3D ķermeņa skeneris, izmantojot Raspberry Pi kameras: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šis 3D skeneris ir BuildBrighton Makerspace sadarbības projekts ar mērķi padarīt digitālās tehnoloģijas pieejamas kopienas grupām. Skeneri tiek izmantoti modes industrijā, lai pielāgotu apģērbu dizainu, spēļu industrijā virtuālajai realitātei un sporta zālēs, lai uzraudzītu veselību. Ja tie ir pieejami arī ražotāju telpās, kas nodrošina piekļuvi ražošanas rīkiem, varētu būt lielāks sociālās inovācijas potenciāls.

Es izmantošu skeneri, lai palīdzētu man izstrādāt drēbes. Vispirms es sagriezu savu modeli, izmantojot bezmaksas programmatūru, un ar lāzeru izgriezu šuvēju manekenu no kartona, kas ir mana personīgā ķermeņa forma. Tālāk es plānoju redzēt, kā drēbes izskatās uz 3D modeļa VR, pirms apņemos tās izgatavot.

Santanders man piešķīra 1000 sterliņu mārciņu stipendiju skenera izveidei kā Braitonas Universitātes digitālā balva. Mēs iztērējām vairāk nekā prototipējot dažādas iespējas, taču kā daļu no mūsu dizaina kopsavilkuma esam pārliecinājušies, ka galīgo versiju var atkārtot šī budžeta ietvaros. Par šo cenu citas kopienas grupas var iegūt līdzekļus, lai izveidotu kaut ko līdzīgu.

Lūdzu, ņemiet vērā: šis projekts izmanto elektrotīklu un prasa zināšanas par vadiem, tāpēc drošības labad sadaļās par skenera izveidi ir parādīts, ko mēs darījām, ar detalizācijas pakāpi, kas paredzēta atsaucei, nevis kopēšanai, kā arī sadaļas par kodēšanu un skeneris ir uzrakstīts kā ceļvedis “Kā”. Tas ir nepārtraukts projekts, tāpēc es ceru, ka drīz varēšu sniegt pilnus plānus par akumulatora versiju. Apskatiet manu vietni vai sazinieties ar mani, ja vēlaties uzzināt vairāk.

Vides apsvērumu dēļ mēs izvēlējāmies PLA 3D drukātajiem savienotājiem un kartona caurulēm konstrukcijai. Kartonu ir viegli pārveidot, ja detaļas nav ideāli piemērotas, tāpēc tas ir lielisks prototipēšanas rīks, un 3 mm biezumā caurules ir izturīgas un stingras.

Bija brīnišķīgi strādāt pie šī sadarbības projekta. Paldies Artūram Gajam par koda uzrakstīšanu un citiem BuildBrighton dalībniekiem, kuri ieradās un palīdzēja trešdienas vakaros, vai gadījās ierasties, kad vien bija nepieciešami.

Šī projekta materiāli bija:

27 Raspberry Pi Zero W

27 Raspberry Pi kameru moduļi

27 Raspberry Pi nulles kameras kabeļi

27 no USB līdz mikro USB kabeļiem

20 kartona caurules 125 cm garas x 32 mm diametrā ar 29 mm diametra serdi

8 Cauruļu gala vāciņi

PLA 3D drukas kvēldiegs

8 vāki no vienreizējās lietošanas alus mucām

2 x A3 loksnes 3 mm lāzera kvalitātes bērza saplāksnis

230v-12v strāvas pārveidotājs (jo Apvienotajā Karalistē elektrotīkls ir 230v)

12 CRT 5v jaudas regulatori

3 x 30 ampēru asmens drošinātāji un turētāji

Elektriskais kabelis

Kastīte ar 2, 3 un 5 sviru vadu savienotājiem

50 uzmavas

Kabeļmodema maršrutētājs

Ethernet kabelis

27 SD kartes (16 GB)

5 mm gofrēta kartona viena siena

2 m pašlīmējošs Velcro®

4 x USB akumulatori

Mēs izmantojām šādus instrumentus:

Apple® dators (kameras servera programmatūra ir izstrādāta Apple® operētājsistēmai, bet var darboties arī Linux)

Dators, jo šī projekta vidū Autodesk Remake ™ pārtrauca sniegt atbalstu Mac lietotājiem

Internets (vadu un bezvadu)

Autodesk Remake ™ bezmaksas versija

3D printeris

Lāzera griezējs

Savilcējs

Kabeļu griezējs

Karbonādes zāģis un lentzāģis

Slīpmašīna

1. darbība: aveņu zivju kodēšana

Šis solis prasa zināmas zināšanas par kodēšanu ar Raspberry Pi.

