Si vous souhaitez créer votre propre scanner 3D, la première étape consiste à trouver une webcam. Si vous l'avez, le coût de l'ensemble du projet coûtera 40 à 50 dollars. La numérisation 3D de bureau a fait de grands progrès ces dernières années, mais elle a encore des limites majeures. Le matériel de la technique est construit sur la base d'un certain volume et d'une certaine résolution de numérisation. Vous ne pouvez obtenir de bons résultats que si votre sujet répond aux exigences et à la résolution de prise de vue.
Comment fonctionne la prise de vue 3D
La photogrammétrie utilise un ensemble de photographies 2D conventionnelles prises dans toutes les directions autour d'un objet. Si un point sur un objet peut être vu sur au moins trois images, son emplacement peut être triangulé et mesuré en trois dimensions. En identifiant et en calculant l'emplacement de milliers voire de millions de points, le logiciel peut créer une reproduction extrêmement précise.
Contrairement à un scanner matériel, ce processus n'a pas de limites de taille ou de résolution. Si vous pouvez prendre une photo d'un objet, vous pouvez le scanner:
- Le facteur limitant dansla photogrammétrie est la qualité des photographies et donc l'habileté du photographe.
- Les photos doivent être clairement visibles et clairement mises au point.
- Ils doivent également être placés autour de l'objet de manière à ce que chaque partie soit couverte.
Sans scanner 3D, vous ne pouvez créer qu'une image 3D de gros objets. Les petits éléments ne peuvent pas être numérisés. Pour comprendre cela plus en détail, nous allons analyser le concept de photogrammétrie.
Qu'est-ce que la photogrammétrie et comment affecte-t-elle l'affichage des objets ?
La photogrammétrie est la science qui consiste à prendre des mesures à partir de photographies, notamment pour reconstituer la position exacte de points de surface. Il peut également être utilisé pour reconstruire les trajectoires de mouvement des points d'ancrage désignés sur tout objet en mouvement, ses composants et à proximité de l'environnement.
En bref, il vous donne la possibilité de créer une grille 3D à partir de plusieurs photos en comparant les similitudes entre les images et en les triangulant dans l'espace 3D.
La photogrammétrie existe depuis un certain temps, mais ce n'est que lorsque Autodesk a sauté dans son programme bêta Memento que les choses ont commencé à fonctionner. Memento a été renommé ReMake lorsqu'il a quitté la phase bêta. Cela ressemble à de la magie, non ? Eh bien, ce n'est pas de la magie, c'est la réalité. Désormais, n'importe qui peut effectuer une numérisation 3D sans dépenser des centaines d'euros pour un scanner. Même les scanners 3D open source abordables nécessitent pas mal de connaissances pour les faire fonctionner correctement. DEn'importe qui peut obtenir ce qu'il veut avec la photogrammétrie.
Plateau tournant - la deuxième étape de la création d'un scanner
Tout ce dont vous avez besoin pour créer votre propre scanner 3D est votre smartphone, des écouteurs inclus et un lecteur. Voici comment cela fonctionne: vous tournez la manivelle, et pour chaque rotation complète du plateau tournant, l'appareil photo du téléphone est déclenché 50 fois par le volume du casque.
Facile ! Transférez des photos sur votre ordinateur, puis utilisez Autodesk ReMake pour faire des merveilles. C'est incroyable, mais non seulement il est bon pour le maillage, mais il fournit également des outils pour peaufiner le maillage, réparer les trous, aligner, préparer l'impression 3D ou servir de forme système en tant que ressource 3D pour les jeux ou les rendus !
Eh bien, étant donné qu'Apple a supprimé la prise casque pour l'iPhone 7 et supérieur, une version mise à jour de la création du scanner sera utilisée. Il est basé sur le principe de travailler sur un déclencheur pour une caméra Bluetooth. Cela remplacera le besoin d'une prise casque.
- La numérisation photogrammétrique de haute qualité nécessite des photographies de haute qualité du sujet sous tous les angles.
- L'approche la plus simple pour numériser de petites choses consiste à faire pivoter l'objet pendant la prise de vue.
