3D skener tijela pomoću Raspberry Pi kamera: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovaj 3D skener suradnički je projekt u BuildBrighton Makerspaceu s ciljem da digitalnu tehnologiju učini pristupačnom za zajednice. Skeneri se koriste u modnoj industriji, za prilagođavanje dizajna odjeće, u industriji igara za virtualnu stvarnost i u teretanama za praćenje zdravlja. Ako su dostupni i u proizvođačkim prostorima koji omogućuju pristup alatima za proizvodnju, mogao bi postojati veći potencijal za društvene inovacije.

Koristit ću skener za oblikovanje odjeće. Za početak, izrezao sam svoj model pomoću besplatnog softvera, a laserom sam izrezao krojačicu lutku iz kartona, što je moj osobni oblik tijela. Dalje, planiram vidjeti kako odjeća izgleda na 3D modelu u VR -u, prije nego što se posvetim izradi.

Santander mi je dao bespovratna sredstva od 1000 funti za izradu skenera, kao digitalnu nagradu Sveučilišta u Brightonu. Potrošili smo više na izradu prototipova različitih opcija, ali kao dio našeg dizajnerskog sažetka pobrinuli smo se da se konačna verzija može replicirati unutar tog proračuna. Po toj cijeni druge bi zajednice mogle prikupiti sredstva za izgradnju nečeg sličnog.

Napomena: Ovaj projekt koristi električnu mrežu i zahtijeva poznavanje ožičenja, pa zbog sigurnosti odjeljci o izgradnji skenera pokazuju što smo učinili, sa razinom detalja namijenjenom za referencu, a ne za kopiranje, te odjeljcima o kodiranju i korištenju Skeneri su napisani kao vodiči "Kako". To je projekt u tijeku, pa se nadam da ću uskoro moći pružiti potpune planove za verziju baterije. Posjetite moju web stranicu ili me kontaktirajte ako želite saznati više.

Iz ekoloških razloga, za strukturu smo odabrali PLA za 3D tiskane konektore i kartonske cijevi. Karton je lako preoblikovati ako se dijelovi ne uklapaju savršeno, pa čini izvrstan alat za izradu prototipova, a cijevi su debljine 3 mm jake i krute.

Bilo je divno raditi na ovom suradničkom projektu. Hvala Arthuru Guyu za pisanje koda i drugim članovima BuildBrightona koji su došli i pomogli u srijedu navečer, ili su se pojavili kad god su zatrebali.

Materijali za ovaj projekt bili su:

27 Malina Pi Zero W

27 Moduli kamere Raspberry Pi

27 Raspberry Pi kabeli za nultu kameru

27 USB do Micro USB kabeli

20 kartonskih cijevi duljine 125 cm x promjera 32 mm s jezgrom promjera 29 mm

8 Završni zatvarači za cijevi

PLA filament za 3D ispis

8 Poklopci iz bačvi za pivo za jednokratnu upotrebu

2 x A3 lista 3 mm laserska kvaliteta brezove šperploče

Pretvarač napajanja 230v-12v (jer je mrežno napajanje 230v u Velikoj Britaniji)

12 CRT 5v regulatora snage

3 x 30 Amp osigurači i držači

Električni kabel

Kutija s 2, 3 i 5 konektora za poluge

50 ferula

Ruter za kabelski modem

Ethernet kabel

27 SD kartica (16 GB)

5 mm valovita kartica s jednim zidom

2m Samoljepljivi čičak

4 x USB baterije

Alati koje smo koristili bili su:

Apple® računalo (softver poslužitelja kamere napisan je za operacijski sustav Apple®, ali može raditi i na Linuxu)

PC računalo jer je Autodesk Remake ™ usred ovog projekta prestao pružati podršku korisnicima Mac računala

Internet (žični i bežični)

Besplatna verzija Autodesk Remake ™

3D pisač

Laserski rezač

Utiskivač ferula

Rezač kabela

Pila za sjeckanje i tračna pila

Stroj za brušenje

Korak 1: Kodiranje maline Pis

Ovaj korak zahtijeva poznavanje kodiranja pomoću Raspberry Pi.