Katrā Raspberry Pi instalējiet Raspbian operētājsistēmas Lite versiju un iespējojiet kameru un SSH.

Programmatūra nodjs ir iepriekš instalēta Raspbian, taču tā var būt novecojusi versija.

Tālāk norādītās komandas to uzlabos. Piezīme: Instructables® automātiski saīsināja hipersaiti koda otrajā rindā. Pilnu koda kopēšanas saiti var atrast, noklikšķinot uz tā.

Jaunināšana uz mezglu v7

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

Pēc nodejs instalēšanas augšupielādējiet klienta programmatūras failus:

cd ~ git klons

Pēc tam instalējiet programmatūru, izmantojot šādas komandas:

cd 3d kamera

npm instalēt

Pārbaudiet programmatūru, palaižot to, izmantojot šādu komandu:

mezgls app.js

Programmatūras darbības turpināšana

Programmatūras palaišana un tās uzturēšana ir “uzrauga” uzdevums. Šī programma nodrošina, ka kameras programmatūra vienmēr darbojas, un tā tika instalēta, izmantojot šādu komandu:

sudo apt-get install git uzraugs

Pēc tam supervizors tika iestatīts, izmantojot 3D skenera lietojumprogrammu, nokopējot piegādāto konfigurācijas failu galīgajā vietā, izmantojot šādu komandu:

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

Lai norādītu vadītājam identificēt jauno konfigurācijas failu un sākt darbu:

sudo supervorctl pārlasīt

sudo supervorctl atjaunināt sudo pakalpojumu supervizora restartēšanu

Pēc tam, kad sistēma tiek palaista, “vadītājs” palaiž kameras lietojumprogrammu, kas automātiski izveido savienojumu ar servera programmatūru.

Pēc izvēles papildus

Programmatūru var atjaunināt, izmantojot tīmekļa lietotāja saskarnē iebūvēto atjaunināšanas komandu. Alternatīva ir piespiest atjaunināšanu ikreiz, kad tiek startēts Raspberry Pi. Lai to izdarītu, nomainiet noklusējuma starta skriptu ar skriptu, kas veiks atjaunināšanu:

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

2. darbība. Kameras servera iestatīšana

Skenera servera programmatūra ir mezgla lietojumprogramma, kurai nepieciešams nodejs, klienti arī palaiž mezglu un izveido savienojumu ar serveri, izmantojot tīmekļa ligzdas.

Uzstādīt

Pārbaudiet, vai mezgls darbojas, atverot termināļa logu un ierakstot:

mezgls -v

Ja mezgls nav instalēts, to var lejupielādēt no NodeJS.

Lejupielādējiet failus

Šī krātuve ir jāielādē datora mapē. To var izdarīt, izmantojot šādu komandu:

git klons

Instalējiet atkarības

Tiem jābūt jaunā mapē, kurā ir lejupielādētais kods:

cd 3dCameraServer

npm instalēt

Visbeidzot palaidiet kodu

Servera lietojumprogramma jāsāk, izmantojot zemāk esošo komandu, tādējādi tiks palaists tīmekļa ligzdas serveris portā 3000 un tīmekļa serveris portā 8080.

mezgls server.js

Ja viss bija veiksmīgs, parādīsies ziņojums “3D kameras lietotnes klausīšanās portos 8080 un 3000”. Lai izmantotu lietojumprogrammu, atveriet pārlūkprogrammu un izmantojiet šādu URL: https:// localhost: 8080/

Izmantojot sistēmu

Serveris izmanto fiksētu IP adresi, tāpēc kameras zina, kur sūtīt fotoattēlus.

