بيت › البرامج الثابتة › ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد مزود بكاميرتين. DIY D الماسح الضوئي

ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد مزود بكاميرتين. DIY D الماسح الضوئي

مرة أخرى عرض المتجر أخذ شيء ما للمراجعة. منذ فترة طويلة كنت مهتما بمسألة استخدام هذا الشيء لاحتياجات الطباعة ثلاثية الأبعاد الزخرفية، اخترت الماسح الضوئي.

لذلك، تم تطوير الماسح الضوئي نفسه من قبل الشركة الإسبانية BQ، والتي توقفت الآن عن دعمه (يُزعم أنه بسبب المنتجات الصينية المزيفة، لكنه مشكوك فيه. الآن يتم بيع هذا الماسح الضوئي أيضًا بواسطة شركة CowTech الأمريكية. مصادر الطباعة ثلاثية الأبعاد لأجزاء الماسح الضوئي هي متاح مجانًا على (توجد روابط للبرامج والإلكترونيات).

في المجموعة لدينا هذا "الفضفاض":

التجميع واضح ومباشر، ولكن هناك بعض النقاط:
1. ليست هناك حاجة للاندفاع لتشديد جميع الصواميل - سيتعين عليك أيضًا ضبط الأبعاد الهندسية - تقارب أشعة الليزر في وسط الموقع، والمسافة إلى القرص الدوار.
2. في موقفي، "تمايلت" الكاميرا قليلاً، بجزء من المليمتر - لكن هذا كان كافياً لتحريف الصورة. يتم القضاء عليه بإضافة مادة رغوية.
4. كان القرص الدوار شفافًا ولم يكن به طلاء (كما في الأصل) - لقد قمت برسمه بالبلاستيك.
5. التحقق من أنماط رقعة الشطرنج المعايرة. لا أعرف كيف طبعوا الصورة من مجموعتي، لكن نسب المربعات كانت خاطئة. أخذته من الإنترنت وأعدت طباعته بنفسي.
6. لا يتم ضبط تركيز الكاميرا على المسافة إلى المنصة. خلعت الغطاء وعدلت التركيز في مكانه.

كما ترون، فإن "عقل" الماسح الضوئي عبارة عن Arduino Uno عادي مدمج مع درع ZUM Scan ومحرك السائر A4988. تتم إدارة المزرعة بواسطة برنامج Horus الأصلي من BQ.

بعد التجميع، مر الماسح الضوئي بإجراءات المعايرة في برنامج Horus الأصلي.

نظرًا لأنني بحلول هذا الوقت كنت أعرف بالفعل أن جودة المسح الضوئي تعتمد إلى حد كبير على جودة الإضاءة (الاستقرار، والانتشار، ودرجة حرارة اللون)، فقد اهتمت مسبقًا بامتلاك صندوق مبسط صغير من أجل توفير ظروف قابلة للمقارنة إلى حد ما على الأقل للاختبار.

بعد أن اخترت "المرشحين" للاختبارات، استعدت.

متطلبات الكائن هي كما يلي:
1. يجب أن يكون حجم الجسم أكبر من 5×5 سم، ولكن أقل من 20×20 سم
2. يجب أن يكون الجسم معتمًا وغير متحرك
3. يجب ألا يزيد وزن الشيء عن 3 كجم

صعوبة المسح:
1. الأجسام اللامعة المضيئة
2. الأشياء مظلمة للغاية
3. الأشياء ذات الأسطح غير الواضحة (مثل الحيوانات المحنطة)

نتيجة المسح هي سحابة من النقاط بتنسيق PLY (والتي تحتاج بعد ذلك إلى تحويلها إلى سطح). هذا هو المكان الذي تقوم فيه بإعداد ملف STL.

بعد قراءة نتائج المسح، قررت أن أجربه باستخدام جسم أسطواني بسيط.
بعد عدة محاولات، أصبحت مقتنعًا بأن لدي مشكلة شائعة - عدم تطابق السحب النقطية من أشعة الليزر اليمنى واليسرى، وكانت هناك مشكلة في النسب.

لم نتمكن من العثور على أي شيء مفيد في هذا الشأن بخلاف محاولة معايرة إعدادات كاميرا الويب (لا تتم معايرتها عندما يكون معالج المعايرة قيد التشغيل) (لم يقم رجل يُدعى Jesus من دعم BQ بالإجابة على الأسئلة لفترة طويلة). للقيام بذلك، تحتاج إلى التقاط عدة صور بمواضع مختلفة لجدول المعايرة. فعلتُ. لقد تحسن الوضع، ولكن ليس بشكل كامل.
اضطررت إلى تحرير ملف المعايرة يدويًا (calibration.json في مجلد Horus-a) وعن طريق التجربة والخطأ، قمت بمسح كائن أسطواني للتأكد من تطابق السحب.
ويبدو أن كل شيء على ما يرام:

ولكن لا - في الكائنات المعقدة، لا تزال شظايا السحابة غير متطابقة في بعض الأحيان، ويتم تشكيل العديد من المناطق "العمياء":

بالإضافة إلى ذلك، من الواضح أن مسح الأجسام ذات اللون الأحمر الساطع سيكون مستحيلًا، على الأقل باستخدام أجهزة الليزر القياسية.

