無限の解像度でDIYデスクトップ3Dスキャナーを構築します。

既にカメラをお持ちの場合、このプロジェクトの費用は50ドル未満です。 AliExpressで買い物をしたい場合は、おそらく30ドル程度で構築できます。 地元の仲介人をサポートしたい場合は、あなたもより多くの力が必要ですが、それはもう少し費用がかかります。 上記の巨大なネジは、このスキャナーとNikon DSLRを使用してキャプチャされた通常の乾式壁のネジから作成されました。

デスクトップ3Dスキャンは近年大きな飛躍を遂げましたが、それでも大きな制限があります。 スキャナーハードウェアは、特定のスキャンボリュームと解像度を中心に構築されています。 適切な結果を得ることができますが、それはオブジェクトがそのスイートスポットに適合する場合のみです。 オブジェクトが小さすぎたり、詳細すぎたり、スキャナーの調子が悪い日には、スキャンがポテトのように見えます。 幸いなことに、別のアプローチがあります。 写真測量では、オブジェクトの周囲のあらゆる角度から撮影された通常の2D写真のセットを使用します。 物体上の点が少なくとも3つの写真で見える場合、その位置を三角測量して、3次元で測定できます。 数千または数百万のポイントの位置を特定して計算することにより、ソフトウェアは非常に正確な再現を構築できます。 ハードウェアベースのスキャナーとは異なり、このプロセスにはサイズや解像度の制限はありません。 オブジェクトを撮影できる場合は、3Dスキャンできます。 分子から銀河まで機能します。または、ハッブルの時間を承認してくれるかもしれません。

写真測量の制限要因は、写真の品質であり、写真家のスキルです。 写真は十分に露出され、カミソリの焦点が合っていなければなりません。 また、オブジェクトの周囲に間隔を空けてスキャン対象のすべての部分をキャプチャし、各ショットがどこにあるかをソフトウェアが把握できるように十分にオーバーラップする必要があります。 大きなオブジェクトの場合、これはある程度の練習を行うことで手動で行うことができますが、小さなオブジェクトでうまくやることは事実上不可能です。 このスキャナーはプロセスを自動化します。

ステップ1:仕組み

高品質の写真測量スキャンには、あらゆる角度からの高品質の写真が必要です。 小さなものをスキャンする最も簡単な方法は、被写体を回転させながら撮影することです。 このスキャナーは、arduinoボードによって制御されるステッピングモーターを使用します。 ステッパーはオブジェクトを一定量だけ回転させ、赤外線LEDがカメラのワイヤレスリモコンを模倣する非常に巧妙な一連の点滅を発します。 カメラはだまされやすく、写真を撮ってください。

一連のボタンを備えた液晶ディスプレイシールドにより、ユーザーはarduinoを制御できます。 ユーザーはボタンを使用して、1回転ごとに撮影する写真の数を選択できます。 スキャナーは自動モードで実行できます。自動モードでは、写真を撮影し、ステッパーを進めて、1回転するまで繰り返します。 ボタンを押すごとに写真を撮り、ステッパーを進めて待機する手動モードもあります。 これは、各画像を手動でフレーミングして焦点を合わせる必要があるスキャンに役立ちます。

ステップ2:写真測量の撮影に関するヒント

写真測量ソフトウェアは、写真内の特徴を検出すると、他の写真からその特徴を見つけようとし、表示されるすべてのショットでその位置を記録します。 フィーチャが回転しているオブジェクトの一部である場合、適切なデータが取得されます。 検出された機能が背景にあり、オブジェクトの残りの部分が動いていない場合、少なくともソフトウェアに関する限り、時空間の連続性が崩壊する可能性があります。 2つの解決策があります。 1つは、オブジェクトの周りでカメラを動かして、背景が動きと同期するようにすることです。 これは大きなオブジェクトには適していますが、自動化するのははるかに困難です。 より簡単な解決策は、背景を機能なしに保つことです。 これは小さなオブジェクトに対しては簡単です。 //www.thingiverse.com/thing:548006は、シームレスな白い背景を示すフォトスタジオスイープのような通常の用紙を保持しています。 これを適切な照明と組み合わせると、特徴のない背景に向かって順調に進んでいます。 もう1つのヒントは、1〜2回画像を露出しすぎることです。 これにより、オブジェクトの影をより詳細にキャプチャすると同時に背景を焼き付けて、残りの背景機能が燃えるような白で消えるようにします。