- Pour ce faire, le scanner utilise un moteur pas à pas contrôlé par la carte Arduino.
- Le stepper fait tourner l'objet d'une quantité fixe, puis la LED infrarouge s'éteint dans une série de flashs effrayants qui imitent la télécommande sans fil d'un appareil photo.
Écran d'affichage LCD avec un ensemble de boutonspermet à l'utilisateur de contrôler l'Arduino. À l'aide des boutons, l'utilisateur peut sélectionner le nombre de prises de vue à effectuer par tour. Un scanner 3D DIY de haute qualité peut fonctionner en mode automatique, où il prend une photo, fait avancer le moteur pas à pas et la répète jusqu'à ce qu'il complète une révolution complète.
Il existe également un mode manuel dans lequel chaque pression sur le bouton prend une photo, déplace la molette et attend. Ceci est utile pour scanner les détails. Le scanner 3D effectue la mise au point sur le cadre encadrant l'image.
Logiciel supplémentaire
Lorsque le logiciel de photogrammétrie détecte une caractéristique sur une photo, il essaie de trouver cette caractéristique dans d'autres images et enregistre l'emplacement sur toutes les images qui apparaissent.
- Si l'objet fait partie d'un objet en rotation, nous obtenons de bonnes données.
- Si l'entité détectée est en arrière-plan et ne bouge pas pendant que le reste de l'objet est scanné, cela pourrait rompre le continuum espace-temps, du moins en ce qui concerne votre logiciel.
Il y a deux solutions:
- L'un d'eux déplace l'appareil photo autour du sujet pour synchroniser l'arrière-plan avec le mouvement. C'est bon pour les objets volumineux, mais il est beaucoup plus difficile d'automatiser le processus.
- Une solution plus simple consiste à ne pas toucher à l'arrière-plan. C'est plus facile à faire pour les petits objets. Ajoutez à cela le droitéclairage et vous êtes sur la bonne voie pour des arrière-plans sans relief.
Une autre astuce consiste à surexposer vos images avec un arrêt ou deux. Cela vous permet de capturer plus de détails dans l'ombre du sujet tout en séparant l'arrière-plan afin que tous les objets d'arrière-plan restants disparaissent dans un blanc brillant.
- "Arduino". Il a des broches qui ne sont pas couvertes par l'écran LCD, ce qui facilite la connexion.
- SainSmart 1602 LCD Shield qui a un écran et quelques boutons pour contrôler le scanner.
- Pilote de moteur pas à pas (Easy Driver).
Le moteur pas à pas NEMA 17 fera tourner l'objet numérisé. Avec un grand moteur pas à pas (avec un pilote et une alimentation appropriés), ce scanner 3D DIY de haute qualité pourrait étendre la numérisation. La LED IR 950 nm déclenche la caméra. Certains modèles populaires de scanners 3D portables sont basés sur ce principe. Vous pouvez répéter le processus de construction de vos propres mains. Nous proposons plusieurs options parmi lesquelles choisir.
Spinscan de Tony Buzer: la base de tous les scanners
En 2011, le génie de l'impression 3D Tony Buzer a lancé Spinscan. Il s'agit d'un scanner 3D open source fait maison basé sur un laser et un appareil photo numérique. Plus tard, MakerBot a utilisé les idées de Spinscan pour créer le Digitizer Scanner à code source fermé.
FabScan
FabScan a commencé comme un projet de fin d'études et a depuis été adopté par une petite communauté qui continue de travailler à l'amélioration de ses fonctionnalités. FabScan fonctionne comme de nombreux autres scanners laser, mais est aidé par un boîtier intégré qui aide à uniformiser les niveaux de lumière, évitant ainsi la distorsion lors de la numérisation.
VirtuCube
Une méthode alternative pour les scanners laser est le scanner à lumière structurée. En utilisant un pico projecteur au lieu d'un laser, le VirtuCube peut être facilement créé avec quelques pièces imprimées et de l'électronique de base. L'ensemble de ce système peut être placé dans une boîte en carton pour éviter que d'autres sources de lumière ne provoquent des erreurs d'impression.