يمكنك، بالطبع، الاستمرار في تجربة المسح الضوئي باستخدام أشعة ليزر منفصلة ومحاولات دمج كل هذا في برنامج تابع لجهة خارجية، ثم محاولة تحويله إلى نموذج قابل للتطبيق لـ STL.

كل هذا يذكرني بنكتة واحدة عن السفن المعبأة في زجاجات.

كيف تصنع القوارب في الزجاجات؟
- أضع الرمل وغراء السيليكات والعصي في الزجاجة وأهزها.
اتضح كل أنواع القرف، وأحيانا - القوارب.

بشكل عام، أدركت أنني لست ملتزما بهذا النوع من الإبداع، ولدي شك في أنه من الأسهل نمذجة الكائنات من الصفر التي تقع ضمن قوة الماسح الضوئي.

والمعقدة - لا يستطيع الماسح الضوئي التعامل مع المعقدة في الوضع العادي، ولا يوجد ما يكفي من الليزر - تبقى النقاط العمياء. للتخلص من هذه المشكلة، تحتاج إلى المسح في مواضع أخرى ثم النضال مرة أخرى مع الجمع بين السحب. ًلا شكرا.

ونتيجة لذلك، فإن الشيء مناسب فقط لدراسة أساسيات المسح بالليزر، لأي شيء آخر فهو عديم الفائدة على الإطلاق. لا، بالطبع، من الممكن الحصول على شيء مماثل في الخطوط العريضة للنموذج الأصلي، ولكن هذا كل شيء (وهذا مع الأخذ في الاعتبار جميع الدفوف مع المعالجة السحابية). ليس من قبيل الصدفة أن تخلى الإسبان عن هذا الأمر.
لقد لعب المتجر بأمان - فالوصف ينص بصراحة على أن النتيجة تعتمد على موقع الكواكب ومزاج العمة سونيا من الطابق الثالث. المصدر المفتوح وكل ذلك، دعونا نرقص معًا. ًلا شكرا.

الاستنتاج هو عدم أخذها، ولكن إذا كنت تريد الصيد الشديد، فقم بتجميعها بنفسك من نفس الشيء الذي يصنع منه الصديق في النكتة القوارب.

تم توفير المنتج لكتابة مراجعة من قبل المتجر. تم نشر المراجعة وفقًا للبند 18 من قواعد الموقع.

أخطط لشراء +9 اضافة الى المفضلة اعجبني الاستعراض +101 +156

FabScan هو ماسح ضوئي ليزر ثلاثي الأبعاد مفتوح المصدر يمكنك القيام به بنفسك. لقد قمت بتجميع أوراق MDF والمواد المختلفة المتاحة، وعلى سبيل المثال، قررت أن أعرض عليك عملية الإنشاء.

الخطوة 1: ما ستحتاجه

للحصول على الماسح الضوئي FabScan الرسمي، تحتاج إلى:

اردوينو أونو
محرك متدرج A4988
وحدة الماسح الضوئي بالليزر FabScan-Shield ثلاثية الأبعاد لـ Arduino
وحدة ليزر حمراء بقدرة 5 ميجاوات
مصدر الطاقة 12 فولت - 1 أمبير
كاميرا ويب لوجيتك C270

لإنشاء صندوق، ستحتاج إلى 4 أوراق من MDF مقاس 600*300*5 مم.

في مشروعي استخدمت:

اردوينو أونو
محرك متدرج ثنائي القطب - NEMA 17 (200 خطوة)
محرك متدرج A4988
وحدة ليزر حمراء بقدرة 5 ميجاوات
مصدر الطاقة 12 فولت - 2 أمبير
كاميرا ويب لوجيتك C270

نظرًا لأننا سنستخدم برنامج FabScan، فإنني أوصي بالالتزام بقائمة الأجزاء الخاصة به؛ يمكنك بسهولة العثور على جميع الوثائق الخاصة بالماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد المرجعي FabScan على الإنترنت.

الخطوة 2: تجميع صندوق المعرض للماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد

عرض 4 صور أخرى

لقد استخدمت Dremel ومخيلتي لتجميع صندوق الماسح الضوئي. هذا ليس بهذه البساطة، لأنه من أجل الحصول على الصورة ثلاثية الأبعاد الصحيحة، يجب أن تكون الكاميرا والليزر ومحرك السائر في المواضع الصحيحة. إذا كنت لا تريد أن تزعج نفسك، يمكنك فقط شراء الأجزاء الجاهزة، لكنها لن تكون رخيصة.

