FabScan — это опенсорсный, сделанный своими руками лазерный 3d сканер. Я собрал свой из листов МДФ и различных подручных средств и в качестве примера решил выложить для вас процесс создания.

Шаг 1: Что вам понадобится

Для официального сканера FabScan необходимы:

• Ардуино УНО
• Шаговый двигатель A4988
• Модуль лазерного 3д сканера FabScan-Shield для Ардуино
• Модуль красного лазера 5mW
• Блок питания 12V — 1A
• Веб-камера Logitech C270

Для создания коробки вам понадобится 4 листа МДФ размером 600*300*5 мм.

В своём проекте я использовал:

• Ардуино УНО
• Биполярный шаговый двигатель — NEMA 17 (200 шагов)
• Шаговый двигатель A4988
• Модуль красного лазера 5mW
• Блок питания 12V — 2A
• Веб-камера Logitech C270

Так как мы будем использовать ПО FabScan, то я рекомендую держаться их списка деталей, всю документацию по эталонному 3 д сканеру FabScan вы легко найдёте в интернете.

Шаг 2: Собираем коробку-галерею для 3D-сканера

Показать еще 4 изображения

Для сборки короба для сканера я использовал Дремель и своё воображение. Это не так-то просто, ведь для того, чтобы получить корректное 3Д-изображение камера, лазер и шаговый двигатель должны находиться на правильных позициях. Если вы не хотите заморачиваться, то можно просто купить готовые части, но это обойдётся недешево .

Шаг 3: Соединяем модули

Сборка железа довольно проста:
Соедините модуль FabScan с Ардуино, а двигатель A4988 установите на своё первое положение шага. Соедините двигатель с выходными пинами, а модуль лазера с аналоговым пином A4. Наконец, подключите блок питания и кабель USB.

Если вы решили собирать сканер по моему списку деталей:
Тогда вам нужно подключить двигатель A4988 к пинам 10, 11, 9, 8 на Ардуино (при желании пины можно поменять), а модуль лазера подключить к пину A4. В конце также подключите блок питания и кабель USB.

Шаг 4: Код для Ардуино

Мы будем использовать официальный код от FabScan. Загрузите его на Ардуино и всё готово.

Если у вас установлен плагин Codebender, то можно залить код на Ардуино, перейдя по этой ссылке .

Если вы собираете сканер по моему списку деталей, то нажмите кнопку Edit и сделайте следующее:

• Добавить строки #include const int stepsPerRevolution = 200;//поменяйте на кол-во шагов вашего двигателя Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11,8,9);
• Замените функцию step() следующей: void step() { myStepper.setSpeed(1); myStepper.step(1); }

Шаг 5: Софт для компьютера

Мы будем использовать образ «FabScan Ubuntu Live DVD». Вы можете скачать его . В этом образе софт FabScan уже предустановлен. Образ можно записать на флэшку, как это сделать можно найти в интернете.

Важная заметка: Если вы выбрали опцию «Try Ubuntu», то сохраните ваши файлы перед выключением компьютера!

Смотрите на приложенные фото и следуйте пунктам:

• Выберите порт в SerialPort
• Выбериет камеру в Camera
• File — Control Panel
• Кликнете на detect laser (не кладите ничего в сканер на данном этапе) и выберите ‘enable’
• Кликните на «Fetch Frame» и убедитесь, что синяя горизонтальная линия касается верхушки вращающегося стола, а желтая горизонтальная линия касается его нижней части. Вертикальная желтая линия должна проходить через центр вращающегося стола. Незакреплённая камера может стать причиной искаженных сканов!

После настройки закройте окно панели управления, поместите объект в сканер, и нажмите на кнопку начала сканирования (start scan).

Сохранение 3D изображения:
Когда процесс сканирования завершится, можно сохранить 3Д объект в файл в форматах.pcd или.ply. Можно сохранить его также в формате stl, но он поддерживается не всеми платформами. Также можно открыть ранее отсканированный объект, выбрав File — OpenPointCloud.

Что делать с 3Д файлами?
Можно открыть их в MeshLab и напечатать на 3Д-принтере.
Для печати объектов в MeshLab:

• Сохраните объект в формате.ply
• Откройте файл в MeshLab
• В MeshLab рассчитайте нормали (Filters/Point Set/Compute normals for point sets)
• Реконструируйте поверхность при помощи реконструкции пуассонов (Filters/Point Set/Surface Reconstruction: Poisson)
• Готово

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 !

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.

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 640×480. 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!

История появления

Технология трехмерного сканирования появилась всего несколько десятилетий назад, в конце 20-го века. Первый работающий прототип появился в 60-х годах. Конечно, тогда он не мог похвастаться широким спектром возможностей, однако это был настоящий 3d сканер, неплохо справляющийся с основной функцией.

