Лазерный 3D-сканер своими руками

Самодельное устройство о которой пойдет речь в этой статье, это лазерный 3D-сканер с открытым кодом под названием «FabScan», разработанный, кстати, как диссертация бакалавра.

Корпус своего 3D-сканера я сделал их листов МДФ и еще нескольких деталей крепежа, а чтобы показать то, что у меня получилось, решил написать это руководство.

Выражаю свою признательность компании Arduino за софт и команде «FabScan» за написанное приложение, а также огромное спасибо за этот великолепный лазерный проект!

Полезная информация по этому 3D-сканеру смотрите тут

Итак, поехали!

Шаг 1: Нам понадобится

Что рекомендует «FabScan»:

— Arduino Uno
— драйвер A4988 для шагового двигателя
— шилд 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 60х30х0.5 см)

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

Я бы рекомендовал все же придерживаться списка от команды-создателя.

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 камера, 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 здесь.

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 3D-сканера 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.

(https://codebender.cc/sketch:186175)

Если вы «идете мои путем», то необходимо нажать кнопку «Edit» и добавить строки:

#include
const int stepsPerRevolution = 200; // change this to fit the number of steps per revolution
// for your motor
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11, 8, 9);

А еще заменить функцию step():

void step() {
myStepper.setSpeed(1);
myStepper.step(1);

}

Шаг 5: Программное обеспечение

Для этого самодельного устройства мы будем использовать образ «FabScan Ubuntu Live DVD», созданный Марио Лукасом, он уже входит в софт от FabScan. Этот образ так же можно записать на флэшку и использовать его без установки Линукса на ваш компьютер. Более подробно о софте для 3D-сканера здесь.

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 здесь инструкциям.

Сохранение полученного 3D-изображения:

Когда сканирование 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».

Ну а что дальше?

А дальше можно обработать полученный 3D-скан в MeshLab и распечатать его на 3D-принтере! И вот как это делается:

— 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).

Дорогие друзья, если вас заинтересовала тема 3D-моделирования, вы также можете почитать по данной теме:

- 3D принтер своими руками
- «Protopiper» - устройство для создания 3D-моделей в реальном масштабе
- 3D-сканирование любых предметов с помощью обычного фотоаппарата

По публикациям МозгоЧина

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2010 гг.