الخطوة 3: توصيل الوحدات

تجميع الأجهزة بسيط للغاية:
قم بتوصيل وحدة FabScan إلى Arduino، واضبط المحرك A4988 على موضع الخطوة الأولى. قم بتوصيل المحرك بدبابيس الإخراج ووحدة الليزر بالدبوس التناظري A4. وأخيرًا، قم بتوصيل مصدر الطاقة وكابل USB.

إذا قررت تجميع الماسح الضوئي وفقًا لقائمة الأجزاء الخاصة بي:
ثم تحتاج إلى توصيل المحرك A4988 بالأطراف 10 و11 و9 و8 على Arduino (يمكن تغيير الأطراف إذا رغبت في ذلك)، وتوصيل وحدة الليزر بالطرف A4. في النهاية، قم أيضًا بتوصيل مصدر الطاقة وكابل USB.

الخطوة 4: كود اردوينو

سوف نستخدم الكود الرسمي من FabScan. قم بتحميله على Arduino وقد انتهيت.

إذا كان لديك البرنامج الإضافي Codebender مثبتًا، فيمكنك تحميل الكود إلى Arduino باتباع هذا الرابط.

إذا كنت تقوم بتجميع الماسح الضوئي وفقًا لقائمة الأجزاء الخاصة بي، فانقر فوق الزر "تحرير" وقم بما يلي:

أضف خطوطًا #include const int StepsPerRevolution = 200;// تغيير عدد خطوات محركك Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11,8,9);
استبدل الدالة step() بما يلي: void step() ( myStepper.setSpeed(1); myStepper.step(1); )

الخطوة 5: برامج الكمبيوتر

سوف نستخدم صورة "FabScan Ubuntu Live DVD". يمكنك تنزيله. في هذه الصورة، برنامج FabScan مثبت مسبقًا بالفعل. يمكن كتابة الصورة على محرك أقراص فلاش، ويمكن العثور على كيفية القيام بذلك على الإنترنت.

ملاحظة هامة: إذا اخترت خيار "تجربة Ubuntu"، فاحفظ ملفاتك قبل إيقاف تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك!

شاهد الصور المرفقة واتبع الخطوات:

حدد المنفذ في SerialPort
حدد الكاميرا في الكاميرا
ملف - لوحة التحكم
انقر فوق كشف الليزر (لا تضع أي شيء في الماسح الضوئي في هذه المرحلة) وحدد "تمكين"
انقر فوق "جلب الإطار" وتأكد من أن الخط الأفقي الأزرق يلامس الجزء العلوي من القرص الدوار وأن الخط الأفقي الأصفر يلامس الجزء السفلي. يجب أن يمر الخط الأصفر الرأسي عبر مركز القرص الدوار. يمكن أن تتسبب الكاميرا السائبة في عمليات مسح مشوهة!

بعد الإعداد، أغلق نافذة لوحة التحكم، ثم ضع الكائن في الماسح الضوئي، ثم انقر فوق زر بدء المسح.

حفظ الصورة ثلاثية الأبعاد:
عند اكتمال عملية المسح، يمكنك حفظ الكائن ثلاثي الأبعاد في ملف بتنسيقات .pcd أو .ply. يمكنك أيضًا حفظه بتنسيق stl، ولكنه غير مدعوم على جميع الأنظمة الأساسية. يمكنك أيضًا فتح عنصر تم مسحه ضوئيًا مسبقًا عن طريق تحديد ملف - OpenPointCloud.

ماذا تفعل مع الملفات ثلاثية الأبعاد؟
يمكنك فتحها في MeshLab وطباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد.
لطباعة الكائنات في MeshLab:

احفظ الكائن بتنسيق .ply
افتح الملف في MeshLab
في MeshLab، حساب القيم الطبيعية (عوامل التصفية/مجموعة النقاط/حساب القيم الطبيعية لمجموعات النقاط)
إعادة بناء السطح باستخدام إعادة بناء بواسون (المرشحات/مجموعة النقاط/إعادة بناء السطح: بواسون)
مستعد

FabScan هو ماسح ضوئي ليزر ثلاثي الأبعاد مفتوح المصدر.

بدأ المشروع أثناء تطوير مشروع البكالوريوس لفرانسيس إنجلمان. تقع الصفحة الرسمية للمشروع.

وبناء على هذا المشروع، تم تطوير التماثلية، والتي تمت مناقشتها في المقال. يستخدم MDF للملاكمة. الحشو الإلكتروني مختلف أيضًا إلى حد ما.

برنامج Arduino مأخوذ من المشروع الأصلي. شكرًا لفريق FabScan على ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد ممتاز مفتوح المصدر!