Instalirajte Lite verziju Raspbian operacijskog sustava na svaki Raspberry Pi i omogućite kameru i SSH.

Softver, nodejs je unaprijed instaliran na Raspbian-u, ali može biti zastarjela verzija.

Sljedeće naredbe će ga nadograditi. Napomena: hipervezu u drugom retku koda Instructables® je automatski skratio. Punu vezu za kopiranje koda možete pronaći klikom na nju.

Nadogradnja na čvor v7

cd ~ wget https://nodejs.org/dist/v7.9.0/node-v7.9.0-linux-… tar -xvf čvor-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz cd čvor-v7.9.0-linux -armv6l/ sudo cp -R */ usr/ local/ sudo ponovno podizanje sustava # Sredite cd ~ rm čvor-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r čvor-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Ažuriraj NPM sudo npm install -g npm

Nakon što je nodejs instaliran, prenesite datoteke za klijentski softver:

cd ~ git klon

Zatim instalirajte softver, koristeći sljedeće naredbe:

cd 3d kamera

npm instalirati

Testirajte softver pokretanjem sljedeće naredbe:

čvor app.js

Održavanje rada softvera

Pokretanje i održavanje softvera posao je 'nadzornika'. Ovaj program osigurava da softver za kameru uvijek radi i da je instaliran pomoću sljedeće naredbe:

sudo apt-get install git supervizor

Nadzornik je tada postavljen s aplikacijom 3D skenera kopiranjem isporučene konfiguracijske datoteke na konačno mjesto pomoću sljedeće naredbe:

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

Da biste nadzorniku rekli da identificira novu konfiguracijsku datoteku i počne raditi:

sudo supervizorctl ponovno pročitati

sudo supervizorctl ažuriranje sudo nadzornik usluge ponovno pokretanje

Nakon toga, kad god se sustav pokrene, 'nadzornik' pokreće aplikaciju kamere koja se automatski povezuje sa poslužiteljskim softverom.

Dodatno po izboru

Softver se može ažurirati pomoću naredbe za ažuriranje ugrađene u web korisničko sučelje. Alternativa je prisilno ažuriranje kad god se Raspberry Pi podigne. Da biste to učinili, zamijenite zadanu početnu skriptu s onom koja će izvršiti ažuriranje:

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

Korak 2: Postavljanje poslužitelja kamere

Softver poslužitelja skenera čvorna je aplikacija koja zahtijeva nodejs, klijenti također pokreću čvor i povezuju se s poslužiteljem pomoću web -utičnica.

Postaviti

Provjerite čvor radi ako otvorite prozor terminala i upišete:

čvor -v

Ako čvor nije instaliran, može se preuzeti s NodeJS -a.

Preuzmite datoteke

Ovo spremište potrebno je preuzeti u mapu na računalu. To se može učiniti pomoću sljedeće naredbe:

git klon

Instalirajte ovisnosti

Oni moraju biti u novoj mapi koja sadrži preuzeti kôd:

cd 3dCameraServer

npm instalirati

Na kraju pokrenite kod

Poslužiteljsku aplikaciju treba pokrenuti pomoću naredbe u nastavku, čime će se pokrenuti websocket poslužitelj na portu 3000 i web poslužitelj na portu 8080.

čvor server.js

Ako je sve bilo uspješno, pojavit će se poruka 'Aplikacija 3D kamera koja sluša na priključcima 8080 i 3000'. Da biste koristili aplikaciju, otvorite preglednik i upotrijebite sljedeći URL https:// localhost: 8080/

Korištenje sustava

Poslužitelj koristi fiksnu IP adresu pa kamere znaju kamo trebaju poslati fotografije.

Klijentski softver očekuje povezivanje sa poslužiteljem na IP adresi 192.168.10.100. Koristimo namjenski usmjerivač s dodjeljenom fiksnom IP adresom, no za korištenje skenera bez njega bilo bi potrebno ručno postaviti ovu IP adresu. Da biste pojednostavili stvari, postavite mac adresu računala na usmjerivaču tako da mu se automatski dodijeli navedena IP adresa.