Deux nouveaux scanners laser open source passionnants ont déjà été lancés: le BQ Cyclop et le Murobo Atlas.
BQ - système de balayage laser
La société espagnole d'électronique grand public BQ a annoncé le scanner 3D Cyclop au CES. Cyclop utilise deux niveaux de ligne laser, une webcam USB standard et le contrôleur Arduino personnalisé de BQ. BQ a écrit sa propre application de numérisation appelée Horus. Alors que les rapports indiquent que Cyclop n'est pas encore disponible, BQ dit qu'il le sera plus tard cette année.
"Atlas" est un projet développé qui nécessite des améliorations
Le scanner 3D de Murobo recherche actuellement des fonds sur Kickstarter. Comme Spinscan, Digitizer et Cyclop, Atlas utilise des modules de ligne laser et une webcam pour scanner un objet sur une plate-forme rotative. Atlas remplace l'Arduino Raspberry Pi pour intégrer le contrôle et la capture dans un appareil. Comme Cyclop, le créateur d'Atlas promet que ce sera un projetOpen source. Les ensembles à 129 $ sont épuisés, mais certains restent à 149 $ et 209 $.
En 2019, la société vise à lancer un scanner 3D basé sur un smartphone qui non seulement affichera la visibilité en arrière-plan, mais construira également la mise au point lors de la capture d'une image. En Amérique, les nouveautés DIY sont incroyables. Si vous ne savez pas comment faire un scanner 3D, utilisez la version inachevée d'Atlas. Il existe une fonctionnalité assez claire, et les développeurs n'ont qu'à flasher l'appareil et assurer le fonctionnement des fonctions qu'ils souhaitent voir en conséquence.
CowTech Ciclop: nouveau modèle de machine multifonction
Le prix monte jusqu'à 160 $ (selon que vous imprimez des pièces en 3D ou non). La société est basée aux États-Unis. La résolution des images finies atteint 0,5 mm. Volume de numérisation maximal: 200 × 200 × 205 mm. BQ a constitué la base d'un kit de scanner 3D DIY pour une imprimante 3D. De vos propres mains, vous pouvez modifier la version du modèle pour créer des images dans un espace à quatre dimensions.
CowTech Engineering a mobilisé des fonds dirigés par BQ pour donner une valeur unique au modèle mis à jour. Nouvelles opportunités:
- examen de l'environnement,
- capture en arrière-plan,
- affichage de l'objectif de style inversé.
Fidèle au mouvement open source, Cowtech a lancé une campagne Kickstarter pour récolter des fonds afin de lancer une version de production de l'original, Ciclop CowTech. L'équipe s'est fixé un objectif ambitieux d'amasser 10 000 $, mais a été accueillie avec surprise etravi lorsque la communauté a pu amasser 183 000 $. Le kit d'appareil photo et de scanner de téléphone CowTech Ciclop DIY 3D est né.
Alors quelle est la différence entre la version CowTech et la version BQ DIY ?
CowTech Ciclop utilise toujours le logiciel Horus 3D car c'est un magasin fantastique pour la numérisation d'objets 3D. Les différences, cependant, résident dans une conception légèrement différente, que l'équipe a passé plusieurs jours à développer afin que les pièces puissent être imprimées en 3D sur n'importe quelle imprimante 3D FDM.
Les mêmes blancs peuvent être utilisés pour développer des appareils de vos propres mains. Les scanners et imprimantes 3D de l'entreprise n'ont qu'un petit volume de construction, donc CowTech a conçu des pièces qui peuvent être imprimées sur n'importe quelle imprimante avec un volume de construction de 115 × 110 × 65 mm, que l'on trouve dans presque toutes les imprimantes 3D.
Ciclop par CowTech:
- Il y a des supports laser réglables ici.
- CowTech DIY utilise de l'acrylique découpé au laser.
BQ Ciclop:
- Les modèles utilisent des tiges filetées.
- Il n'y a pas d'acrylique découpé au laser.
