Jika Anda ingin membuat pemindai 3D sendiri, langkah pertama adalah mencari webcam. Jika Anda memilikinya, biaya seluruh proyek akan menelan biaya 40-50 dolar. Pemindaian 3D desktop telah membuat kemajuan besar dalam beberapa tahun terakhir, tetapi masih memiliki keterbatasan besar. Perangkat keras dari teknik ini dibangun berdasarkan volume dan resolusi pemindaian tertentu. Anda bisa mendapatkan hasil yang baik hanya jika subjek Anda memenuhi persyaratan dan resolusi pemotretan.
Cara kerja pemotretan 3D
Fotogrametri menggunakan serangkaian foto 2D konvensional yang diambil dari segala arah di sekitar objek. Jika suatu titik pada suatu objek dapat dilihat pada setidaknya tiga gambar, lokasinya dapat ditriangulasi dan diukur dalam tiga dimensi. Dengan mengidentifikasi dan menghitung lokasi ribuan atau bahkan jutaan titik, perangkat lunak ini dapat membuat reproduksi yang sangat akurat.
Tidak seperti pemindai perangkat keras, proses ini tidak memiliki batas ukuran atau resolusi. Jika Anda dapat mengambil foto suatu objek, Anda dapat memindainya:
- Faktor pembatas dalamfotogrametri adalah kualitas foto dan oleh karena itu keterampilan fotografer.
- Foto harus terlihat jelas dan fokus dengan jelas.
- Mereka juga harus ditempatkan di sekitar objek sehingga setiap bagiannya tertutup.
Tanpa pemindai 3D, Anda hanya dapat membuat gambar 3D dari objek besar. Item kecil tidak dapat dipindai. Untuk memahami hal ini lebih detail, kita akan menganalisis konsep fotogrametri.
Apa itu fotogrametri dan bagaimana pengaruhnya terhadap tampilan objek?
Fotogrametri adalah ilmu mengambil pengukuran dari foto, terutama untuk merekonstruksi posisi yang tepat dari titik-titik permukaan. Ini juga dapat digunakan untuk merekonstruksi jalur gerakan titik jangkar yang ditentukan pada objek bergerak apa pun, komponennya, dan di dekat lingkungan.
Singkatnya, ini memberi Anda kemampuan untuk membuat kisi 3D dari beberapa foto dengan membandingkan kesamaan antara gambar dan membuat triangulasinya dalam ruang 3D.
Fotogrametri telah ada selama beberapa waktu, tetapi baru setelah Autodesk masuk ke program beta Memento-nya, semuanya mulai berfungsi. Memento diubah namanya menjadi ReMake ketika meninggalkan fase beta. Kedengarannya seperti sihir, bukan? Yah, itu bukan sihir, itu kenyataan. Sekarang siapa pun dapat melakukan pemindaian 3D tanpa menghabiskan ratusan untuk pemindai. Bahkan pemindai 3D open source yang terjangkau membutuhkan sedikit pengetahuan untuk membuatnya berfungsi dengan baik. DARIsiapa pun bisa mendapatkan apa yang mereka inginkan dengan fotogrametri.
Turntable - tahap kedua membuat pemindai
Yang Anda butuhkan untuk membuat pemindai 3D Anda sendiri adalah ponsel cerdas Anda, termasuk headphone dan pemutar. Begini cara kerjanya: Anda memutar engkol, dan untuk setiap putaran penuh meja putar, kamera ponsel dipicu oleh volume headphone 50 kali.
Mudah! Transfer foto ke komputer Anda lalu gunakan Autodesk ReMake untuk melakukan keajaiban. Ini luar biasa, tetapi tidak hanya bagus dalam penyambungan, ia juga menyediakan alat untuk mengubah jala, memperbaiki lubang, menyelaraskan, mempersiapkan pencetakan 3D, atau berfungsi sebagai bentuk sistem sebagai sumber daya 3D untuk permainan atau rendering!
Nah, mengingat Apple telah melepas jack headphone untuk iPhone 7 dan di atasnya, versi terbaru dari kreasi pemindai akan digunakan. Ini didasarkan pada prinsip bekerja pada pemicu untuk kamera Bluetooth. Ini akan menggantikan kebutuhan akan jack headphone.