Klienta programmatūra paredz izveidot savienojumu ar serveri, kura IP adrese ir 192.168.10.100. Mēs izmantojam īpašu maršrutētāju ar fiksētu IP adrešu piešķiršanu, bet, lai izmantotu skeneri bez tā, šī IP adrese būtu jāiestata manuāli. Lai vienkāršotu lietas, maršrutētājā iestatiet datora mac adresi, lai tam automātiski tiktu piešķirta norādītā IP adrese.

Maršrutētājs ir kabeļmodema tips (nevis ADSL maršrutētājs). Tas neļauj kamerām atrasties, bet arī ļauj tām izveidot savienojumu ar internetu, lai iegūtu programmatūras atjauninājumus. Maršrutētāja DHCP diapazons ir jāmaina no noklusējuma, lai tas piešķirtu IP adreses diapazonā no 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Kad klienti ir tiešsaistē, savienojuma ziņojumi tiek parādīti termināļa logā un pārlūkprogrammas logā.

Kad klienti ir izveidojuši savienojumu, viņiem var pavēlēt uzņemt fotoattēlu, izmantojot galvenē esošo pogu “Fotografēt”, kas sāk fotoattēlu uzņemšanas procesu, un 30 sekunžu laikā viņiem visiem vajadzēja nosūtīt attēlus atpakaļ uz datoru. Tie tiek parādīti pārlūkprogrammā un saglabāti mapē instalācijas direktorijā, kas atrodas, meklējot mapi 3dCameraServer.

No GitHub iegūtais kods satur iepriekš izveidotu attēlu, kas mēģinās izveidot savienojumu ar wifi tīklu ar nosaukumu 3DScanner. Parole tam ir: poppykalayana.

3. darbība: griešana ar lāzeru un 3D drukāšana

Lāzera griešanas aveņu Pi futrāļi

Mēs lejupielādējām tālāk norādītos failus un izgriezām:

27 x Pi futrāļi, izmantojot 5 mm gofrētu kartonu ar vienu sienu. Mēs neizmantojam kartonu ar dubultām sienām, jo tas, visticamāk, aizdegsies zem lāzera.

3D drukas cauruļu savienotāji

Mēs 3D drukājām šādus failus: 8 x šķērssavienojums 4 x T savienojums

un vajadzības gadījumā ar knaiblēm un smilšpapīru tika noņemts atbalsta materiāls.

Jumta pagarinājuma plānošana uz priekšu

Šī informācija ir par visvienkāršākā skenera versiju, kas strādāja. Tas ražo modeli, kas piemērots kleitu veidotāju fiktīvam veidošanai vai galvas 3D drukāšanai (programmatūra Autodesk Remake ™ aizpilda galvas vainagu vietās, kur ir sprauga). Papildu kameras papildu slāņos vai virs jumta stieņiem ļautu skenēt visu ķermeni, tāpēc, lai skeneri būtu viegli atjaunināt, vertikālo polu augšējā slānī ir ievietoti šķērssavienojumi un īsi pagarinājuma stabi ar gala vāciņiem. Ar citiem savienojumiem ir pieejami lejupielādei 3D savienotāji jumta stabu piestiprināšanai. Čaks Sommervils ir izveidojis sešstūrainu zvaigzni, kuras izmēru var mainīt, lai pievienotos poliem augšpusē.

4. darbība: aveņu asaru savienošana un pārbaude

Lai to izdarītu, maršrutētājam jābūt ieslēgtam un savienotam ar internetu.