اذا هيا بنا نبدأ.

المكونات المطلوبة

الأجزاء والمكونات لمشروع FabScan الأصلي:

سائق محرك متدرج A4988 ؛
درع فابسكان؛
محرك متدرج ثنائي القطب NEMA 17 (200 خطوة)؛
مصدر الطاقة 12 فولت - 1 أمبير؛
كاميرا ويب لوجيتك C270.

للجسم تحتاج 4 أوراق من MDF. الأبعاد - 600 ملم في 300 ملم. سمك - 5 ملم. مزيد من المعلومات التفصيلية.

الأجزاء والتجمعات المستخدمة في هذا الدليل:

(200 خطوة)؛
سائق المحرك السائر L298N ؛
وحدة ليزر 5 ميجاوات - الشركة المصنعة الخط الأحمر;
مصدر الطاقة 12 فولت - 2 أمبير؛
كاميرا ويب لوجيتك C270.

وهذا يعني أننا ببساطة لن نستخدم درع FabScan ونستخدم وحدة تشغيل محرك متدرج مختلفة

تطوير مسكن للماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد

تظهر في الصور عملية ونتيجة تطوير جسم الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد الخاص بنا. تكمن الصعوبة الرئيسية في التثبيت الأكثر دقة للكاميرا ووحدة الليزر ومحرك السائر. إذا كنت تريد أن تجعل حياتك أسهل، يمكنك طلب هذه الأجزاء مقابل 35 يورو.

تجميع الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد

1. مع الدرع.

تثبيت درع FabScan على الاردوينو. يتم تثبيت برنامج تشغيل المحرك السائر A4988 على القضبان المتوفرة. يتم توصيل محرك السائر بجهات الاتصال المقابلة الموجودة على لوحة الاسم. وحدة الليزر متصلة بالدبوس التناظري A4. بعد ذلك، يمكنك توصيل الطاقة وكابل USB. تتوفر تعليمات أكثر تفصيلا.

2. بدون درع.

إذا قررت بناء الماسح الضوئي دون استخدام درع، قم بتوصيل محرك السائر L298 بالأطراف 10، 11، 9، 8 على Arduino (من حيث المبدأ، يمكن تغيير هذه الأطراف بالتعديلات المناسبة في المخطط). يتم توصيل وحدة الليزر بالدبوس A4 الموجود على Arduino. الجميع. يمكنك توصيل الطاقة وكابل USB.

رسم لاردوينو

ملاحظة مهمة! إذا استخدمت خيار "تجربة Ubuntu"، فتأكد من حفظ ملفاتك قبل إيقاف تشغيل الكمبيوتر الشخصي الخاص بك!

اتبع التعليمات والصور الموضحة أدناه:

حدد المنفذ التسلسلي.
حدد الكاميرا؛
ملف - لوحة التحكم؛
انقر فوق كشف الليزر (لا تضع أي كائنات أمام الماسح الضوئي في الوقت الحالي) وحدد "تمكين"؛
انقر فوق "جلب الإطار" وتأكد من أن الخط الأفقي الأزرق يلامس الجزء العلوي من القرص الدوار وأن الخط الأفقي الأصفر يلامس الجزء السفلي من القرص الدوار. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتطابق الخط العمودي الأصفر مع مركز القرص الدوار. إذا لم يتم تركيب الكاميرا بشكل صحيح، فلن تكون نتيجة المسح واضحة!

بعد الإعداد، أغلق النافذة، ثم ضع الكائن في الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وانقر فوق الزر "بدء المسح".

ملاحظة: يتم عرض مواد إضافية حول إعداد ملف التكوين.xml في هذا الدليل.

حفظ صورة ثلاثية الأبعاد

عند اكتمال عملية المسح ثلاثي الأبعاد، يمكنك حفظ الكائن ثلاثي الأبعاد الممسوح ضوئيًا بامتداد .pcd أو .ply. يمكنك أيضًا حفظه كملف stl ثلاثي الأبعاد، لكن هذه الميزة غير متوفرة على جميع الأنظمة الأساسية. يمكنك فتح كائن تم مسحه ضوئيًا وحفظه مسبقًا عن طريق تحديد ملف - OpenPointCloud.

ماذا بعد؟

يمكنك استخدام MeshLab لمعالجة كائن ممسوح ضوئيًا ثلاثي الأبعاد وطباعته على طابعة ثلاثية الأبعاد!

عند معالجة ملف في MeshLab:

1. تأكد من حفظ الكائن كملف .ply.

2. افتح الملف باستخدام MeshLab.

3. في MeshLab، احسب القيم الطبيعية (المرشحات/مجموعة النقاط/حساب القيم الطبيعية).

4. بعد ذلك، أعد بناء السطح باستخدام إعادة بناء بواسون (المرشحات/مجموعة النقاط/إعادة بناء السطح: بواسون)

يظهر الهيكل المجمع النهائي في الصورة أدناه.