- Pemindaian fotogrametri berkualitas tinggi memerlukan foto subjek berkualitas tinggi dari semua sudut.
- Pendekatan termudah untuk memindai benda kecil adalah dengan memutar objek saat memotret.
- Untuk melakukan ini, pemindai menggunakan motor stepper yang dikendalikan oleh papan Arduino.
- The stepper memutar objek dengan jumlah yang tetap, dan kemudian LED inframerah padam dalam serangkaian kilatan rumit yang meniru remote control nirkabel kamera.
Tampilan layar LCD dengan serangkaian tombolmemungkinkan pengguna untuk mengontrol Arduino. Dengan menggunakan tombol, pengguna dapat memilih jumlah bidikan yang akan diambil per putaran. Pemindai 3D DIY berkualitas tinggi dapat bekerja dalam mode otomatis, di mana ia mengambil gambar, menggerakkan motor stepper dan mengulanginya hingga menyelesaikan satu putaran penuh.
Ada juga mode manual di mana setiap penekanan tombol mengambil gambar, menggerakkan jog dial dan menunggu. Ini berguna untuk memindai detail. Pemindai 3D berfokus pada bingkai yang membingkai gambar.
Perangkat lunak tambahan
Ketika perangkat lunak fotogrametri mendeteksi fitur dalam sebuah foto, ia mencoba menemukan fitur itu di gambar lain dan merekam lokasi di semua gambar yang muncul.
- Jika objek merupakan bagian dari objek yang berputar, kita mendapatkan data yang baik.
- Jika fitur yang terdeteksi berada di latar belakang dan tidak bergerak saat objek lainnya sedang dipindai, ini dapat merusak kontinum ruang-waktu, setidaknya sejauh menyangkut perangkat lunak Anda.
Ada dua solusi:
- Salah satunya menggerakkan kamera di sekitar subjek agar latar belakang tetap sinkron dengan gerakan. Ini bagus untuk objek besar, tetapi jauh lebih sulit untuk mengotomatisasi prosesnya.
- Solusi yang lebih mudah adalah membiarkan latar belakang tidak tersentuh. Ini lebih mudah dilakukan untuk benda-benda kecil. Tambahkan ke kananpencahayaan dan Anda sedang menuju ke latar belakang tanpa fitur.
Kiat lainnya adalah mengekspos gambar Anda secara berlebihan dengan satu atau dua titik. Ini memungkinkan Anda untuk menangkap lebih banyak detail dalam bayangan subjek sambil memisahkan latar belakang sehingga objek latar belakang yang tersisa menghilang menjadi putih cemerlang.
- "Arduino". Memiliki pin yang tidak tertutup oleh layar LCD, sehingga mudah untuk dihubungkan.
- SainSmart 1602 LCD Shield yang memiliki tampilan dan beberapa tombol untuk mengontrol pemindai.
- Driver motor stepper (Pengemudi Mudah).
Motor stepper NEMA 17 akan memutar objek yang dipindai. Dengan motor stepper besar (dengan driver dan catu daya yang sesuai), pemindai 3D DIY berkualitas tinggi ini dapat meningkatkan pemindaian. 950 nm IR LED memicu kamera. Beberapa model pemindai 3D genggam yang populer didasarkan pada prinsip ini. Anda dapat mengulangi proses membangun dengan tangan Anda sendiri. Kami menawarkan beberapa opsi untuk dipilih.
Spinscan oleh Tony Buzer: dasar dari semua pemindai
Pada tahun 2011, jenius pencetakan 3D Tony Buzer merilis Spinscan. Ini adalah pemindai 3D buatan sendiri sumber terbuka berdasarkan laser dan kamera digital. Kemudian, MakerBot menggunakan ide dari Spinscan untuk membuat Pemindai Digitizer sumber tertutup.
FabScan
FabScan dimulai sebagai proyek kelulusan dan sejak itu diadopsi oleh komunitas kecil yang terus berupaya meningkatkan fitur-fiturnya. FabScan bekerja seperti banyak pemindai laser lainnya, tetapi dibantu oleh housing internal yang membantu meratakan tingkat cahaya, mencegah distorsi saat memindai.