Ruter je kabelskog modema (nije ADSL usmjerivač). To zadržava kamere zatvorene, ali im omogućuje i povezivanje s internetom radi dohvaćanja ažuriranja softvera. DHCP raspon usmjerivača treba promijeniti prema zadanim postavkama kako bi dodijelio IP adrese u rasponu 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Kako klijenti dolaze na mrežu, poruke o povezivanju pojavljuju se u prozoru terminala i prozoru preglednika.

Kad se klijenti povežu, može im se narediti da fotografiraju pomoću gumba 'Snimi fotografiju' u zaglavlju, koji pokreće postupak snimanja fotografije i u roku od 30 sekundi trebali su sve poslati slike natrag na računalo. One su prikazane u pregledniku i spremljene u mapu u instalacijskom direktoriju, koja se nalazi pretraživanjem mape 3dCameraServer.

Kod koji je preuzeo GitHub sadrži unaprijed izgrađenu sliku koja će se pokušati povezati s WiFi mrežom pod imenom 3DScanner. Lozinka za to je: poppykalayana.

Korak 3: Lasersko rezanje i 3D ispis

Lasersko rezanje kućišta od maline Pi

U nastavku smo preuzeli datoteke i izrezali:

27 x Pi kućišta od 5 mm jednozidnog valovitog kartona. Ne koristimo karton s dvostrukim stijenkama jer je veća vjerojatnost da će se zapaliti pod laserom.

Priključci cijevi za 3D ispis

3D ispisali smo datoteke u nastavku: 8 x križni spoj 4 x T spoj

i po potrebi uklonili potporni materijal kliještima i brusnim papirom.

Planiranje unaprijed za proširenje krova

Ove informacije su za najosnovniju verziju skenera koja je radila. Proizvodi model koji je prikladan za izradu lažnih tvornica haljina ili za 3D ispis glave (softver Autodesk Remake ™ popunjava krunu glave gdje postoji praznina). Dodatne kamere u dodatnim slojevima ili iznad njih na krovnim šipkama omogućile bi skeniranje cijelog tijela, tako da bi se skener mogao lako nadograditi, gornji sloj uspravnih stupova ima poprečne spojeve i kratke produžne stupove s završnim kapicama. 3D priključci za pričvršćivanje krovnih stupova dostupni su za preuzimanje s ostalim spojevima. Chuck Sommerville je stvorio šestokraku zvijezdu kojoj se može promijeniti veličina za spajanje polova na vrhu.

Korak 4: Spajanje i ispitivanje maline Pis

Za ovaj korak usmjerivač mora biti uključen i povezan s internetom.

Povezivanje računala s poslužiteljem

Spojite računalo na wifi pod nazivom 3DCamera Open Terminal Na upit, upišite 3Dcamera, a zatim pritisnite Enter. Na sljedeći upit upišite 3Dcamera-start, a zatim pritisnite Enter Otvorite web-preglednik i upišite https:// localhost: 8080/u adresnu traku da biste otvorili nadzornu ploču

Testiranje maline Pis

Pomoću kabela kamere spojite kameru na Raspberry Pi. Spojite Raspberry Pi na izvor napajanja od 5 V (npr. Računalo) pomoću mikro USB kabela Nakon nekoliko minuta Raspberry Pi bi se trebao spojiti na sustav i pojaviti se na nadzornoj ploči s automatski dodijeljenim imenom znaka Marvel. Kliknite "Snimi fotografiju" da biste provjerite radi li Raspberry Pi. Stupac Status na nadzornoj ploči trebao bi naznačiti kada se snima i šalje fotografija, a zatim bi se fotografija trebala pojaviti na vrhu nadzorne ploče. Ako ne radi, provjerite je li kamera pravilno spojena i svijetli li zeleno svjetlo na Pi te pokušajte ponovno.

Fotografije se automatski spremaju u mapu pod nazivom 'Slike' koja se nalazi u mapi 3dCameraServer koja je postavljena u prethodnom koraku.

Sklapanje kućišta Raspberry Pi

Zalijepili smo 5 slojeva kartonske kutije Pi zajedno, umetnuvši Raspberry Pi sa slojem 2, presavijajući kameru na mjestu na sloju 3, koji se drži na mjestu sa slojem 4, i gurajući leću kroz sloj 5. sve kamere.