В средине 80-х годов сканирующие устройства усовершенствовали. Их начали дополнять лазерами, источниками белого света и затемнения. Благодаря этому удалось улучшить «захват» исследуемых объектов. В этот период появляются контактные датчики. С их помощью оцифровывалась поверхность твердых предметов, которые не отличались сложной формой. Чтобы усовершенствовать оборудование, разработчикам пришлось позаимствовать ряд оптических технологий из военной промышленности.

Применение 3d сканеров было интересно не только конструкторам дизайн-студий, автомобильных концернов, но и работникам киноиндустрии. В 80-х – 2000-х годах разные компании выпускали свои модели оборудования: Head Scanner, 3D-сканер REPLICA и другие. С тех времен агрегаты изменились, усовершенствовались, стали более мобильными и функциональными. Характеристики 3d сканера сегодня существенно отличаются.

Методы и технологии трехмерного сканирования

Выделяют два основных метода:

1. Контактный. Устройство зондирует предмет посредством физического контакта, пока объект находится на прецизионной поверочной плите. Контактный 3d сканер отличается сверхточностью работы. Правда, при сканировании можно повредить или изменить форму объекта.
2. Бесконтактный. Применяется излучение или особый свет (ультразвук, рентгеновские лучи). В данном случае предмет сканируется через отражение светового потока.

Технологии трехмерного сканирования:

1. Лазерная. Функционирование устройств основывается на принципе работы лазерных дальномеров. Лазерные сканеры 3d характеризуются точностью получаемой трехмерной модели. Правда, их применение затруднительно в условиях подвижности объекта. Это больше 3d сканер для помещения. Сканирование человека 3d сканером лазерного типа практически невозможно.
2. Оптическая. В данном случае применяется специальный лазер второго класса безопасности. Оптический 3d сканер отличается большой скоростью сканирования. Его использование исключает любое искажение, даже если объект будет двигаться. Также нет необходимости в нанесении отражающих меток. Правда, такие устройства не подходят для исследования зеркальных, прозрачных или блестящих изделий. Зато это отличный вариант 3d сканера человека.

Современные 3d сканеры

Устройства могут отличаться по многим параметрам: сфере использования, габаритам, форме, технологии. Современные агрегаты применяются и в промышленной, и в бытовой сфере. Промышленный 3d сканер полезен в:

• инженерии;
• медицине;
• производстве;
• дизайне;
• киноиндустрии;
• сфере создания компьютерных игр.

Особое внимание хотелось бы уделить ультразвуковому 3d сканеру. Он является настоящей находкой для современной медицины. Устройства снабжаются энергетическими, цветными, тканевыми, непрерывноволновыми и импульсными допплерами. Данный агрегат характеризуется высочайшей разрешающей способностью, поэтому популярен в маммологии, акушерстве, урологии, исследовании сосудов и мышечных тканей, эхокардиографии, неонаталогии, педиатрии.

По принципу работы устройства также отличаются. Рынок предлагает стационарный или переносной, то есть ручной 3d сканер. В качестве сенсора во втором случае используется координатно-чувствительный детектор или аппарат с зарядовой связью. Данный агрегат чрезвычайно удобен тем, что его можно свободно перемещать. Портативный 3d сканер идеально подходит для сканирования труднодоступных мест или крупногабаритных объектов. Измерение можно проводить под любыми углами, вокруг или под исследуемыми предметами.

Устройства используются совместно с разным оборудованием. Это может быть не только 3d сканер для 3d принтера, но и 3d сканер для ipad. Современные производители подобных агрегатов выпускают мобильные устройства, которые работают не только со стационарными компьютерами, но и с планшетами или даже смартфонами. Кроме этого существуют специальные программы, с помощью которых обычные телефоны превращаются в сканеры. К примеру, можно найти 3d сканер для андроид. Он поможет конструировать уникальные детали, проводить быстрое прототипирование и оцифровку объектов.

Какой 3D сканер купить? ТОП 5 лучших 3D сканеров 2018 года от компании 3Dtool

Всем привет, с вами компания.
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.

1.

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.


В базовую комплектацию входит:

• 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

Преимущества:

• Простота эксплуатации
• Максимально автоматизирован

Недостатки:

• Не высокая точность
• Необходимость использования видеокарты NVIDIA.

2.
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:

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

Сканер поставляется с одним комплектом объективов с ручной настройкой для трех зон сканирования3D 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.

3.
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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

4.

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

5.

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. И подписываемся на наши группы в соц.сетях:

3D-сканер

Для термина «Сканер» см. также другие значения.

3D-сканер - периферийное устройство, анализирующее форму предмета и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

3D-сканеры делятся на два типа по методу сканирования:

• Контактный, такой метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом.
• Бесконтактный
  • Активные сканеры: излучают на объект некоторые направленные волны и обнаруживают его отражение для анализа: чаще всего используется светодиодный или лазерный луч, реже - рентгеновские лучи, инфракрасное излучение или ультразвук.
  • Пассивные сканеры: не излучают ничего на объект, а полагаются на обнаружение отражённого окружающего излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет - легкодоступное окружающее излучение.

Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления (CAM) и инженерных расчётов (CAE). Для вывода 3D-моделей могут использоваться такие средства, как 3D-монитор, 3D-принтер или фрезерный станок с поддержкой G-кода.

> См. также

• 3D-принтер
• Трёхмерная графика
• Фотоскульптура

Полезные статьи:

FabScan - это open-source, DIY 3D лазерный сканер.

Начало проекта было положено во время разработки бакалаврского проекта Франциска Энгелманна. Официальная страница проекта находится .

На основании этого проекта, разработан аналог, который и рассмотрен в статье. Для бокса используется мдф. Электронная начинка тоже несколько отличается.

Программа для Arduino взята с оригинального проекта. Так что спасибо команде FabScan за отличный open-source 3D сканер!

Итак, приступим.

Необходимые компоненты

Детали и узлы для оригинального проекта FabScan:

• Драйвер шагового двигателя A4988;
• Шилд FabScan;
• Биполярный шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов);
• Источник питания 12 В - 1 А;
• Веб-камера Logitech C270.

Для корпуса надо 4 листа из МДФ. Размеры - 600 мм на 300 мм. Толщина - 5 мм. Более детальная информация .

Детали и узлы, которые используются в этой инструкции:

• (200 шагов);
• Драйвер шагового двигателя L298N;
• Модуль лазера на 5 мВт - производитель Red Line;
• Источник питания 12 В - 2 А;
• Веб-камера Logiteck C270.

То есть мы просто не станем использовать шилд FabScan и используем другой модуль драйвера шагового двигателя

Разработка корпуса для 3D сканера

Процесс и результат разработки корпуса нашего 3D сканера показаны на фотографиях. Основная сложность - максимально точная установка камеры, модуля лазера и шагового двигателя. Если вы хотите облегчить себе жизнь, можете заказать эти детали за 35 евро.

Сборка 3Д сканера

1. С шилдом .

Установите FabScan шилд на Arduino. Драйвер шагового двигателя A4988 устанавливается на предусмотренные рельсы. Шаговый двигатель подключается к соответствующим контактам на шилде. Модуль лазера подключается к аналоговому пину A4. После этого можете подключать питание и USB кабель. Более детальная иструкция находится .

2. Без шилда .

Если вы решили собрать сканер без использования шилда, подключите драйвер шагового двигателя L298 к контактам 10, 11, 9, 8 на Arduino (в принципе, эти контакты можно изменить с соответствующими правками в скетче). Модуль лазера подключается к пину A4 на Arduino . Все. Можно подключать питание и USB кабель.

Скетч для Arduino

Важное примечание! Если вы используете опцию "Try Ubuntu", убедитесь, что вы сохранили файлы перед тем как выключить персональный компьютер!

Следуйте инструкции, фотографии к которой приведены ниже:

• Выберите SerialPort;
• Выберите Camera;
• File - Control Panel;
• Нажмите detect laser (пока что не устанавливайте никаких объектов перед сканером) и выберите "enable";
• Нажмите "Fetch Frame" и убедитесь, что синяя горизонтальная линия касается вершины вращающегося стола, а желтая горизонтальная линия касается нижней части вращающегося стола. Кроме того, желтая вертикальная линия должна совпадать с центром вращающегося стола. Если камера установлена некорректно, результат сканирования будет не четким!

После настройки закройте окно, установите объект в 3 D сканере и нажмите кнопку Start Scan.

Примечание: дополнительные материалы по настройке Файла configuration.xml изложены в этом гайде .

Сохранение 3D изображения

Когда процесс 3Д сканирования завершится, вы сможете сохранить сканированный 3D объект с расширением.pcd или.ply. Можно сохранить и в формате 3D stl файла, но эта возможность доступна не на всех платформах. Открыть сканированный и сохраненный ранее объект можно, выбрав File - OpenPointCloud.

Что дальше?

Вы можете использовать MeshLab для обработки сканированного 3Д объекта и распечатать его на 3D принтере!

При обработке файла в MeshLab:

1. Убедитесь, что вы сохранили объект как.ply файл.

2. Откройте файл с помощью MeshLab.

3. В MeshLab рассчитайте нормали (Filters/Point Set/Compute normals).

4. После этого перестройте поверхность, используя Poisson reconstruction (Filters/Point Set/Surface Reconstruction: Poisson)

Окончательно собранная конструкция приведена на фото ниже.

Видео работы оригинального FabScan 3-Д сканера:

Огромное спасибо команде FabScan за потрясающий open-source сканер на Arduino!!!

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!