VirtuCube
Metode alternatif untuk pemindai laser adalah pemindai cahaya terstruktur. Menggunakan proyektor pico alih-alih laser, VirtuCube dapat dengan mudah dibuat dengan beberapa komponen cetak dan elektronik dasar. Seluruh sistem ini dapat ditempatkan dalam kotak karton untuk mencegah sumber cahaya lain menyebabkan kesalahan pencetakan.
Dua pemindai laser open source baru yang menarik telah dirilis: BQ Cyclop dan Murobo Atlas.
BQ - sistem pemindaian laser
Perusahaan elektronik konsumen Spanyol BQ mengumumkan pemindai Cyclop 3D di CES. Cyclop menggunakan dua level garis laser, webcam USB standar, dan pengontrol Arduino kustom BQ. BQ telah menulis aplikasi pemindaiannya sendiri yang disebut Horus. Sementara laporan mengatakan Cyclop belum tersedia, BQ mengatakan itu akan terjadi akhir tahun ini.
"Atlas" adalah proyek yang dikembangkan yang membutuhkan perbaikan
Pemindai 3D Murobo sedang mencari dana di Kickstarter. Seperti Spinscan, Digitizer, dan Cyclop, Atlas menggunakan modul garis laser dan webcam untuk memindai objek pada platform yang berputar. Atlas menggantikan Arduino Raspberry Pi untuk mengintegrasikan kontrol dan penangkapan ke dalam perangkat. Seperti Cyclop, pencipta Atlas berjanji itu akan menjadi proyeksumber terbuka. Set $129 telah terjual habis, tetapi beberapa tetap di $149 dan $209.
Pada tahun 2019, perusahaan bertujuan untuk meluncurkan pemindai 3D berbasis smartphone yang tidak hanya menampilkan visibilitas latar belakang, tetapi juga membangun fokus saat mengambil gambar. Di Amerika, hal baru DIY luar biasa. Jika Anda tidak tahu cara membuat pemindai 3D, gunakan Atlas versi yang belum selesai. Ada fungsi yang cukup jelas, dan pengembang hanya perlu mem-flash perangkat dan memastikan pengoperasian fungsi-fungsi yang ingin mereka lihat sebagai hasilnya.
CowTech Ciclop: model baru mesin multifungsi
Harga naik hingga $160 (tergantung apakah Anda mencetak bagian 3D atau tidak). Perusahaan ini berbasis di Amerika Serikat. Resolusi gambar jadi mencapai 0,5 mm. Volume pemindaian maksimum: 200 × 200 × 205 mm. BQ membentuk dasar kit pemindai 3D DIY untuk printer 3D. Dengan tangan Anda sendiri, Anda dapat memodifikasi versi model untuk membuat gambar dalam ruang empat dimensi.
CowTech Engineering memanfaatkan dana yang dipimpin BQ untuk memberikan nilai unik pada model yang diperbarui. Peluang Baru:
- ulasan lingkungan,
- pengambilan latar belakang,
- tampilan lensa gaya terbalik.
Setia pada gerakan open source, Cowtech meluncurkan kampanye Kickstarter untuk mengumpulkan uang guna meluncurkan versi produksi dari Ciclop CowTech yang asli. Tim menetapkan tujuan tinggi untuk mengumpulkan $10.000 tetapi disambut dengan kejutan dansenang ketika komunitas dapat mengumpulkan $183.000. Kamera 3D CowTech Ciclop DIY dan perangkat pemindai ponsel telah lahir.
Jadi apa perbedaan antara versi CowTech dan versi BQ DIY?
CowTech Ciclop masih menggunakan perangkat lunak Horus 3D karena merupakan toko yang fantastis untuk pemindaian objek 3D. Namun, perbedaannya terletak pada desain yang sedikit berbeda, yang dikembangkan oleh tim selama beberapa hari sehingga bagian-bagiannya dapat dicetak 3D pada printer 3D FDM mana pun.
Kosong yang sama dapat digunakan untuk mengembangkan perangkat dengan tangan Anda sendiri. Pemindai dan printer 3D perusahaan hanya memiliki volume build yang kecil, jadi CowTech telah merancang komponen yang dapat dicetak pada printer apa pun dengan volume build 115x110x65mm, yang ditemukan di hampir semua printer 3D.
Ciclop oleh CowTech:
- Ada pemegang laser yang dapat disesuaikan di sini.
- CowTech DIY menggunakan akrilik potong laser.