Datora pievienošana serverim

Pievienojiet datoru wifi, ko sauc par 3DCamera Open Terminal Pēc uzvednes ierakstiet 3Dcamera un pēc tam nospiediet taustiņu Enter. Nākamajā uzvednē ierakstiet 3Dcamera-start un pēc tam nospiediet taustiņu Atvērt tīmekļa pārlūkprogrammu un adreses joslā ierakstiet https:// localhost: 8080/, lai atvērtu informācijas paneli

Aveņu Pis pārbaude

Izmantojot kameras kabeli, pievienojiet kameru Raspberry Pi. Pievienojiet Raspberry Pi 5V barošanas avotam (piemēram, datoram), izmantojot mikro USB vadu. Pēc dažām minūtēm Raspberry Pi vajadzētu izveidot savienojumu ar sistēmu un parādīties informācijas panelī ar automātiski piešķirtu Marvel rakstzīmes nosaukumu. Noklikšķiniet uz "Fotografēt", lai pārbaudiet, vai Raspberry Pi darbojas. Informācijas paneļa slejā Statuss jānorāda, kad tiek uzņemts un nosūtīts fotoattēls, un pēc tam fotoattēlam ir jāparādās informācijas paneļa augšdaļā. Ja tas nedarbojas, pārbaudiet, vai kamera ir pareizi pievienota un uz Pi deg zaļā gaisma, un mēģiniet vēlreiz.

Fotogrāfijas tiek automātiski saglabātas mapē ar nosaukumu “Attēli”, kas atrodas mapē 3dCameraServer, kas tika iestatīta iepriekšējā solī.

Raspberry Pi futrāļu salikšana

Mēs salīmējām 5 kartona Pi korpusa slāņus kopā, ievietojot Raspberry Pi ar 2. slāni, salokot kameru vietā uz 3. slāņa, kas tiek turēts kopā ar 4. slāni, un izspiežot objektīvu cauri 5. slānim. Tas tika atkārtots visas kameras.

Aveņu Pis marķēšana

Informācijas panelī mēs nomainījām katram Pi piešķirto Marvel rakstzīmes nosaukumu, teksta laukā ierakstot skaitli un pēc tam nospiežot Enter.

Problēmu novēršanai ir lietderīgi uzrakstīt numuru uz katra Pi korpusa.

Atkārtojiet šo procesu katram Raspberry Pi, piešķirot katram citu numuru

5. solis: sagatavojiet struktūru un elektrisko ķēdi

Sagatavošana

Kartona caurules tika sagrieztas un sagatavotas šādos garumos:

6 x 80 cm caurules statņu pamatnei ar 1,2 cm caurumu 2 cm uz augšu no viena gala

6 x 40 cm caurules statņu vidum

6 x 10 cm caurules statņu augšpusē ar vāciņiem vienā galā

10 x 125 cm caurules horizontāliem stieņiem ar 0,5 cm caurumu vidū

2 x 125 cm caurules brīvi stāvošiem statņiem ar Velcro, kur iet aveņu Pis un baterijas

Elektroinstalācija

Brīdinājums: Lūdzu, nemēģiniet izmantot elektrību, ja neesat tam kvalificēts. Mēs nesniedzam visu informāciju par vadiem, jo tie ir paredzēti kā piemērs tam, kā mēs to darījām, nevis kā norādījumi, kas jāievēro. Kļūdas var sadedzināt aveņu pi, izraisīt ugunsgrēku vai kādu elektrotraumu!

Padoms. Mēs atklājām, ka kameras, kas atrodas vistālāk līnijā, nedarbojās, kad tās savienojām kopā, tāpēc mēs savienojām 3 drošinātājus ar 3 atsevišķām ķēdēm no 12 V barošanas avota ar 4 x 5 V regulatoriem, kas nāk no katra. Katrs no tiem var darbināt līdz 3 aveņu pi nullēm. Tas nozīmēja, ka mums bija 2 elektriskie kabeļi, kas stāvēja augšup pa katru polu un spēja piestiprināt 6 vadus kamerām. Mums vajadzēja tikai 4 galvai un pleciem, taču ir noderīgi, ja ir papildu ietilpība, lai pievienotu vairāk kameru citiem mērķiem.

Mēs nogriezām lielo USB no 22 USB kabeļu gala un 6 no tiem saīsinājām līdz aptuveni 30 cm. Pēc tam, ignorējot visus datu vadus, mēs pievienojām uzmavas strāvas un zemējuma vadu galā.

