясь на вышепредставленные фото выполните следующие действия:
— выберите последовательный порт (SerialPort)
— задайте камеру
— далее «File» — «Control Panel»
— запустите обнаружение лазера (detect laser), при этом не помещая еще ничего в принтер, и выберите «включить(enable)»
— нажмите «получить кадр (Fetch Frame)» и убедитесь, что синяя горизонтальная линия касается верха поворотного стола, а желтая горизонтальная линия касается низа поворотного стола. Желтая вертикальная линия должна проходить через центр круглого поворотного стола. Не выровненная камера будет давать искаженные сканы!
После настройки закрываем окно панели управления, помещаем в сканер объект и нажимаем кнопку «начать сканирование (start scan)».
Совет: Можно изменить файл конфигурации от команды-разработчика configuration.xml следуя представленным .
Сохранение полученного 3D-изображения:
Когда мозгосканирование завершено полученный 3D-образ можно сохранить в формате 3D pointcloud .pcd или.ply файлов. Можно сохранить и в формате 3D stl файла, но он работает не на всех платформах. Открыть файл с отсканированным объектом можно выбрав «File» — «OpenPointCloud».
— убедитесь, что файл со сканом имеет расширение.ply
— открываем файл в MeshLab и вычисляем нормали (Filters/Point Set/Compute normals for point sets)
— воссоздаем поверхности используя реконструкцию Пуассон (Filters/Point Set/Surface Reconstruction: Poisson).
На этом все! И всем мозгоудачи
!