ステップ3:必要なもの

アルドゥイノ 。 任意のarduinoが機能します。 メガを使用したのは、LCDシールドで覆われていないピンがあり、配線が簡単になるためです。

スキャナーとスキャナーを制御するボタンの束を提供するSainSmart 1602 LCDシールド

ステッピングモータードライバー (Easy Driverを使用しています)これにより、Arduinoはステッピングモーターを駆動できます。 ステッパードライバーは、ステッパーを運転することを除いて、多くのことを求めていないため、動作するはずです。

スキャン対象を回転させるNEMA 17ステッピングモーター 。 (適切なドライバーと電源を備えた)より大きなステッピングモーターを使用すると、このスキャナーはジャンクヤードで見つけた巨大ロボットのスキャン部分を拡大できます。

カメラを起動する950nm IRが導かれました。 あなたがその種の面白いものを見つけるような人であれば、おそらく古いテレビのリモコンから1つを救うことができます。

Arduinoおよびステッピングモーター用のある種の電源。 9vの壁war贅は問題なく動作し、9vのバッテリーはピンチで動作しますが、バッテリーは新品である必要があります。 ステッパーは、USBポートのみから給電されている場合は機能しません。

作成したケースの3D印刷可能ファイルを添付しました。 それは非常にエレガントで、その美しさと革新的なスタイルのためにPinterestのラウンドを作ることは確実です。 デザインを平等にしようとするのは無理がありますが、このクラシックは気軽にあなた自身の、より小さな、オマージュを思いついてください。 そして、私がもっと見栄えの良いケースを愛するので、あなたがそうするかどうか私に知らせてください。

添付ファイル

ステップ4:フックする

あなたが10歳の目と指を持っているならば、断片を引っ掛けることはかなり簡単です。 おそらくあなたがあなたを助けるものを見つけることができなければ、少なくとも彼らの目と指を貸してくれます。 計画では、ファームウェアで使用したピンを示していますが、これは非常に簡単で、最適なものに切り替えることができます。 EasyDriverボードはケースの蓋に取り付けられているため、通気性が向上します。 私はそれにヒートシンクを置くことを計画していましたが、それはそれを必要としないようです。 ステッパーをあまり強く押していません。 鋭いオブザーバーは、Arduinoの未調整の電源端子からEasyDriverの電源を切っていることに気付くかもしれません。 おそらくベストプラクティスではありませんが、あまり力を入れていないため、時空間の連続性が破裂する可能性は低いでしょう。 同様に、私以上のことを知っている人が私が言うべきだからといって、LEDにバラスト抵抗を含めました。 LEDは短いパルスを送信するだけなので、ボードが出力している途方もない5vの下で調理する時間はあまりありませんが、ここでは自分の良心に従ってください。 9vの壁war贅は最高の電源ですが、新しい9vバッテリーでも機能しますが、長持ちしません。 arduinoは部分的に消耗したバッテリーで動作するため、ステッパー以外のすべてが動作している場合、バッテリーをチェックしますが、EasyDriverは動作しません。

//fritzing.org/projects/shapespeare-scannerからフリッツ回路図をダウンロードできます

ステップ5:ファームウェアのロード

ファームウェアスケッチをダウンロードして、Arduino IDEで開きます。 ファームウェアは、Nikonカメラで動作するようにデフォルトで設定されています。 別のブランドを使用している場合は、47行目で設定を変更する必要があります。スキャナーはSebastian SetzのマルチカメラIRコントロールライブラリを実装しているため、IRリモートで動作するほとんどすべてのブランドのカメラで動作します。 ライカまたはハッサブラッドを使用している場合は、おそらくドライバーを作成するためにSetz氏を雇う余裕があります。