Ce n'est pas grave, et les scanners se ressemblent toujours beaucoup, mais CowTech avait uniquement l'intention d'améliorer la conception existante, pas de la réformer. CowTech vend un Ciclop prêt pour le scan pour 159 $ sur son site Web. Dans l'ensemble, c'est un excellent scanner 3D DIY bon marché, très efficace pour la numérisation 3D par triangulation laser.
Machines et tables rotatives pour créer des scanners
- Téléphone mobileéquipé de la technologie de scanner 3D DIY: photogrammétrie - fonctionnalité technologique présente.
- Prix: Impression gratuite par vous-même (bien que les matériaux coûtent environ 30 $).
- Ce scanner 3D DIY sera assez facile à créer. Dave Clark, un fabricant britannique, s'est assuré que les modèles pouvaient être démontés avant même le début des ventes. Les pièces de rechange seront utilisées pour construire d'autres scanners.
C'est parce qu'il est basé sur la photogrammétrie, et non sur la triangulation laser, et qu'il est compatible avec votre smartphone ! Vous pouvez télécharger le fichier imprimable en 3D pour synchroniser les appareils.
De vos propres mains, un scanner 3D peut être fabriqué à partir de moyens improvisés. Il vous suffit de faire confiance aux créateurs de DIY 3D. Un simple appareil transforme instantanément votre iPhone ou Android en scanner 3D en le connectant à ce lecteur. Ensuite, à l'aide d'écouteurs et d'un appareil photo de téléphone, il prend plus de 50 photos de l'objet, qui seront numérisées au fur et à mesure que le plateau tourne.
Une fois que vous avez pris ces images, vous pouvez les charger dans un programme tel qu'Autodesk ReCap pour transformer les photos en un fichier 3D complet.
Dans l'ensemble, c'est un projet créatif fantastique et un excellent scanner 3D DIY pour les personnes à petit budget.
Scanneur 3D Microsoft Kinect
Il est encore plus bas à seulement 99 $ (mais n'est plus vendu, bien que Kinect V2 soit toujours disponible sur Xbox One). Le slogan de l'entreprise est: Créez votre propre scanner 3D à partir de Kinect et surprenez vos amis.
Bien que Microsoft ait répondu à la demande en créant sa propre application de numérisation 3D pour le scanner Kinect, il existe un certain nombre d'options tierces qui peuvent être préférables. Ceux-ci incluent:
- Skanect, fabriqué par Occupital, qui vend également un capteur de texture.
- ReconstruireMoi. Il fournit un ensemble d'outils qui vous permettent d'effectuer des numérisations 3D pour moins de 100 $.
Les résultats ne sont pas fantastiques, mais pour un tel prix, c'est tout à fait acceptable. Il s'est avéré qu'il était inférieur à la protogrammétrie traditionnelle en termes de qualité, en particulier dans les moindres détails, comme sur les petits modèles tels que les dents de requin. Néanmoins, pour les scanners 3D débutants, il s'agit d'un fantastique produit d'entrée de gamme, d'autant plus que vous en avez peut-être déjà un pour Xbox 360.
Avant de créer un scanner
Il existe de nombreuses caméras que vous pouvez utiliser. Bien sûr, pour savoir comment créer un scanner 3D à partir de votre téléphone de vos propres mains, vous devez calculer ce qui est nécessaire pour cela. Si vous envisagez d'utiliser Pi Scan pour contrôler vos appareils photo, vous devez utiliser le Canon PowerShot ELPH 160. Mais si vous utilisez une autre configuration, voici quelques recommandations générales sur les appareils photo:
- De combien de mégapixels avez-vous besoin ? Mesurez les éléments que vous êtes sur le point de numériser. Visez la plus grande taille moyenne (ne choisissez pas les plus grandes valeurs aberrantes). Par exemple, la plupart des manuels scolaires mesurent 22,86 × 27,94 cm. Multipliez maintenant cette taille par le PPI (pixels par centimètre) que vous avez l'intention de capturer. 300-c'est un minimum sûr, même si vous ne pouvez pas vous tromper si vous en prenez plus. Ainsi, dans notre exemple - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Nous avons besoin d'une image d'au moins 2700 × 3300=8 910 000 pixels, soit environ 9 mégapixels.