فيديو للماسح الضوئي الأصلي FabScan 3-D قيد التشغيل:

شكرًا جزيلاً لفريق FabScan على الماسح الضوئي المذهل مفتوح المصدر على Arduino !!!

ترك تعليقاتكم والأسئلة ومشاركتها خبرة شخصيةأقل. غالبًا ما تولد الأفكار والمشاريع الجديدة في المناقشات!

إنه نظير للماسح الضوئي الليزري الشهير FabScan، الذي طوره فرانسيس إنجلمان. استخدم المؤلف MDF كصندوق لمثل هذا الماسح الضوئي، أما بالنسبة للحشو فهو مختلف قليلاً عن الأصل.

البرنامج الأصلي مخصص لـ Arduino، وهو مأخوذ من المشروع الأصلي.

المواد والأدوات اللازمة لإنشاء الماسح الضوئي:

4 أوراق من MDV 600X300 مم، سمك 5 مم (وهي ضرورية لإنشاء العلبة)؛
- محرك السائر (NEMA 17 لـ 200 خطوة)؛
- سائق لمحرك السائر L298N؛
- وحدة ليزر بقدرة 5 ميجاوات (تستخدم من الشركة المصنعة Red Line)؛
- لتشغيل الجهاز تحتاج إلى مصدر 12 فولت - 2 أمبير؛
- كاميرا ويب موديل Logiteck C270.

يستخدم المنتج الأصلي محلي الصنع محرك السائر A4988، أما بالنسبة للمحرك السائر فهو أيضًا NEMA 17. وبخلاف ذلك، فإن عناصر المنتج محلي الصنع هي نفسها تمامًا كما في الإصدار الأصلي.

عملية تصنيع الماسح الضوئي:

الخطوةالاولى. صنع الجسم
يمكن رؤية العملية الكاملة لإنشاء غلاف الماسح الضوئي في الصورة. الشيء الأكثر أهمية في هذا الأمر هو الدقة. يجب وضع وحدة الليزر والمحرك المتدرج وكاميرا الويب بشكل واضح في الأماكن الصحيحة، وفقًا للمشروع.

الخطوة الثانية. نقوم بتوصيل المعدات الكهربائية

هناك طريقتان لتوصيل المعدات، مع وبدون درع. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل من هذه الخيارات.

اتصال بدون درع
إذا قررت تجميع الجهاز دون استخدام درع، فسيتم توصيل أسلاك محرك السائر L298 بمنافذ Arduino المرقمة 10، 11، 9، 8. من حيث المبدأ، يمكنك استخدام جهات اتصال أخرى، لكنك ستحتاج إلى إجراء ذلك تغييرات على الرسم.
أما بالنسبة لوحدة الليزر، فيجب توصيلها بالطرف A4 الموجود على وحدة تحكم Arduino. بعد ذلك، يمكنك توصيل كابل USB والطاقة.

اتصال مع الدرع
تحتاج إلى تثبيت درع FabScan على Arduino. أما بالنسبة لمشغل محرك السائر، فيجب تثبيته على القضبان المتوفرة لهذا الغرض. يتم توصيل جهات اتصال المحرك السائر بجهات الاتصال المقابلة الموجودة على لوحة الاسم.
يجب أن تكون وحدة الليزر متصلة بالدبوس A4 الموجود على Arduino. هذا كل شيء، وبعد ذلك قم بتوصيل الطاقة وكابل USB.

الخطوة الثالثة. تثبيت الرسم
أنت الآن بحاجة إلى تنزيل وتثبيت المخطط الرسمي لـ FabScan. لفلاش Arduino، تحتاج إلى تنزيل البرنامج الإضافي Codebender ثم النقر فوق الزر "Run on Arduino". في هذه الحالة، يمكن تثبيت المخطط مباشرة من خلال المتصفح من الموقع الرسمي.

إذا لم يتم استخدام الدرع، فأنت بحاجة إلى النقر فوق الزر "تحرير" ثم إضافة الأسطر التالية:

const int stepPerRevolution = 200؛ // قم بتغيير هذه المعلمة لضبط عدد الخطوات لكل دورة لعمود محرك السائر الخاص بك

Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 10, 11,8,9);
استبدل وظيفة الخطوة ():

myStepper.setSpeed(1);

myStepper.step(1);

الخطوة الرابعة. برنامج الماسح الضوئي
لتثبيت البرنامج عليك تحميل صورة “FabScan Ubuntu Live DVD”، بعد التثبيت ستظهر برمجةفابسكان.