Ņemot īsos vadus, mēs iespiedām vienu uzmavu pāri katrā no 12 x 3D drukātajiem savienotājiem, līdz vads iznāca apakšējā galā.

Mēs izmantojām to pašu paņēmienu ar garākiem vadiem, izspiežot vienu uzmavu pāri caurumu katras horizontālās joslas centrā, līdz tie parādās caurules galā.

Pamatņu izgatavošana un elektroinstalācija

Mēs izgriezām 16 gredzenus, lai tie ietilptu caurumā 8 vienreizējās lietošanas alus muciņu vāku vidū, un katra vidū ir 3,2 cm caurums. Mūsu apkārtnes krogi labprāt atdod šīs mucas, un apaļā daļa ir noderīga projektiem. Vākus parasti izmet, bet tie veido ļoti stabilas statīvas.

Mēs karsti pielīmējām gredzenu skrūves daļas augšpusē un apakšā alus mucas vāka vidū, atkārtojot ar otro vāku. Tad mēs stāvējām 125 cm stabā katrā un piestiprinājām kameru katra stieņa augšdaļā ar Velcro®

un vēl 40 cm zem tā. Mēs pievienojām katrai kamerai USB akumulatoru un pievienojām akumulatoru stabam ar Velcro®, kur sasniedz vadu.

Bāzes ziņas

Pārējiem 6 vākiem mēs paņēmām katram 2 saplākšņa gredzenus un karsti pielīmējām tos virs un zem visām sastāvdaļām. Spraugā starp katra gredzeniem bija 2 x 5 V regulatori, kabeļi un to savienotāji, pie kuriem mēs piestiprinājām 2 x 80 cm kabeli, un ievietojām abus kabeļus caur 1,2 cm caurumu un augšup pa cauruli. Visas sastāvdaļas cieši pieguļ ap pamatnes stabu, kuru mēs piecēlāmies centrā.

Viņi droši vien izskatītos labāk krāsoti!

6. darbība: izveidojiet struktūru un elektrisko ķēdi

Mēs sakārtojām piecas horizontālās caurules uz grīdas, lai iezīmētu sešstūra 5 malas, un katrā krustojumā stāvējām pie pamatnes.

Tad mēs izveidojām rāmi kamerām, piestiprinot kartona caurules 3D drukātajiem savienotājiem, vītņojot izvirzītos vadus ar piestiprinātiem uzmavām caur poliem uz pamatnes statņiem un pirms nostiprināšanas piestiprinot sviras stieples savienotājus katra pamatnes augšpusē rāmja sekcijas vietā.

Tālāk mēs savienojām kameras ar mikro USB, pusceļā pa katru horizontālo joslu. Kartona Pi korpuss ir veidots tā, ka USB ir daļēji paslēpts iekšpusē, bet otru USB daļu var nedaudz iebīdīt kartona caurulē, lai kamera atrastos vienā līmenī, virs statņa. USB tur to vietā.

Mēs savienojām kameras ar USB vadiem stūra savienojumos, izmantojot pašlīmējošo Velcro, lai noturētu kameras vietā.

Tad mēs novietojām brīvi stāvošos vertikālos kameras polus vienādā attālumā viens no otra pāri atvērumam.

Visbeidzot, mēs pielāgojām kameras, lai pārliecinātos, ka tās visas ir vērstas uz centru.

Ir viena rezerves kamera gadījumam, ja kāda darbība pārstāj darboties.

7. darbība: fotografējiet

Lai izmantotu skeneri, stāviet vai sēdiet rāmja iekšpusē, tieši vidū.

Palūdziet kādam nospiest paneļa pogu "Fotografēt". Visi fotoattēli jāuzņem vienā un tajā pašā brīdī, bet, tā kā signāls tiek nosūtīts, izmantojot Wi -Fi, dažkārt vienam vai vairākiem ir neliela aizkave. Tāpēc palieciet dažas sekundes, līdz visas fotogrāfijas ir nosūtītas.