BQ Ciclop:
- Model menggunakan batang berulir.
- Tidak ada akrilik potong laser.
Bukan masalah besar, dan pemindai masih terlihat sangat mirip, tetapi CowTech hanya dimaksudkan untuk meningkatkan desain yang ada, bukan mereformasinya. CowTech menjual Ciclop yang siap dipindai seharga $ 159 di situs web mereka. Secara keseluruhan ini adalah pemindai 3D DIY murah yang hebat, sangat efisien untuk pemindaian 3D triangulasi laser.
Mesin dan tabel putar untuk membuat pemindai
- Ponseldilengkapi dengan teknologi pemindai 3D DIY: fotogrametri - hadirnya fitur teknologi.
- Harga: Cetak sendiri gratis (walaupun biaya bahan sekitar $30).
- Pemindai 3D DIY ini akan sangat mudah dibuat. Dave Clark, produsen Inggris, memastikan bahwa model dapat dibongkar bahkan sebelum dimulainya penjualan. Suku cadang akan digunakan untuk membuat pemindai lain.
Ini karena didasarkan pada fotogrametri, bukan triangulasi laser, dan kompatibel dengan ponsel cerdas Anda! Anda dapat mengunduh file cetak 3D untuk menyinkronkan perangkat.
Dengan tangan Anda sendiri, pemindai 3D dapat dibuat dengan cara improvisasi. Anda hanya perlu mempercayai pencipta DIY 3D. Perangkat sederhana langsung mengubah iPhone atau Android Anda menjadi pemindai 3D dengan menghubungkannya ke pemutar ini. Kemudian, dengan menggunakan headphone dan kamera ponsel, dibutuhkan lebih dari 50 foto objek, yang akan dipindai saat meja putar berputar.
Setelah Anda mengambil gambar ini, Anda dapat memuatnya ke dalam program seperti Autodesk ReCap untuk mengubah foto menjadi file 3D penuh.
Secara keseluruhan ini adalah proyek kreatif yang fantastis dan pemindai 3D DIY yang bagus untuk orang-orang dengan anggaran terbatas.
Pemindai 3D Microsoft Kinect
Ini bahkan lebih rendah hanya $99 (tetapi tidak lagi dijual, meskipun Kinect V2 masih tersedia di Xbox One). Slogan perusahaan adalah: Buat pemindai 3D Anda sendiri dari Kinect dan kejutkan teman-teman Anda.
Sementara Microsoft telah menanggapi permintaan dengan membuat aplikasi Pemindaian 3D sendiri untuk pemindai Kinect, ada sejumlah opsi pihak ketiga yang mungkin lebih disukai. Ini termasuk:
- Skanect, dibuat oleh Occupital, yang juga menjual sensor tekstur.
- ReconstructMe. Ini menyediakan seperangkat alat yang memungkinkan Anda melakukan pemindaian 3D dengan biaya kurang dari $100.
Hasilnya tidak fantastis, tetapi untuk harga seperti itu cukup dapat diterima. Ini telah terbukti lebih rendah daripada protogrammetri tradisional dalam kualitas, terutama dalam detail halus, seperti pada model kecil seperti gigi hiu. Namun, untuk pemindai 3D pemula, ini adalah produk tingkat pemula yang fantastis, terutama karena Anda mungkin sudah memilikinya untuk Xbox 360.
Sebelum membuat pemindai
Ada banyak kamera yang bisa Anda gunakan. Tentu saja, untuk mengetahui cara membuat pemindai 3D dari ponsel Anda dengan tangan Anda sendiri, Anda perlu menghitung apa yang diperlukan untuk ini. Jika Anda berencana menggunakan Pi Scan untuk mengontrol kamera Anda, maka Anda harus menggunakan Canon PowerShot ELPH 160. Tetapi jika Anda menggunakan pengaturan lain, berikut adalah beberapa rekomendasi kamera umum:
- Berapa megapiksel yang Anda butuhkan? Ukur item yang akan Anda pindai. Bertujuan untuk ukuran rata-rata terbesar (jangan pilih outlier terbesar). Misalnya, sebagian besar buku teks berukuran 22,86x27,94 cm. Sekarang kalikan ukuran ini dengan PPI (piksel per sentimeter) yang ingin Anda tangkap. 300-ini adalah minimum yang aman, meskipun Anda tidak bisa salah jika Anda mengambil lebih banyak. Jadi, dalam contoh kita - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Kita membutuhkan gambar minimal 2700 × 3300=8.910.000 piksel, atau sekitar 9 megapiksel.