تحتاج إلى إجراء بعض الإعدادات في البرنامج:

تحتاج أولاً إلى تحديد SerialPort؛
- ثم حدد الكاميرا؛
- بعد ذلك الملف - لوحة التحكم؛
- ثم انقر فوق كشف الليزر وحدد "تمكين" (ليست هناك حاجة لوضع أي أشياء أمام الليزر)؛
- حسنًا، انقر الآن على "جلب الإطار"، بينما يجب أن يلمس الخط الأفقي الأزرق الجزء السفلي من الطاولة الدوارة. يجب أن يكون الخط الأصفر في وسط الجدول. إذا لم يتم تثبيت الكاميرا بشكل صحيح، سوف تكون الصورة جودة سيئة.

هذا كل شيء، تم تكوين البرنامج. يمكنك الآن وضع كائن ما في الماسح الضوئي، وبعد ذلك اضغط على زر بدء المسح الضوئي.

الخطوة الخامسة. احفظ الصورة
بعد اكتمال مسح الكائن، يمكن حفظ الصورة بتنسيق .pcd أو .ply. يمكنك أيضًا حفظه بتنسيق stl، لكن هذا يعتمد على النظام الأساسي الذي تستخدمه.
لفتح كائن تم حفظه مسبقًا، تحتاج إلى تحديد ملف - OpenPointCloud.

) قررنا أن نجرب تجميعه وتحسين تصميمه إن أمكن. لم يكن بإمكاننا حتى أن نتخيل ما سيحدث لها، ناهيك عن أن نتخيل أننا سنفوز بها بالعديد من المعارض العلمية والهندسية. ولكن بالترتيب. من يهتم بمعرفة النتيجة مرحباً بالقطط (الكثير من الصور).

النموذج الأول

أولا قررنا جمع ليزر مجموعة مكتشف. تم إعداده بناءً على مقال في منتدى راديو الهواة. مجرد مؤشر ليزر وكاميرا. تم كتابة برنامج بلغة جافا لمعالجة الصور. لقياس واحد، تم التقاط صورتين: بالليزر وبدونه. وبعد مقارنتها، يمكننا بالتأكيد العثور على نقطة الليزر. بمجرد أن يعمل هذا، تم تركيب جهاز تحديد المدى على منصة يمكن أن تدور في طائرتين. قبل أن أعرض لك ما حصلت عليه، أريد أن أحذرك - ليس هناك الكثير من المواد في المدرسة الصيفية، لذلك قمنا بتجميع نموذج أولي مما كان لدينا:

يمكن رؤية الكاميرا على الفور، والليزر هو تلك الأسطوانة النحاسية الموجودة فوقها. لتدوير المنصة، استخدمنا محركين متدرجين، تم توصيلهما بدورهما بلوحة تحكم على متحكم Atmega32. تم توصيل الليزر به. تم توصيل اللوحة نفسها بالكمبيوتر عبر محول USB->UART. قام البرنامج الموجود على الكمبيوتر بالتقاط الصور ومعالجتها وإدخال إحداثيات النقاط التي تم الحصول عليها في ملف وإرسال الأوامر إلى لوحة التحكم.

وكانت النتيجة مثيرة للاهتمام. نعم، لقد وجدنا المسافة. نعم، يمكننا "استهداف" أي نقطة في نصف الكرة الأرضية فوق الماسح الضوئي. وفرحتنا لم تكن تعرف حدودا. ولكن عندما قمنا بتقييم وقت المسح لهذا النصف من الكرة الأرضية، اتضح أنه 48 ساعة. ولا يتعلق الأمر بالكاميرا. ولا حتى في جافا. كانت المشكلة أن عملية التثبيت كانت واهية للغاية لدرجة أنها كانت تتأرجح بعد كل دورة لمدة خمس ثوانٍ. اضطررت إلى أخذ قياس، والاستدارة والانتظار لمدة خمس ثوان حتى تتوقف عن التأرجح. وبالإضافة إلى ذلك، قامت مكتبة الكاميرا بتشغيلها ثم إيقاف تشغيلها قبل كل لقطة. استغرق هذا 1-2 ثانية. لكن المدرسة الصيفية كانت على وشك الانتهاء، ولم يكن هناك وقت لإعادة ذلك: لقد كانت بالفعل الليلة التي سبقت الموعد المقرر للمشروع. أو بالأحرى الصباح. في اليوم التالي قدمنا مشروعنا في مسابقة أمام لجنة تحكيم علمية وفزنا بشكل غير متوقع. ربما كان هذا النصر هو السبب وراء قرارنا مواصلة عملنا في هذا المشروع.