コントロールは次のとおりです。

SELECT:自動スキャンを開始/停止します。

左:手動モード。 露出をトリガーし、時計回りに1ユニット進めます。

右:カメラをトリガーすることなく、時計回りに1ユニット移動します。

DOWN:カメラを起動せずに、1ユニットを反時計回りにステップします。

UP:1回転あたりの露出数のオプションを切り替えます。

このようにレイアウトした理由を聞かないでください。 当時は理にかなっていた。 スケッチは非常にシンプルなので、必要に応じて簡単にカスタマイズできます。

DFR_Keyライブラリからコンパイラエラーが発生した場合は、バージョン1.1をインストールしてください。 ダウンロードパッケージにDFR_Keyライブラリが含まれています。

添付ファイル

  • scanner_firmware.zipダウンロード
  • scanner_firmware1.1.zipダウンロード

ステップ6:スキャンを行う

照明は写真測量にとって重要です。 Ikea製の3〜4個のJANSJÖデスクランプを使用して、被写体を照らします。 これらのランプは非常に簡単に配置でき、多くの光を出します。 小さな頭があり、小さな被写体を簡単に照らすことができます。 それらはLEDなので、ほとんど熱を出しません。 通常の紙とテープでディフューザーを即興で作ることができ、秘密の実験室に火をつける心配はありません。 さらに、それぞれ10ドルです! カメラレンズに安価なLEDリングライトを使用して拡散光を提供することもありますが、レンズのフィルターリングに取り付けられているため、被写体がレンズにほとんど触れているマクロ撮影の邪魔になりがちです。

Amazonの25ドルのマクロレールを使用して、カメラの位置決めを支援します。 マクロレールがひどく高価で印象的なカメラの重さの下で実際に崩壊しないことを条件に(そして、それが私を責めないで)ハリケーンの真ん中で写真撮影をしているわけではありません。露出をするときに実際にカメラに触れないので、柔軟性のような麺はそれほど重要ではありません。

被写体をできるだけフレームいっぱいに収めます。 できるだけ多くの画像に焦点が合っていることを確認してください。 回転が完了したら、カメラを垂直に再配置します。 オブジェクトをキャプチャするのに必要な数の革命を撃ちます。

ステップ7:スキャンを処理する

現在、写真測量ソフトウェアには多くの選択肢がありますが、パックを明確に導くいくつかのオプションがあります。

Agisoft Photoscanは、リモートで手頃な価格の最高の商用パッケージです。 このタイプのスキャンには、180ドルの標準バージョンで十分です。 写真測量は非常に計算量が多いため、あなた(そしてあなた)は、最も強力なマシンで実行できるので、最も幸せになります。 おばあちゃんの486を実行していて、MicrosoftがXPをサポートしなくなったことに腹を立てている場合、これはうまくいきません。

Autodesk Mementoは次点です。 低品質の写真を持っている場合、または写真の数が少ない場合は、Agisoftよりも優れている場合があります。 スキャンが行われた後に処理するための優れたツールがありますが、スキャン自体の制御は少なくなります。 Mementoはクラウドベースであり、古い低速のコンピューターを使用している場合は便利ですが、ハンプスターを搭載したBabbageエンジンでスキャンをより高速に処理できると感じる場合は迷惑になる可能性があります。 現在無料ですが、常にそうであるとは限りません。

123d Catchは、オートデスクの消費者レベルの写真測量パッケージです。 写真を手動で調整できるという利点があります。これにより、ショット間のオーバーラップが十分でない状態で、悪いスキャンを救うことができます。 ただし、アップロードできる写真の数は限られているため、非常に詳細なものをスキャンすることは困難です。 また、写真を手動で調整できるからといって、余暇を過ごすのに面白い方法であるとは限りません。

ステップ8:ここからそれを取る場所

自分をスキャナーにしてください。 秘密の隠れ家で2番目の住宅ローンを取り出して、本当に高価で印象的なカメラを購入するか、少なくともまともなポイントでマクロモードで撮影してください。 無邪気な死んだバグを見つけ、それをスキャンして、今すぐ世界を占領する予定の巨大なロボットモンスターの軍隊の基礎として使用してください。

写真測量と3D印刷の詳細については、iTunesで入手できる「3dPrintingToday Podcast」をご覧ください。 ショー#111でこのスキャナーの作成について話しました。 125の(そして数える)すべてのエピソードで、素晴らしい3D印刷のヒントとコツなどをお話しします。

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