- De quel contrôle avez-vous besoin ? Si vous ne numérisez qu'un seul livre ou si vous ne numérisez qu'un élément pour son contenu informatif (au lieu d'essayer de capturer l'apparence réelle), vous n'avez pas besoin de très bons clichés. Si l'éclairage ou les paramètres de l'appareil photo changent d'une prise à l'autre, vous obtiendrez toujours de bons résultats.
- Vitesse d'obturation - Balance des blancs Ouverture ISO.
- Flash activé/désactivé. Tout traitement d'image personnalisé (netteté, amélioration des couleurs, etc.).
- Focus (idéalement la possibilité de verrouiller la mise au point).
- Compensation d'exposition.
- Magnification - la plupart des reflex numériques permettent tout ce type de contrôle; pour les appareils photo compacts, uniquement les appareils photo Canon Powershot prenant en charge CHDK. Ils vous permettent de contrôler tous ces paramètres.
Cela dépend beaucoup du budget. Les scanners sont vendus au même prix que les appareils photo. Si vous voulez tout faire vous-même, le budget est limité. Faites attention au segment abordable du marché de l'optique et des pièces détachées.
- La première difficulté rencontrée dans la construction d'un scanner laser 3D est de trouver une plate-forme rotative. En même temps, il doit être contrôlé uniquement à l'aide de MatLab. Au lieu de dépenser beaucoup d'argent ou de temps, vous pouvez acheterMoteur pas à pas 28BYJ-48-5V avec carte de module de test d'entraînement ULN2003.
- Ensuite, collez la plate-forme sur l'arbre du moteur pas à pas et placez-la dans la rainure à l'intérieur du support. La plate-forme doit être au ras du "marbre", mais sachez que plus elle est bon marché, plus les diamètres sont incohérents et peuvent rendre les choses inégales.
- Si vous avez une méthode pour obtenir une rotation précise qui peut être contrôlée dans Mat Lab, installez la caméra à n'importe quelle distance et hauteur, ainsi que la ligne laser à gauche ou à droite de la caméra et du plateau tournant. L'angle du laser doit être optimal pour couvrir la majeure partie du plateau tournant, mais rien n'a besoin d'être exact, nous gérerons la différence d'échelle du modèle dans le code.
- La partie la plus importante pour un bon fonctionnement est le calibrage de la caméra. À l'aide de la boîte à outils de vision par ordinateur MatLab, vous pouvez obtenir la distance focale exacte et le centre optique de la caméra avec une précision de 0,14 pixel.
Sachez que la modification de la résolution de la caméra modifiera les valeurs du processus de calibrage. Les principales valeurs que nous recherchons sont la distance focale, mesurée en pixels, et les coordonnées en pixels du centre optique du plan image.
La plupart des appareils photo compacts bon marché n'ont pas d'interface logicielle. Ils ne peuvent être actionnés que manuellement ou mécaniquement. Mais une équipe de bénévoles a développé un logiciel qui permet de contrôler et de configurer à distance les appareils photo compacts Canon. Ce logiciel s'appelleCHDK.
- CHDK est téléchargé sur la carte SD, qui est ensuite insérée dans l'appareil photo.
- Lorsque l'appareil photo démarre, CHDK démarre automatiquement.
- Parce que CHDK n'apporte jamais de modifications permanentes à l'appareil photo, vous pouvez toujours simplement retirer la carte SD CHDK dédiée pour un fonctionnement normal de l'appareil photo.
CHDK est une condition préalable essentielle pour les contrôleurs logiciels répertoriés ci-dessous. Les contrôleurs fonctionnent sur un PC ou un Raspberry Pi et communiquent avec le logiciel CHDK exécuté sur les caméras via USB. Lors de l'utilisation d'autres types de caméras bon marché, la seule option de contrôle est une sorte de démarrage mécanique ou manuel via les programmes d'installation, comme indiqué ci-dessus.