- Kontrol apa yang Anda butuhkan? Jika Anda hanya memindai satu buku, atau Anda hanya memindai item untuk konten informasinya (sebagai lawan dari mencoba menangkap tampilan sebenarnya), Anda tidak memerlukan bidikan yang sangat bagus. Jika pencahayaan atau pengaturan kamera berubah dari bidikan ke bidikan, Anda akan tetap mendapatkan hasil yang bagus.
- Kecepatan rana - apertur ISO keseimbangan putih.
- Flash hidup/mati. Pemrosesan gambar khusus apa pun (menajamkan, meningkatkan warna, dll.).
- Fokus (idealnya kemampuan untuk mengunci fokus).
- Kompensasi paparan.
- Pembesaran - kebanyakan DSLR memungkinkan semua jenis kontrol ini; untuk kamera saku, hanya kamera Canon Powershot yang mendukung CHDK. Mereka memungkinkan Anda untuk mengontrol semua parameter ini.
Banyak tergantung anggaran. Pemindai dijual dengan harga yang sama dengan kamera. Jika Anda ingin melakukan semuanya sendiri, maka anggarannya terbatas. Perhatikan segmen pasar optik dan suku cadang yang terjangkau.
- Kesulitan pertama yang dihadapi dalam membangun pemindai laser 3D adalah menemukan platform yang berputar. Pada saat yang sama, perlu dikontrol hanya dengan bantuan MatLab. Alih-alih menghabiskan banyak uang atau waktu, Anda dapat membeliMotor stepper 28BYJ-48-5V dengan papan modul uji drive ULN2003.
- Selanjutnya, rekatkan platform ke poros motor stepper dan letakkan di alur di dalam dudukan. Platform harus rata dengan "marmer", tetapi perlu diketahui bahwa semakin murah harganya, semakin tidak konsisten diameternya yang dapat membuat benda tidak rata.
- Jika Anda memiliki metode untuk mendapatkan rotasi presisi yang dapat dikontrol di Mat Lab, atur kamera pada jarak dan ketinggian berapa pun, serta garis laser di kiri atau kanan kamera dan meja putar. Sudut laser harus optimal untuk menutupi sebagian besar meja putar, tetapi tidak ada yang harus tepat, kami akan menangani perbedaan skala model dalam kode.
- Bagian terpenting untuk pengoperasian yang benar adalah kalibrasi kamera. Dengan menggunakan toolkit computer vision MatLab, Anda bisa mendapatkan panjang fokus dan pusat optik kamera yang tepat dengan akurasi 0,14 piksel.
Perhatikan bahwa mengubah resolusi kamera akan mengubah nilai proses kalibrasi. Nilai utama yang kami cari adalah panjang fokus, diukur dalam satuan piksel, dan koordinat piksel dari pusat optik bidang gambar.
Sebagian besar kamera saku murah tidak memiliki antarmuka perangkat lunak. Mereka hanya dapat dioperasikan secara manual atau mekanis. Namun tim sukarelawan telah mengembangkan perangkat lunak yang memungkinkan Anda mengontrol dan mengonfigurasi kamera saku Canon dari jarak jauh. Perangkat lunak ini disebutCHDK.
- CHDK diunduh ke kartu SD, yang kemudian dimasukkan ke dalam kamera.
- Saat kamera menyala, CHDK mulai otomatis.
- Karena CHDK tidak pernah membuat perubahan permanen pada kamera, Anda selalu dapat melepas kartu SD CHDK khusus untuk pengoperasian kamera normal.
CHDK adalah prasyarat penting untuk pengontrol perangkat lunak yang tercantum di bawah ini. Pengontrol berjalan di PC atau Raspberry Pi dan berkomunikasi dengan perangkat lunak CHDK yang berjalan di kamera melalui USB. Saat menggunakan kamera murah jenis lain, satu-satunya pilihan kontrol adalah beberapa jenis mekanis atau manual mulai melalui program penginstal seperti yang ditunjukkan di atas.