Fotogrāfijas tiks saglabātas 3DCameraServer mapes attēlu mapē

Padomus par labu fotoattēlu uzņemšanu skatiet šajā videoklipā

8. darbība: apstrādājiet fotoattēlus 3D modelī

Šie norādījumi attiecas uz Autodesk Remake ™ (versija 17.25.31). Tas ir freemium produkts, bet es atklāju, ka bezmaksas režīms ir pietiekams. Šeit ir saraksts ar vairākām fotoattēlu iesiešanas programmatūrām.

Uzstādīt

Izveidojiet Autodesk® kontu

Instalējiet Autodesk Remake ™ datorā

Fotoattēlu pārvēršana 3D modelī

Pārsūtiet fotoattēlus no Mac datora uz datoru, izmantojot USB zibatmiņu vai augšupielādējot fotoattēlus Autodesk® mākoņa krātuvē, ko sauc par A360 Drive, izmantojot savu Autodesk® konta pieteikšanās informāciju.

Atveriet Autodesk Remake ™

Noklikšķiniet uz kameras pogas sadaļā Izveidot 3D

Parādītajā uznirstošajā ekrānā noklikšķiniet uz Online (ja vien jums nav jaudīga datora, kas atbilst minimālajām specifikācijām, ko apstrādāt bezsaistē).

Nākamajā uznirstošajā ekrānā izvēlieties Select photos from: Local Drive, ja esat pārsūtījis fotoattēlus uz datoru, izmantojot USB, vai noklikšķiniet uz A360 Drive, ja esat augšupielādējis fotoattēlus.

Atlasiet fotoattēlus un pēc tam noklikšķiniet uz Atvērt

Kad visi fotoattēli ir parādījušies ekrānā, noklikšķiniet uz Izveidot modeli

Parādītajā izvēlnē Opcijas tekstlodziņā ierakstiet nosaukumu. Izvēlieties Kvalitāte: Standarta, Automātiskā apgriešana: Izslēgta un Viedā tekstūra: Izslēgta (vai spēlējiet ar šiem iestatījumiem)

Apstrāde

Ekrāns atgriezīsies Remake ™ informācijas panelī, un sadaļā Mans mākoņa disks būs lodziņš ar jūsu modeļa gaitu. Pēc mūsu pieredzes apstrāde ilgst apmēram 10 minūtes, taču var šķist, ka tā ir pārstājusi reaģēt, jo procentuālā daļa pārstās pieaugt, un pēc kāda laika skaitlis pēkšņi palielināsies. Kad apstrāde būs pabeigta, jūs saņemsiet e -pasta ziņojumu no Autodesk®.

Kad lodziņā rakstīts Gatavs lejupielādei, novietojiet peles kursoru virs lodziņa un parādīsies zila lejupielādes bultiņa. Noklikšķiniet uz zilās bultiņas un izvēlieties, kur saglabāt modeli.

Pēc tam modelis tiks lejupielādēts un parādīts Remake® informācijas paneļa sadaļā Mans dators. Noklikšķiniet uz tā, lai to atvērtu.

Pēcapstrāde

Izmantojiet navigācijas rīkus ekrāna apakšdaļā, lai atrastu savu ķermeņa modeli.

Izmantojiet atlases rīkus, lai izdzēstu nevēlamās modeļa daļas, atlasot detaļas un nospiežot Dzēst.

Dzēšot detaļas, zilais aplis modeļa pamatnē samazināsies. Ja aplis ir lielāks par perimetru, kas ieskauj modeli, tas nozīmē, ka vēl ir jādzēš daļas.

Ja modelis ir otrādi, atveriet cilni Modeļa iestatījumi ekrāna kreisajā pusē un izpildiet iestatījumus sadaļā Iestatīt ainas vertikāli.

Lai modelim izveidotu līdzenu virsmu, dodieties uz Rediģēt - Šķēle un aizpildījums

Lai pārbaudītu caurumus un labotu tos, atveriet cilni Analīze un noklikšķiniet uz Atklāt un labot modeļa problēmas

Notiek saglabāšana

Lai saglabātu modeli, dodieties uz Eksportēt - Eksportēt modeli.

Lai izveidotu videoklipu par jūsu modeļa rotāciju, dodieties uz Eksportēt - eksportēt video.