الإصدار الثاني

في الواقع، انتهى الصيف وبدأ العام الدراسي. اختفت الرغبة في العمل. وكان من المقرر أن يتم الانتهاء من التثبيت بحلول المسابقة القادمة، والتي كانت بعد شهر كامل. شهر. ثم فجأة ثلاثة أيام. ولكن في غضون شهر قررنا تغيير الإعداد. قم بتجميعها بإحكام، ثم قم بتثبيت عدسة على مؤشر الليزر، مما سيؤدي إلى إنشاء خط ليزر. وهذا من شأنه أن يسمح بمسح 720 نقطة مرة واحدة (يحتوي الماسح الضوئي على كاميرا عالية الدقة). ثلاثة أيام فقط قامت بإجراء التعديلات الخاصة بها:

يتم تجميع الماسح الضوئي الثاني من المساطر البلاستيكية والغراء والشريط اللاصق ويتم تثبيته في مكانه فقط بشريط كهربائي أزرق. بدلا من العدسة يوجد أنبوب اختبار. يسطع ليزر أخضر على أنبوب الاختبار هذا. يقوم الشعاع المنعكس بإنشاء شريط ليزر موحد إلى حد ما على الشاشة. يتم توصيل جهاز تحديد المدى بمحرك واحد فقط، والذي يقوم بتدويره في مستوى أفقي. تم استبدال لوحة التحكم بـ STM32VLDiscovery. كل ما في الأمر أنني أعرف STM32 بشكل أفضل، بالإضافة إلى ذلك، لقد احترق Atmega، وفقد المبرمج لفترة طويلة. لا تبدو جيدة جدًا، لكنها تعمل! انخفضت الاهتزازات وازدادت السرعة وفقًا لذلك. ولكن ليس كثيرا. تم اكتشاف صيد مثير للاهتمام هنا - لم يتم تشغيل مؤشر الليزر الصيني على الفور، ولكنه زاد قوته تدريجيًا على مدار ثانية واحدة. وهكذا، ثانية للتذبذب، ثانية لتسخين الليزر، ثانية لالتقاط صورة، وهناك اثنان منهم. لذلك نحصل على 4 ثوان. لكن في قياس واحد نجد مسافات تصل إلى 720 نقطة! تبدو عملية المسح كما يلي:

والنتيجة هي مثل هذا:

الصورة لا تبدو مثيرة للاهتمام للغاية، لكن القدح كان ضخما في البرنامج. بإمكانك النظر إليها من زوايا مختلفة.

ما هي المنافسة الفعلية؟ لكن لا شيء! انتهينا من مسح كل شيء في الساعة 4 صباحًا، وفي الساعة 9 صباحًا في المنصة اكتشفنا أن الليزر قد احترق. كما اتضح، بينما كنا نحمله من الفندق إلى المنصة، سقط المطر عليه، وعند تشغيله، احترق. وعندما لا يعمل، يبدو الأمر سيئًا للغاية بحيث يصعب تصديق عبارة "لقد نجح منذ 5 ساعات". كنا مستاءين. اختفت الرغبة في الاستمرار مع دخان الليزر. ولكن لا يزال تم جمعها ...

النسخة الثالثة

وتم تجميعها مرة أخرى للمنافسة. علاوة على ذلك، أعددنا لها لفترة طويلة وبشكل شامل. أكثر من أسبوع. وهذه هي النتيجة:

أول ما يلفت انتباهك هو أننا الآن لا نقوم بمسح المنطقة المحيطة بالماسح الضوئي، بل نقوم بمسح الكائن الذي يدور على المنصة. لقد حصلنا أيضًا على العدسة المطلوبة، وقمنا بتجميع كل شيء بشكل صحيح، وأعدنا كتابة البرنامج، واستبدلنا أيضًا لوحة التصحيح بلوحة محلية الصنع. والآن نلتقط صورة واحدة فقط لكل قياس. الليزر قوي بما فيه الكفاية والعدسة جيدة بما يكفي لتحديد موقع الليزر بشكل فريد في الصورة. بفضل هذا، نحن لا ننتظر حتى يسخن الليزر - فهو يعمل دائمًا. والآن نقوم بتشغيل الكاميرا مرة واحدة فقط. أي أن معظم الوقت يقضيه في تدوير النظام الأساسي ومعالجة الصورة. تمت إضافة قائمة لاختيار الدقة إلى البرنامج. مدة المسح من دقيقتين إلى عشر دقائق. اعتمادا على الدقة المحددة. بأقصى قدر من الدقة، اتضح أن المنصة تدور بمقدار 0.5 درجة لكل خطوة، ويتم تحديد المسافة بدقة 0.33 ملم. يتم تشغيل المنصة بواسطة محرك متدرج من خلال علبة التروس. المنصة نفسها عبارة عن قرص كبير، والأسطوانة المطاطية الموجودة على عمود المحرك صغيرة. تم التحكم في المحرك والليزر بواسطة متحكم STM32F050F4 عبر تأثير الترانزستور الميدان. يوجد في بداية المقالة مسح للعبة تم الحصول عليه باستخدام هذا الماسح الضوئي. نظرًا لأن الماسح الضوئي ينتج سحابة نقطية بتنسيق .obj، فيمكننا بعد التثليث طباعة الكائن الممسوح ضوئيًا على طابعة ثلاثية الأبعاد، كما يمكن رؤيته في نفس الصورة. على الشاشة يمكننا رؤية النموذج بعد التثليث. لم يتم القيام بأي عمل يدوي على النموذج.

