Способ создания аналога 3D-сканера | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 февраля, печатный экземпляр отправим 5 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Юный учёный №3 (12) июнь 2017 г.

Дата публикации: 11.09.2017

Статья просмотрена: 70 раз

Библиографическое описание:

Птицын А. А., Баишева О. В. Способ создания аналога 3D-сканера // Юный ученый. — 2017. — №3.2. — С. 113-115. — URL https://moluch.ru/young/archive/12/940/ (дата обращения: 21.01.2020).



Что такое сканер вообще, наверняка знает каждый пользователь компьютера. Это устройство, с помощью которого можно не просто скопировать изображение, но и создать его «цифровой аналог», то есть занести в память компьютера. Но что делать, если есть необходимость создать «цифровой аналог» не обычной фотографии или рисунка, а самого что ни на есть объемного предмета, к тому же приличных размеров?
Для этого тоже нужен сканер, но не самый обычный, а 3D лазерный сканер, способный проанализировать объект и сразу же создать его модель в столь популярном в последнее время 3D формате.

Цель исследования: изучить программу трехмерного сканирования объектов DAVID 3 LS.

Задачи исследования: применить данный способ практически с помощью 3D-редактора Mesh Magic 3D; провести описание работы.

Новизна и практическая значимость: популярность вспомогательного оборудования для трехмерной печати. Возможность создания 3d сканер своими руками, в условиях ограниченного бюджета.

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.

Нам понадобились: ноутбук, лазерный модуль, веб-камера, бумага, принтер, картон или лист фанеры, а также специальный софт.

Мы одолжили лазерный уровень, который заведомо менее опасен из-за небольшой мощности излучения, да и не придётся заморачиваться с организацией питания и выключателя: вставил батарейку — и работай.

20161215_174611.jpg

Рис.1. Материалы для создания 3d сканера

Необходимо, чтобы веб-камера поддерживала WDM или DirectShow и выдавала хотя бы 30 FPS при разрешении 640x480. 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. Мы же воспользовались веб-камерой iSlim 320.

C:\Users\Ученик\Desktop\Новая папка\20161215_174251.jpg

Рис.2. Веб-камера iSlim 320

Наконец, о самом главном — о программе, которая будет заниматься переводом плоского изображения с веб-камеры в трёхмерную модель. Это давно известная утилита DAVID-Laserscanner. Полноценная версия программы стоит 21050 рублей. Демоверсия практически полноценна, но не позволяет сохранять готовую 3D-модель. Перед каждым новым сканированием процесс калибровки придётся повторять. Я помещал сканируемый объект в калибровочный угол (можно на подставку) и переходил в раздел 3D Laser Scanning.

20161213_200052.jpg

Рис.3. Автор за работой над проектом

Объект должен находиться в центре изображения камеры, а слева и справа обязательно должны быть видны части калибровочного угла. Чтобы убедиться в этом, включаем лазер и наводим 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, матовые объекты гораздо лучше подходят для сканирования.

20161213_194635.jpg

Рис.4. Просканированный бюст А.С.Пушкина

Готовую модель можно экспортировать в тот же obj-формат и открыть в 3D-редакторе MeshMagic 3D 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.

20161215_171535.jpgC:\Users\Ученик\Desktop\20161215_173538.jpg

Рис.5. Слияние сканированного чорона

Из проведенного исследования можно сделать следующий вывод.

3D-технологии с каждым годом все глубже проникают в нашу жизнь.

Мир становится более сложным и требует углубленной подготовки специалистов в самых разных сферах. Одним из наиболее значимых направлений подготовки сегодня является использование возможностей 3D-сканирования. 3D-сканеры могут быть полезны студентам самых разных специальностей: инженерам-конструкторам, инженерам, специалистам музейного дела, реставраторам, студентам медвузов, дизайнерам, художникам. После своего исследования я пришел к выводу, что разработка качественных программ 3D моделирования и сканирования очень интересное направление для изучения и на стадии обучения нужно внедрять новые дисциплины, организовывать работу учебных центров, оснащенных перспективным техническим оборудованием.

Литература:

  1. http://www.3dnews.ru/621383
  2. 3D-сканирование ddm-lab.ru
  3. www.laser-portal.ru › Лазерные системы
  4. www.navgeocom.ru/solutions/nazemnoe-lazernoe-skanirovanie
  5. www.gfk-leica.ru/tehnologii/lazernoe_skanirovanie/
Основные термины (генерируются автоматически): калибровочный угол, лазерный модуль, DAVID, FPS, WDM.


Похожие статьи

Значение лазерного сканирования для контроля окружающей среды

В результате написания статьи был произведён анализ существующих технологий мобильного сканирования местности, изучение основных принципов работы радарного сканирования. Произведён обзор известных алгоритмов построения информационной модели среды...

Разработка концепции адаптивного отслеживания шва в реальном...

Лазерный сенсор, измеряет по методу триангуляции профиля стыка свариваемых деталей.

Кроме того, находится угол ротации сенсора, чтобы «довернуть» его до средней линии стыка

Третья стадия начинается после распознавания модулем обработки изображения конца шва.

Способ контроля плоских шаблонов при помощи 3D-сканирования

В цехе оператор запускает полученную программу на лазерном станке с L2530 ЧПУ и получает первый шаблон готовой детали.

Чтобы поднять точность контроля шаблонов, сократить время контроля и убрать плоттер и КИМ, для этого можно применить 3D-лазерный сканер.

Выбор метода оцифровки для контроля геометрии...

Сформулированы основные требования к системам оцифровки трехмерных объектов для контроля геометрии крупногабаритных сложнопрофильных деталей и узлов авиационных двигателей. Проанализированы четыре группы современных технологий оцифровки...

Распознавание световых пятен лазера на изображении

В статье описываются проблемы распознавания световых пятен на изображении и возможные пути решения данной проблемы. Рассматривается поиск объектов на изображении с помощью цветовой модели HSV. Описывается алгоритм нахождения центра масс.

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Лазерные системы как технологический ресурс информационной... На принимающей оптическая система фокусирует излучение на фотодиод, который. Для обеспечения безопасности от средств лазерного разведки данный параметр должен стремиться к нулю. Похожие статьи.

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем управления, навигации и наведения летательных аппаратов с лазерными приборными модулями. Предложены состав и схема (алгоритм) функционирования автономной системы...

Лазерная космическая энергетика для электропитания...

Статья посвящена передачи электроэнергия путем установления лазерного космического базирования (ЛКБ) на геостационарной орбите вокруг Земли. Заданной задачей ЛКБ является электропередача солнечной энергии сфокусированным лазерным лучом летательному...

Похожие статьи

Значение лазерного сканирования для контроля окружающей среды

В результате написания статьи был произведён анализ существующих технологий мобильного сканирования местности, изучение основных принципов работы радарного сканирования. Произведён обзор известных алгоритмов построения информационной модели среды...

Разработка концепции адаптивного отслеживания шва в реальном...

Лазерный сенсор, измеряет по методу триангуляции профиля стыка свариваемых деталей.

Кроме того, находится угол ротации сенсора, чтобы «довернуть» его до средней линии стыка

Третья стадия начинается после распознавания модулем обработки изображения конца шва.

Способ контроля плоских шаблонов при помощи 3D-сканирования

В цехе оператор запускает полученную программу на лазерном станке с L2530 ЧПУ и получает первый шаблон готовой детали.

Чтобы поднять точность контроля шаблонов, сократить время контроля и убрать плоттер и КИМ, для этого можно применить 3D-лазерный сканер.

Выбор метода оцифровки для контроля геометрии...

Сформулированы основные требования к системам оцифровки трехмерных объектов для контроля геометрии крупногабаритных сложнопрофильных деталей и узлов авиационных двигателей. Проанализированы четыре группы современных технологий оцифровки...

Распознавание световых пятен лазера на изображении

В статье описываются проблемы распознавания световых пятен на изображении и возможные пути решения данной проблемы. Рассматривается поиск объектов на изображении с помощью цветовой модели HSV. Описывается алгоритм нахождения центра масс.

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Лазерные системы как технологический ресурс информационной... На принимающей оптическая система фокусирует излучение на фотодиод, который. Для обеспечения безопасности от средств лазерного разведки данный параметр должен стремиться к нулю. Похожие статьи.

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем управления, навигации и наведения летательных аппаратов с лазерными приборными модулями. Предложены состав и схема (алгоритм) функционирования автономной системы...

Лазерная космическая энергетика для электропитания...

Статья посвящена передачи электроэнергия путем установления лазерного космического базирования (ЛКБ) на геостационарной орбите вокруг Земли. Заданной задачей ЛКБ является электропередача солнечной энергии сфокусированным лазерным лучом летательному...

Задать вопрос