Si quieres hacer tu propio escáner 3D, el primer paso es encontrar una cámara web. Si lo tiene, el costo de todo el proyecto costará entre 40 y 50 dólares. El escaneo 3D de escritorio ha hecho grandes avances en los últimos años, pero todavía tiene limitaciones importantes. El hardware de la técnica se construye sobre la base de un cierto volumen y resolución de escaneo. Puede obtener buenos resultados solo si el sujeto cumple con los requisitos de disparo y la resolución.
Cómo funciona el disparo en 3D
La fotogrametría utiliza un conjunto de fotografías 2D convencionales tomadas desde todas las direcciones alrededor de un objeto. Si un punto de un objeto se puede ver en al menos tres imágenes, su ubicación se puede triangular y medir en tres dimensiones. Al identificar y calcular la ubicación de miles o incluso millones de puntos, el software puede crear una reproducción extremadamente precisa.
A diferencia de un escáner de hardware, este proceso no tiene límites de tamaño o resolución. Si puede tomar una foto de un objeto, puede escanearlo:
- El factor limitante enla fotogrametría es la calidad de las fotografías y por lo tanto la habilidad del fotógrafo.
- Las fotos deben ser claramente visibles y claramente enfocadas.
- También deben colocarse alrededor del objeto de modo que queden cubiertas todas sus partes.
Sin un escáner 3D, solo puede crear una imagen 3D de objetos grandes. Los elementos pequeños no se pueden escanear. Para entender esto con más detalle, analizaremos el concepto de fotogrametría.
¿Qué es la fotogrametría y cómo afecta la visualización de objetos?
La fotogrametría es la ciencia de tomar medidas a partir de fotografías, especialmente para reconstruir la posición exacta de los puntos de la superficie. También se puede utilizar para reconstruir las trayectorias de movimiento de los puntos de anclaje designados en cualquier objeto en movimiento, sus componentes y en las proximidades del entorno.
En resumen, te da la posibilidad de crear una cuadrícula 3D a partir de varias fotos comparando las similitudes entre las imágenes y triangulándolas en el espacio 3D.
La fotogrametría existe desde hace un tiempo, pero no fue hasta que Autodesk s altó a su programa Memento beta que las cosas empezaron a funcionar. Memento pasó a llamarse ReMake cuando salió de la fase beta. Suena como magia, ¿verdad? Bueno, no es magia, es la realidad. Ahora cualquiera puede escanear en 3D sin gastar cientos de dólares en un escáner. Incluso los escáneres 3D de código abierto asequibles requieren bastante conocimiento para que funcionen correctamente. DEcualquiera puede obtener lo que quiere con la fotogrametría.
Tocadiscos: la segunda etapa de creación de un escáner
Todo lo que necesita para crear su propio escáner 3D es su teléfono inteligente, auriculares incluidos y un reproductor. Así es como funciona: gira la manivela y, por cada rotación completa del plato giratorio, el volumen de los auriculares activa la cámara del teléfono 50 veces.
¡Fácil! Transfiera fotos a su computadora y luego use Autodesk ReMake para hacer maravillas. Es increíble, pero no solo es bueno para la malla, sino que también proporciona herramientas para ajustar la malla, reparar agujeros, alinear, preparar para la impresión 3D o servir como forma del sistema como recurso 3D para juegos o representaciones.
Bueno, dado que Apple eliminó el conector para auriculares del iPhone 7 y superior, se usará una versión actualizada de la creación del escáner. Se basa en el principio de trabajar en un disparador para una cámara Bluetooth. Esto reemplazará la necesidad de un conector para auriculares.
- El escaneo fotogramétrico de alta calidad requiere fotografías de alta calidad del sujeto desde todos los ángulos.
- La forma más fácil de escanear cosas pequeñas es rotar el objeto mientras se fotografía.
- Para hacer esto, el escáner utiliza un motor paso a paso controlado por la placa Arduino.
- El paso a paso gira el objeto en una cantidad fija, y luego el LED infrarrojo se apaga en una serie de destellos malditamente complicados que imitan el control remoto inalámbrico de una cámara.
Pantalla LCD con un conjunto de botonespermite al usuario controlar el Arduino. Usando los botones, el usuario puede seleccionar el número de disparos a realizar por revolución. Un escáner 3D DIY de alta calidad puede funcionar en modo automático, donde toma una foto, avanza el motor paso a paso y la repite hasta completar una revolución completa.
También hay un modo manual en el que cada pulsación del botón toma una foto, mueve el jog dial y espera. Esto es útil para escanear detalles. El escáner 3D enfoca el cuadro que enmarca la imagen.