لقد فزنا بالمسابقة. وقد شارك في مسابقة Intel ISEF الدولية. لذلك بدأنا العمل على الماسح الضوئي التالي.

النسخة الرابعة

على هذه اللحظةهذا احدث اصدارالماسح الضوئي الذي قمنا بتجميعه. للمقارنة، هناك نسخة ثانية على المنصة. لقد حاولنا الاقتراب من تطوير الماسح الضوئي الرابع بأكبر قدر ممكن من الدقة. تم رسم التثبيت باستخدام CAD، وتم قطع الأجزاء بالليزر، وتم طلاء كل شيء، ولم يبرز أي شيء غير ضروري من الخارج. التغييرات: أصبحت المنصة الآن عبارة عن ترس. وهي مقطوعة من زجاج شبكي ولها 652 سنًا على طول الحواف. يؤدي هذا إلى حل المشكلة التي تسببت في تلف عمليات المسح الضوئي بشدة في الماسح الضوئي السابق: كانت الأسطوانة المطاطية تنزلق قليلاً، ولهذا السبب لم تدور المنصة في كثير من الأحيان بمقدار 360 درجة. كانت عمليات المسح إما "مقطوعة" أو متداخلة. هنا كنا نعرف دائمًا مدى دوران المنصة بالضبط. تم تعديل قوة الليزر بواسطة البرنامج. بفضل هذا، كان من الممكن تغيير قوة الليزر بسرعة، وتجنب إضاءة الأجزاء غير الضرورية في ظروف الإضاءة المنخفضة. للتحكم في جميع الأجهزة الإلكترونية، قررنا عدم الانفصال مجلس إدارة جديد، ولكن ببساطة استخدم تصحيح الأخطاء F401RE-Nucleo. تم تثبيت ST-LinkV2.1 عليه، والذي يعمل كمصحح أخطاء ومحول USB->UART.

كانت الدقة مذهلة: الدقة الزاوية 0.14 درجة. على مسافة 0.125 ملم. مساحة المسح عبارة عن أسطوانة يبلغ ارتفاعها 20 سم وقطرها 30 سم، وكان سعر جميع الأجزاء والقطع بالليزر وقت إنشائها (مايو 2014) أقل من 4000 روبل.

أثناء الاستخدام، قمنا بضبطه على أقصى قدر من الدقة مرة واحدة فقط. استمر الفحص 15-20 دقيقة. لقد حصلنا على ما يقرب من 2 مليون نقطة. رفض الكمبيوتر المحمول حساب النموذج من السحابة النقطية. ولم تتكرر التجربة.

خاتمة

وفي المستقبل القريب، نخطط لاستئناف العمل في المشروع، وبالتالي سننتهي من البرنامج والتثبيت. وآمل أن نكتب عن ذلك قريبا التجميع خطوة بخطوة، سنقوم بنشر الرسومات والبرامج وكل شيء آخر. هذا لن يتناسب مع هذه المقالة بعد الآن.

شكرا لكل من قرأ حتى النهاية!

محدث:
عثر أحد الزملاء على مقطع فيديو حول تشغيل الماسح الضوئي الذي قمنا بتصويره في معرض ISEF:

نعم، معظم مقاطع الفيديو ليست مثيرة للاهتمام، ولكن في النهاية يوجد نموذج على جهاز كمبيوتر محمول.

وإليك أمثلة على الكائنات الممسوحة ضوئيًا. لكنهم جميعا ينتمون إلى الإصدار الثالث من الماسح الضوئي.
بصندوق الإسقاط
في ملف model.obj، يمكنك أن ترى بوضوح ما يحدث عندما تنزلق هذه الأسطوانة المطاطية على المحرك - للكلب ثلاث عيون. تم إيقاف الفحص، مما تسبب في حدوث انقطاع. كافة الملفات هي نقطة الغيوم. يمكنك فتحه باستخدام MeshLab. لم تتم معالجة النماذج يدويًا. البيانات الخام تماما. من الأعلى يمكنك رؤية "البقع البيضاء" - مناطق بدون نقاط. الكاميرا لا تراهم. ويمكن أيضًا رؤية البقع البيضاء في أماكن أخرى. تظهر إما في المناطق المظلمة جدًا أو عندما تتداخل الأسطح. على سبيل المثال، في الملف stn_10.obj، تتداخل قرون الماعز مع بعضها البعض، ولهذا السبب لم يتم فحص السطح الداخلي للقرون.

شعبية في الفئة: