3D skener telesa z uporabo fotoaparatov Raspberry Pi: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta 3D skener je skupni projekt pri BuildBrighton Makerspace, katerega cilj je narediti digitalno tehnologijo dostopno za skupine skupnosti. Skenerji se uporabljajo v modni industriji za prilagajanje oblikovanja oblačil, v industriji iger za virtualno resničnost in v telovadnicah za spremljanje zdravja. Če so na voljo tudi v prostorih izdelovalcev, ki omogočajo dostop do orodij za proizvodnjo, bi bilo lahko več možnosti za družbene inovacije.

Skener bom uporabil za oblikovanje oblačil. Za začetek sem svoj model narezal z brezplačno programsko opremo, lasersko pa sem iz kartona izrezal lutko, ki je moja osebna oblika telesa. Nato nameravam pogledati, kako izgledajo oblačila na 3D modelu v VR, preden se zavežem, da jih bom izdelala.

Santander mi je podelil 1000 funtov za izdelavo skenerja kot digitalno nagrado Univerze v Brightonu. Porabili smo več kot to, da smo izdelali prototipe različnih možnosti, vendar smo kot del našega oblikovalskega poročila zagotovili, da se lahko končna različica ponovi v tem proračunu. Po tej ceni bi lahko druge skupine skupnosti zbrale sredstva za izgradnjo podobnega.

Prosimo, upoštevajte: Ta projekt uporablja električno omrežje in zahteva poznavanje ožičenja, zato zaradi varnosti razdelki o izdelavi optičnega bralnika prikazujejo, kaj smo storili, z natančnostjo, namenjeno referenci in ne kopiranju, ter oddelki o kodiranju in uporabi Optični bralnik je napisan kot vodilo »Kako«. To je projekt v teku, zato upam, da bom kmalu lahko zagotovil popolne načrte za različico baterije. Oglejte si mojo spletno stran ali me kontaktirajte, če želite izvedeti več.

Zaradi okoljskih razlogov smo izbrali PLA za 3D tiskane priključke in kartonske cevi za strukturo. Karton je enostavno preoblikovati, če se deli ne prilegajo popolnoma, zato je odlično orodje za izdelavo prototipov, pri debelini 3 mm pa so cevi močne in toge.

Bilo je čudovito delati na tem skupnem projektu. Hvala Arthurju Guyju za pisanje kode in drugim članom BuildBrightona, ki so prišli pomagati v sredo zvečer ali pa so se pojavili, kadar so bili potrebni.

Materiali za ta projekt so bili:

27 Malina Pi Zero W

27 Moduli kamere Raspberry Pi

27 Kabli Raslberry Pi nič kamere

27 Kabli USB do Micro USB

20 kartonskih cevi dolžine 125 cm x premera 32 mm z jedrom premera 29 mm

8 Končni pokrovi za cevi

PLA 3D tiskalna nit

8 Pokrovi iz sodov za pivo za enkratno uporabo

2 x A3 listi 3 mm laserska kakovost brezove vezane plošče

Pretvornik moči 230v-12v (ker je v Združenem kraljestvu omrežno napajanje 230v)

12 regulatorjev moči CRT 5v

3 x 30 Amp varovalke in držala

Električni kabel

Škatla z 2, 3 in 5 žičnimi priključki za ročice

50 nastavkov

Usmerjevalnik za kabelski modem

Ethernet kabel

27 kartic SD (16 GB)

5 mm enostenska valovita kartica

2m samolepilni Velcro®

4 x USB baterije

Orodja, ki smo jih uporabili, so bila:

Računalnik Apple® (programska oprema strežnika kamere je napisana za operacijski sistem Apple®, lahko pa deluje tudi v Linuxu)

Osebni računalnik, ker je Autodesk Remake ™ sredi tega projekta prenehal zagotavljati podporo uporabnikom Mac

Internet (žični in brezžični)

Brezplačna različica Autodesk Remake ™

3D tiskalnik

Laserski rezalnik

Stiskalnica z obročem

Rezalnik kablov

Žaga in tračna žaga

Brusilni stroj

Korak 1: Kodiranje maline Pis

Ta korak zahteva nekaj znanja o kodiranju z Raspberry Pi.

Namestite Lite različico operacijskega sistema Raspbian na vsak Raspberry Pi in omogočite kamero in SSH.

Programska oprema nodejs je vnaprej nameščena na Raspbian, vendar je morda zastarela.

Naslednji ukazi ga bodo nadgradili. Opomba: Instructables® je hiperpovezavo v drugi vrstici kode samodejno skrajšal. Celotno povezavo za kopiranje kode najdete s klikom nanjo.

Nadgradnja na vozlišče v7

cd ~ wget https://nodejs.org/dist/v7.9.0/node-v7.9.0-linux-… tar -xvf vozlišče-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz cd vozlišče-v7.9.0-linux -armv6l/ sudo cp -R */ usr/ local/ sudo reboot # Tidy up cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Posodobi NPM sudo npm install -g npm

Ko je nodejs nameščen, naložite datoteke za odjemalčevo programsko opremo:

cd ~ git clone

Nato programsko opremo odstranite z naslednjimi ukazi:

cd 3d kamera

npm install

Preizkusite programsko opremo tako, da jo zaženete z naslednjim ukazom:

vozlišče app.js

Ohranjanje delovanja programske opreme

Zagon in vzdrževanje programske opreme je delo "nadzornika". Ta program poskrbi, da se programska oprema fotoaparata vedno izvaja in je bila nameščena z naslednjim ukazom:

sudo apt-get install git supervizor

Nadzornik je bil nato nastavljen z aplikacijo skenerja 3D s kopiranjem priložene konfiguracijske datoteke na končno mesto z naslednjim ukazom:

cp /home/pi/3dCamera/camera.conf /etc/supervisor/conf.d/camera.conf

Če želite nadzorniku povedati, naj prepozna novo konfiguracijsko datoteko in se začne izvajati:

sudo supervizor prebral

sudo supervizorctl posodobitev sudo nadzornik storitev znova zaženite

Po tem, ko se sistem zažene, "nadzornik" zažene aplikacijo za kamero, ki se samodejno poveže s strežniško programsko opremo.

Neobvezno doplačilo

Programsko opremo je mogoče posodobiti z ukazom za posodobitev, vgrajenim v spletni uporabniški vmesnik, alternativa pa je prisilna posodobitev, kadar koli se zažene Raspberry Pi. Če želite to narediti, privzeti zagonski skript zamenjajte s tistim, ki bo izvedel posodobitev:

cp /home/pi/3dCamera/rc.local /etc/rc.local

2. korak: Nastavitev strežnika kamere

Strežniška programska oprema optičnega bralnika je aplikacija vozlišča, ki zahteva nodejs, odjemalci zaženejo tudi vozlišče in se povežejo s strežnikom prek spletnih vtičnic.

Nastaviti

Preverite, ali vozlišče deluje, tako da odprete okno terminala in vnesete:

vozlišče -v

Če vozlišče ni nameščeno, ga lahko prenesete iz NodeJS.

Prenesite datoteke

To skladišče je treba prenesti v mapo v računalniku. To lahko storite z naslednjim ukazom:

git clone

Namestite odvisnosti

Te morajo biti v novi mapi, ki vsebuje preneseno kodo:

cd 3dCameraServer

npm install

Končno zaženite kodo

Strežniško aplikacijo je treba zagnati s spodnjim ukazom, s tem se bo zagnal strežnik websocket na vratih 3000 in spletni strežnik na vratih 8080.

vozlišče server.js

Če je bilo vse uspešno, se prikaže sporočilo 'Aplikacija 3D kamera posluša na vratih 8080 in 3000'. Če želite uporabljati aplikacijo, odprite brskalnik in uporabite naslednji URL https:// localhost: 8080/

Uporaba sistema

Strežnik uporablja fiksni naslov IP, zato kamere vedo, kam poslati fotografije.

Odjemalska programska oprema pričakuje, da se bo povezala s strežnikom na naslovu IP 192.168.10.100. Uporabljamo namenski usmerjevalnik s fiksno dodeljenim naslovom IP, vendar bi bilo za uporabo optičnega bralnika brez njega potrebno ročno nastaviti ta naslov IP. Če želite stvari poenostaviti, nastavite mac naslov računalnika na usmerjevalniku, da mu bo samodejno dodeljen določen naslov IP.

Usmerjevalnik je tipa kabelskega modema (ne usmerjevalnika ADSL). To ohranja kamere v zaprtih prostorih, hkrati pa jim omogoča tudi povezavo z internetom za pridobitev posodobitev programske opreme. Obseg DHCP usmerjevalnika je treba spremeniti iz privzetega, da bo dodelil naslove IP v območju 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Ko so odjemalci na spletu, se sporočila o povezavi prikažejo v terminalskem oknu in v oknu brskalnika.

Ko se stranke povežejo, jim lahko z gumbom 'Fotografiraj' v glavi ukažete, naj posnamejo fotografijo, s čimer se začne postopek zajemanja fotografij in v 30 sekundah bi morale vse poslati slike nazaj v računalnik. Ti so prikazani v brskalniku in shranjeni v mapo v namestitvenem imeniku, ki se nahaja z iskanjem mape 3dCameraServer.

Koda, pridobljena iz GitHub-a, vsebuje vnaprej izdelano sliko, ki se bo poskušala povezati z omrežjem WiFi z imenom 3DScanner. Geslo za to je: poppykalayana.

3. korak: Lasersko rezanje in 3D tiskanje

Lasersko rezanje kovčkov Raspberry Pi

Spodnje datoteke smo prenesli in izrezali:

27 x Pi etuiji iz 5 mm enostenskega valovitega kartona. Kartona z dvojnimi stenami ne uporabljamo, ker je bolj verjetno, da se vname pod laserjem.

Cevni priključki za 3D tiskanje

3D datoteke smo spodaj natisnili: 8 x Cross Joint4 x T Junction

in po potrebi odstranili podporni material s kleščami in brusnim papirjem.

Načrtovanje naprej za razširitev strehe

Ti podatki so za najosnovnejšo različico optičnega bralnika, ki je delovala. Proizvaja model, ki je primeren za izdelavo lutk za izdelovalce oblek ali za 3D tiskanje glave (programska oprema Autodesk Remake ™ zapolni krono glave, kjer je vrzel). Dodatne kamere v dodatnih plasteh ali nadstropne strešne palice bi omogočile skeniranje celotnega telesa, zato je za lažjo nadgradnjo optičnega bralnika zgornji sloj pokončnih drogov nameščen navzkrižno in kratki podaljški s končnimi pokrovi. 3D priključke za pritrditev strešnih drogov je na voljo za prenos z drugimi spoji. Chuck Sommerville je ustvaril 6 -kratno zvezdo, ki bi jo lahko spremenili za povezovanje polov na vrhu.

4. korak: Priključitev in testiranje maline Pis

Za ta korak mora biti usmerjevalnik vklopljen in povezan z internetom.

Povezovanje računalnika s strežnikom

Računalnik povežite z wifi, imenovanim 3DCamera Open Terminal. Ob pozivu vnesite 3Dcamera in pritisnite Enter. Ob naslednjem pozivu vnesite 3Dcamera-start in nato pritisnite Enter Odprite spletni brskalnik in v naslovno vrstico vnesite https:// localhost: 8080/, da odprete nadzorno ploščo

Testiranje maline Pis

S kablom kamere povežite kamero z Raspberry Pi. Priključite Raspberry Pi na 5 -voltni vir napajanja (npr. Računalnik) s kablom micro USB. preizkusite, ali Raspberry Pi deluje. Stolpec Status na nadzorni plošči mora navesti, kdaj fotografira in pošilja fotografijo, nato pa se mora fotografija prikazati na vrhu armaturne plošče. Če ne deluje, preverite, ali je kamera pravilno priključena in na Pi sveti zelena lučka, in poskusite znova.

Fotografije se samodejno shranijo v mapo z imenom 'Slike', ki je v mapi 3dCameraServer, ki je bila nastavljena v prejšnjem koraku.

Sestavljanje kovčkov Raspberry Pi

5 slojev kartonskega ohišja Pi smo zlepili skupaj, vstavili Raspberry Pi s plastjo 2, kamero prepognili na plast 3, ki je pritrjena s plastjo 4, in potisnili lečo skozi plast 5. vse kamere.

Označevanje maline Pis

Na nadzorni plošči smo zamenjali ime znaka Marvel, dodeljeno vsakemu Pi, tako da smo v besedilno polje vnesli številko in nato pritisnili Enter.

Za odpravljanje težav je koristno, da na ohišje vsakega Pi napišete številko.

Ta postopek ponovite za vsako Raspberry Pi in vsakemu dodelite drugo številko

5. korak: Pripravite strukturo in električno vezje

Priprava

Kartonske cevi smo razrezali in pripravili na naslednje dolžine:

6 x 80 cm cevi za podnožje počivalnikov z luknjo 1,2 cm 2 cm navzgor od enega konca

6 x 40 cm cevi za sredino stojala

6 x 10 cm cevi za zgornje stene, s pokrovi na enem koncu

10 x 125 cm cevi za vodoravne palice z 0,5 cm luknjo na sredini

2 x 125 cm cevi za prosto stoječe stojala z Velcro, kamor bodo nameščene Raspberry Pis in baterije

Ožičenje

Opozorilo: Ne poskušajte z elektriko, razen če ste za to usposobljeni. Ne posredujemo vseh podrobnosti o ožičenju, ker so namenjene zgledu, kako smo to storili, ne pa navodilom, ki jih je treba upoštevati. Napake lahko opečejo malinovo pi, povzročijo požar ali električnega udara!

Namig: Ugotovili smo, da kamere, ki so bile najbolj oddaljene, ne delujejo, ko smo jih povezale skupaj, zato smo priključili 3 varovalke v 3 ločena vezja iz 12V napajanja s 4 x 5V regulatorji, ki prihajajo iz vsakega. Vsak od teh lahko napaja do 3 ničle maline pi. To je pomenilo, da smo imeli na vsakem drogu 2 električna kabla z zmožnostjo pritrditve 6 kablov za kamere. Potrebovali smo le 4 za glavo in ramena, vendar je koristno, da imamo dodatno zmogljivost za dodajanje več kamer za druge namene.

Velik USB smo odrezali s konca 22 kablov USB in 6 od njih skrajšali na približno 30 cm. Nato smo ignorirali kakršne koli podatkovne žice, na konec napajalnih in ozemljitvenih žic pa smo pritrdili obročke.

Ob kratkih vodih smo v vsak od 12 x 3D tiskanih priključkov potisnili en par nastavkov, dokler žica ni prišla na spodnji konec.

Uporabili smo isto tehniko z daljšimi vodi, potisnili smo en par nastavkov skozi luknjo na sredini vsake vodoravne palice, dokler se niso pojavili na koncu cevi.

Izdelava in ožičenje podstavkov

Izrezali smo 16 obročev, da se prilegajo luknji na sredini pokrovov 8 sodov za pivo za enkratno uporabo, na sredini vsakega pa 3,2 cm luknja. Pivnice na našem območju z veseljem podarijo te sodčke, okrogli del pa je uporaben za projekte. Pokrovi se običajno zavržejo, vendar so zelo stabilni.

Na vrh in dno vijačnega dela na sredini pokrova pivskega sodčka smo vroče prilepili obroč, ki smo ga ponovili z drugim pokrovom. Nato smo v vsako postavili 125 cm drog in pri vrhu vsakega droga pritrdili kamero z Velcro®

in še 40 cm pod njim. Na vsako kamero smo priklopili baterijo USB in baterijo pritrdili na drog z Velcro®, kamor seže kabel.

Osnovne objave

Za ostalih 6 pokrovov smo za vsakega vzeli 2 obroča iz vezanega lesa in jih vroče zlepili na svoje mesto, nad in pod vsemi sestavnimi deli. V reži med obroči vsakega od njih sta bila 2 x 5V regulatorja, kabli in njihovi priključki, na katere smo pritrdili 2 x 80 cm kabla in oba kabla vstavili skozi luknjo 1,2 cm in navzgor po cevi. Vse komponente so tesno pritrjene okoli osnovnega droga, ki smo ga postavili na sredino.

Verjetno bi izgledali bolje pobarvani!

Korak 6: Zgradite strukturo in električno vezje

Na tleh smo razporedili 5 vodoravnih cevi, ki so označile 5 strani šesterokotnika, in na vsakem stičišču stale podstavek.

Nato smo ustvarili okvir za kamere tako, da smo kartonske cevi pritrdili na 3D tiskane konektorje, tako da smo štrleče žice, s pritrjenimi obročki, napeljali skozi palice proti osnovnim stebrom in pritrdili priključke žic vzvoda na vrhu vsakega osnovnega stebra, preden smo jih pritrdili odseki okvirja na mestu.

Nato smo fotoaparate priključili na mikro USB, na polovici vsake vodoravne črte. Kartonska torbica Pi je zasnovana tako, da je USB delno skrit v notranjosti, drugi del USB -ja pa lahko rahlo potisnete v kartonsko cev, tako da kamera sedi poravnana, na vrhu stebra. USB ga drži na svojem mestu.

Kamere smo priklopili na kable USB v vogalnih križiščih, s pomočjo samolepilnega Velcro, da bi kamere držali na mestu.

Nato smo postavili prosto stoječe pokončne fotoaparate na enaki razdalji drug od drugega skozi odprtino.

Nazadnje smo kamere prilagodili tako, da so vse usmerjene proti sredini.

Obstaja ena rezervna kamera v primeru, da katera preneha delovati.

7. korak: Fotografirajte

Če želite uporabiti optični bralnik, stojte ali sedite znotraj okvirja, čisto na sredini.

Prosite nekoga, naj na nadzorni plošči pritisne »Fotografiraj«. Vse fotografije je treba posneti v istem trenutku, a ker se signal pošlje prek wi -fija, ima včasih ena ali več rahlo zamudo. Zato ostanite pri miru nekaj sekund, dokler niso poslane vse fotografije.

Fotografije bodo shranjene v mapo slik v mapi 3DCameraServer

Za nasvete o dobrih fotografijah si oglejte ta video

8. korak: Fotografije pretvorite v 3D model

Naslednja navodila so za Autodesk Remake ™ (različica 17.25.31). To je izdelek s svobodo, vendar se mi je zdel prost način dovolj. Tu je seznam več programske opreme za šivanje fotografij.

Nastavitev

Ustvarite račun Autodesk®

Namestite Autodesk Remake ™ v računalnik

Pretvorite fotografije v 3D model

Prenesite fotografije iz računalnika Mac v računalnik s ključem USB ali naložite fotografije v oblak za shranjevanje Autodesk®, imenovan A360 Drive, s pomočjo podatkov za prijavo v račun Autodesk®.

Odprite Autodesk Remake ™

Kliknite gumb kamere pod Ustvari 3D

Na pojavnem zaslonu, ki se prikaže, kliknite Splet (razen če imate zmogljiv računalnik, ki ustreza minimalnim specifikacijam za obdelavo brez povezave).

Na naslednjem pojavnem zaslonu izberite Select photos from: Local Drive, če ste fotografije prenesli v računalnik prek USB -ja ali kliknite A360 Drive, če ste naložili fotografije.

Izberite fotografije in kliknite Odpri

Ko se vse fotografije prikažejo na zaslonu, kliknite Ustvari model

V meniju Možnosti, ki se prikaže, vnesite ime v besedilno polje. Izberite kakovost: standardna, samodejno obrezovanje: izklopljena in pametna tekstura: izklopljena (ali se poigrajte s temi nastavitvami)

Obravnavati

Zaslon se bo vrnil na nadzorno ploščo Remake ™, v polju Moj pogon v oblaku pa bo polje z napredkom vašega modela. Po naših izkušnjah obdelava traja približno 10 minut, vendar se lahko zdi, kot da se je prenehala odzivati, ker se bo odstotek nehal povečevati, nato pa se bo čez nekaj časa število nenadoma povečalo. Ko bo obdelava končana, boste od Autodeska® prejeli e -poštno sporočilo.

Ko na polju piše Pripravljen za prenos, premaknite miškin kazalec nad polje in pojavila se bo modra puščica za prenos. Kliknite modro puščico in izberite, kam želite shraniti model.

Model se bo nato naložil in prikazal v razdelku Moj računalnik na nadzorni plošči Remake®. Kliknite, da ga odprete.

Naknadna obdelava

S pomočjo navigacijskih orodij na dnu zaslona poiščite svoj model telesa.

Z orodji za izbiro izbrišite neželene dele modela, tako da izberete dele in pritisnete Izbriši.

Ko izbrišete dele, se bo modri krog na dnu modela zmanjšal. Če je krog večji od oboda, ki obdaja model, to pomeni, da je treba še vedno izbrisati dele.

Če je model obrnjen na glavo, pojdite na zavihek Nastavitve modela na levi strani zaslona in sledite nastavitvam pod Nastavi pokončno sceno.

Če želite modelu narediti ravno površino, pojdite na Edit - Slice & Fill

Če želite preveriti luknje in jih popraviti, pojdite na zavihek Analiza in kliknite Odkrij in odpravi težave z modelom

Shranjevanje

Če želite shraniti model, pojdite na Izvozi - Izvozi model.

Če želite ustvariti videoposnetek svojega modela, ki se vrti, pojdite na Izvozi - Izvozi video.