Software adicional
Cuando el software de fotogrametría detecta una característica en una foto, intenta encontrar esa característica en otras imágenes y registra la ubicación en todas las imágenes que aparecen.
- Si el objeto es parte de un objeto giratorio, obtenemos buenos datos.
- Si la característica detectada está en segundo plano y no se mueve mientras se escanea el resto del objeto, podría romper el continuo espacio-tiempo, al menos en lo que respecta a su software.
Hay dos soluciones:
- Uno de ellos es mover la cámara alrededor del sujeto para mantener el fondo sincronizado con el movimiento. Esto es bueno para objetos grandes, pero es mucho más difícil automatizar el proceso.
- Una solución más fácil es dejar el fondo intacto. Esto es más fácil de hacer para objetos pequeños. Añádele a eso el derechoiluminación y ya está en camino a fondos sin rasgos distintivos.
Otro consejo es sobreexponer sus imágenes con una o dos paradas. Esto le permite capturar más detalles en la sombra del sujeto mientras separa el fondo para que los objetos restantes del fondo desaparezcan en un blanco brillante.
- "Arduino". Tiene pines que no están cubiertos por la pantalla LCD, por lo que es fácil de conectar.
- SainSmart 1602 LCD Shield que tiene una pantalla y algunos botones para controlar el escáner.
- Controlador de motor paso a paso (Easy Driver).
El motor paso a paso NEMA 17 girará el objeto escaneado. Con un gran motor paso a paso (con el controlador y la fuente de alimentación apropiados), este escáner 3D DIY de alta calidad podría ampliar el escaneo. El LED IR de 950 nm activa la cámara. Algunos modelos populares de escáneres 3D portátiles se basan en este principio. Puedes repetir el proceso de construcción con tus propias manos. Ofrecemos varias opciones para elegir.
Spinscan de Tony Buzer: la base de todos los escáneres
En 2011, el genio de la impresión 3D Tony Buzer lanzó Spinscan. Este es un escáner 3D casero de código abierto basado en un láser y una cámara digital. Más tarde, MakerBot utilizó ideas de Spinscan para crear el escáner digitalizador de código cerrado.
FabScan
FabScan comenzó como un proyecto de graduación y desde entonces ha sido adoptado por una pequeña comunidad que continúa trabajando para mejorar sus funciones. FabScan funciona como muchos otros escáneres láser, pero cuenta con la ayuda de una carcasa integrada que ayuda a equilibrar los niveles de luz, lo que evita la distorsión al escanear.
VirtuCube
Un método alternativo para los escáneres láser es el escáner de luz estructurada. Usando un proyector pico en lugar de un láser, el VirtuCube se puede crear fácilmente con algunas partes impresas y electrónica básica. Todo este sistema se puede colocar en una caja de cartón para evitar que otras fuentes de luz provoquen errores de impresión.
Ya se han lanzado dos nuevos y emocionantes escáneres láser de código abierto: BQ Cyclop y Murobo Atlas.
BQ - sistema de escaneo láser
La empresa española de electrónica de consumo BQ anunció el escáner 3D Cyclop en el CES. Cyclop utiliza dos niveles de línea láser, una cámara web USB estándar y el controlador Arduino personalizado de BQ. BQ ha desarrollado su propia aplicación de escaneo llamada Horus. Si bien los informes dicen que Cyclop aún no está disponible, BQ dice que lo estará más adelante este año.
"Atlas" es un proyecto desarrollado que requiere mejoras
El escáner 3D de Murobo está actualmente buscando fondos en Kickstarter. Al igual que Spinscan, Digitizer y Cyclop, Atlas utiliza módulos de línea láser y una cámara web para escanear un objeto en una plataforma giratoria. Atlas reemplaza a Arduino Raspberry Pi para integrar el control y la captura en un dispositivo. Al igual que Cyclop, el creador de Atlas promete que será un proyectofuente abierta. Los juegos de $129 se agotaron, pero algunos siguen en $149 y $209.
En 2019, la compañía tiene como objetivo lanzar un escáner 3D basado en teléfonos inteligentes que no solo mostrará la visibilidad del fondo, sino que también construirá el enfoque al capturar una imagen. En Estados Unidos, las novedades de bricolaje son increíbles. Si no sabe cómo hacer un escáner 3D, use la versión sin terminar de Atlas. Hay una funcionalidad bastante clara, y los desarrolladores solo necesitan flashear el dispositivo y garantizar el funcionamiento de aquellas funciones que quieren ver como resultado.
CowTech Ciclop: nuevo modelo de máquina multifunción
El precio sube a $160 (dependiendo de si imprime piezas en 3D o no). La empresa tiene su sede en los Estados Unidos. La resolución de las imágenes terminadas alcanza los 0,5 mm. Volumen máximo de escaneo: 200 × 200 × 205 mm. BQ formó la base de un kit de escáner 3D de bricolaje para una impresora 3D. Con sus propias manos, puede modificar la versión del modelo para crear imágenes en un espacio de cuatro dimensiones.
CowTech Engineering aprovechó los fondos liderados por BQ para otorgar un valor único al modelo actualizado. Nuevas Oportunidades:
- revisión ambiental,
- captura de fondo,
- pantalla de lente de estilo inverso.
Fiel al movimiento de código abierto, Cowtech lanzó una campaña de Kickstarter para recaudar fondos para lanzar una versión de producción del original, Ciclop CowTech. El equipo se fijó la elevada meta de recaudar $10,000, pero se encontró con una sorpresa yencantados cuando la comunidad pudo recaudar $183,000. Nace el kit de escáner para teléfono y cámara 3D CowTech Ciclop DIY.
Entonces, ¿cuál es la diferencia entre la versión CowTech y la versión BQ DIY?
CowTech Ciclop todavía usa el software Horus 3D, ya que es una tienda fantástica para escanear objetos en 3D. Las diferencias, sin embargo, radican en un diseño ligeramente diferente, que el equipo dedicó varios días a desarrollar para que las piezas se puedan imprimir en 3D en cualquier impresora 3D FDM.
Los mismos espacios en blanco se pueden usar para desarrollar dispositivos con sus propias manos. Los escáneres e impresoras 3D de la empresa solo tienen un volumen de construcción pequeño, por lo que CowTech ha diseñado piezas que se pueden imprimir en cualquier impresora con un volumen de construcción de 115 × 110 × 65 mm, que se encuentra en casi todas las impresoras 3D.
Ciclop de CowTech:
- Aquí hay soportes láser ajustables.
- CowTech DIY utiliza acrílico cortado con láser.
BQ Ciclop:
- Los modelos utilizan varillas roscadas.
- No hay acrílico cortado con láser.
No es gran cosa, y los escáneres aún se ven bastante similares, pero CowTech solo pretendía mejorar el diseño existente, no reformarlo. CowTech vende un Ciclop listo para escanear por $ 159 en su sitio web. En general, es un gran escáner 3D DIY barato, muy eficiente para el escaneo 3D de triangulación láser.
Máquinas rotativas y mesas para crear escáneres
- Teléfono móvilequipado con tecnología de escáner 3D DIY: fotogrametría - característica tecnológica presente.
- Precio: Impresión gratuita por su cuenta (aunque los materiales costarán alrededor de $30).
- Este escáner 3D DIY será bastante fácil de crear. Dave Clark, un fabricante británico, se aseguró de que los modelos pudieran desmontarse incluso antes del inicio de las ventas. Las piezas de repuesto se utilizarán para construir otros escáneres.
¡Esto se debe a que se basa en fotogrametría, no en triangulación láser, y es compatible con su teléfono inteligente! Puede descargar el archivo imprimible en 3D para sincronizar dispositivos.
Con sus propias manos, se puede hacer un escáner 3D con medios improvisados. Solo necesita confiar en los creadores de DIY 3D. Un dispositivo simple convierte instantáneamente su iPhone o Android en un escáner 3D conectándolo a este reproductor. Luego, con auriculares y la cámara de un teléfono, toma más de 50 fotos del objeto, que se escanearán a medida que gira el plato giratorio.
Una vez que haya tomado estas imágenes, puede cargarlas en un programa como Autodesk ReCap para convertir las fotos en un archivo 3D completo.
En general, este es un proyecto creativo fantástico y un gran escáner 3D de bricolaje para personas con un presupuesto limitado.
Escáner 3D de Microsoft Kinect
Es aún más bajo a solo $99 (pero ya no se vende, aunque Kinect V2 todavía está disponible en Xbox One). El eslogan de la empresa es: Haz tu propio escáner 3D desde Kinect y sorprende a tus amigos.
Si bien Microsoft ha respondido a la demanda creando su propia aplicación 3D Scan para el escáner Kinect, existen varias opciones de terceros que pueden ser preferibles. Estos incluyen:
- Skanect, fabricado por Occupital, que también vende un sensor de textura.
- Reconstruyeme. Proporciona un conjunto de herramientas que le permiten realizar escaneos 3D por menos de $100.
Los resultados no son fantásticos, pero por ese precio es bastante aceptable. Se ha demostrado que es inferior a la programetría tradicional en calidad, especialmente en detalles finos, como en modelos pequeños como dientes de tiburón. Aún así, para los escáneres 3D principiantes, este es un fantástico producto básico, especialmente porque es posible que ya tenga uno para Xbox 360.
Antes de crear un escáner
Hay muchas cámaras que puedes usar. Por supuesto, para saber cómo hacer un escáner 3D desde su teléfono con sus propias manos, debe calcular lo que se necesita para esto. Si planea usar Pi Scan para controlar sus cámaras, entonces debe usar Canon PowerShot ELPH 160. Pero si está usando cualquier otra configuración, aquí hay algunas recomendaciones generales de cámara:
- ¿Cuántos megapíxeles necesitas? Mida los elementos que está a punto de escanear. Apunte al tamaño promedio más grande (no elija los valores atípicos más grandes). Por ejemplo, la mayoría de los libros de texto tienen un tamaño de 22,86 × 27,94 cm. Ahora multiplique este tamaño por los PPI (píxeles por centímetro) que desea capturar. 300-este es un mínimo seguro, aunque no te puedes equivocar si tomas más. Entonces, en nuestro ejemplo: 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Necesitamos una imagen de al menos 2700 × 3300=8 910 000 píxeles, o alrededor de 9 megapíxeles.
- ¿Qué control necesitas? Si solo está escaneando un solo libro, o solo está escaneando un elemento por su contenido informativo (en lugar de tratar de capturar la apariencia real), no necesita muy buenas tomas. Si la iluminación o la configuración de la cámara cambian de una toma a otra, seguirás obteniendo buenos resultados.
- Velocidad de obturación: apertura ISO del balance de blancos.
- Parpadeo encendido/apagado. Cualquier procesamiento de imagen personalizado (nitidez, mejora del color, etc.).
- Enfoque (idealmente, la capacidad de bloquear el enfoque).
- Compensación de exposición.
- Ampliación: la mayoría de las DSLR permiten todo este tipo de control; para cámaras compactas, solo cámaras Canon Powershot compatibles con CHDK. Te permiten controlar todos estos parámetros.
Mucho depende del presupuesto. Los escáneres se venden al mismo precio que las cámaras. Si quiere hacer todo usted mismo, entonces el presupuesto es limitado. Preste atención al segmento asequible del mercado de ópticas y repuestos.
- La primera dificultad que se encuentra al construir un escáner láser 3D es encontrar una plataforma giratoria. Al mismo tiempo, solo debe controlarse con la ayuda de MatLab. En lugar de gastar mucho dinero o tiempo, puede comprarMotor paso a paso 28BYJ-48-5V con placa de módulo de prueba de manejo ULN2003.
- A continuación, pegue la plataforma al eje del motor paso a paso y colóquelo en la ranura dentro del soporte. La plataforma debe estar al ras con el "mármol", pero tenga en cuenta que cuanto más barata sea, más diámetros inconsistentes pueden hacer que las cosas no estén niveladas.
- Si tiene un método para obtener una rotación precisa que se pueda controlar en Mat Lab, configure la cámara a cualquier distancia y altura, así como la línea láser a la izquierda o derecha de la cámara y la plataforma giratoria. El ángulo del láser debe ser óptimo para cubrir la mayor parte del plato giratorio, pero nada tiene que ser exacto, manejaremos la diferencia de escala del modelo en el código.
- La parte más importante para el correcto funcionamiento es la calibración de la cámara. Con el kit de herramientas de visión artificial de MatLab, puede obtener la distancia focal exacta y el centro óptico de la cámara con una precisión de 0,14 píxeles.
Tenga en cuenta que cambiar la resolución de la cámara cambiará los valores del proceso de calibración. Los principales valores que buscamos son la distancia focal, medida en unidades de píxel, y las coordenadas de píxel del centro óptico del plano de la imagen.
La mayoría de las cámaras compactas baratas no tienen una interfaz de software. Solo se pueden operar de forma manual o mecánica. Pero un equipo de voluntarios ha desarrollado un software que le permite controlar y configurar de forma remota las cámaras compactas de Canon. Este programa se llamaCHDK.
- CHDK se descarga en la tarjeta SD, que luego se inserta en la cámara.
- Cuando se inicia la cámara, CHDK se inicia automáticamente.
- Debido a que CHDK nunca realiza cambios permanentes en la cámara, siempre puede quitar la tarjeta SD CHDK dedicada para el funcionamiento normal de la cámara.
CHDK es un requisito previo esencial para los controladores de software que se enumeran a continuación. Los controladores se ejecutan en una PC o Raspberry Pi y se comunican con el software CHDK que se ejecuta en las cámaras a través de USB. Cuando se utilizan otros tipos de cámaras económicas, la única opción de control es algún tipo de inicio mecánico o manual a través de los programas de instalación, como se muestra arriba.