Označavanje maline Pis

S nadzorne ploče zamijenili smo naziv znaka Marvel dodijeljen svakom Pi, upisivanjem broja u tekstualno polje i pritiskom na Enter.

Korisno je upisati broj na kućište svakog Pi za rješavanje problema.

Ponovite ovaj postupak za svaku Raspberry Pi dodijelivši svakoj različit broj

Korak 5: Pripremite strukturu i električni krug

Priprema

Kartonske cijevi izrezane su i pripremljene na sljedeće duljine:

Cijevi 6 x 80 cm za podnožje stupova s rupom od 1,2 cm 2 cm prema gore s jednog kraja

Cijevi 6 x 40 cm za sredinu stupova

Cijevi 6 x 10 cm za gornje stupove, s poklopcima na jednom kraju

Cijevi 10 x 125 cm za vodoravne šipke s rupom od 0,5 cm u sredini

2 x 125 cm cijevi za slobodno stojeće stupove s čičak trakom kamo će pasti malina Pis i baterije

Ožičenje

Upozorenje: Molimo vas da ne pokušavate koristiti elektriku osim ako za to niste kvalificirani. Ne navodimo sve pojedinosti o ožičenju jer su oni zamišljeni kao primjer kako smo to učinili, a ne kao upute koje treba slijediti. Greške bi mogle zapaliti malinu pi, uzrokovati požar ili nekoga udariti strujom!

Savjet: Otkrili smo da kamere koje su bile najdalje u nizu nisu radile kad smo ih spojili, pa smo spojili 3 osigurača u 3 zasebna kruga iz 12 V napajanja sa 4 x 5 V regulatora koji dolaze iz svakog. Svaki od njih može napajati do 3 pi nule maline. To je značilo da imamo 2 električna kabela koja vode uz svaki pol s kapacitetom za priključivanje 6 kabela za kamere. Trebale su nam samo 4 za glavu i ramena, ali korisno je imati dodatni kapacitet za dodavanje više kamera u druge svrhe.

Odrezali smo veliki USB s kraja 22 USB kabela i 6 od njih skraćivali, otprilike na 30 cm. Zatim smo, zanemarujući sve žice za prijenos podataka, pričvrstili uloške na kraj žica za napajanje i uzemljenje.

Uzevši kratke vodiče, gurnuli smo jedan par nastavka u svaki od 12 x 3D ispisanih konektora sve dok žica nije izašla s donjeg kraja.

Koristili smo istu tehniku s duljim vodovima, gurajući jedan par nastavka kroz rupu na sredini svake vodoravne šipke dok se nisu pojavili na kraju cijevi.

Izrada i ožičenje baza

Izrezali smo 16 prstenova kako bi odgovarali rupi na sredini poklopaca 8 bačvi za pivo za jednokratnu upotrebu, s rupom od 3,2 cm u sredini svake. Pubovi na našem području rado poklanjaju ove bačve, a okrugli dio postaje koristan za projekte. Poklopci se obično bacaju, ali čine vrlo stabilne stalke.

Vruće smo zalijepili prsten na gornji i donji dio vijka na sredini poklopca bačve za pivo, ponavljajući s drugim poklopcem. Zatim smo stajali po 125 cm u svaki i pričvrstili kameru pri vrhu svakog stupa s čičakom

i još 40 cm ispod nje. Priključili smo USB bateriju na svaku kameru i pričvrstili bateriju na stup s Velcro® mjestom gdje kabel doseže.

Osnovni postovi

Za ostalih 6 poklopaca uzeli smo 2 prstena od šperploče za svaki i vruće ih zalijepili na mjesto, iznad i ispod svih komponenti. U razmaku između prstenova svakog od njih nalazili su se regulatori 2 x 5 V, kabeli i njihovi priključci, na koje smo priključili 2 x 80 cm kabela, a oba kabela umetnuli kroz otvor od 1,2 cm i uz cijev. Sve su komponente čvrsto pričvršćene oko osnovnog stupa koji smo ustali u sredini.

Vjerojatno bi izgledali bolje oslikani!

Korak 6: Izgradite strukturu i električni krug

Rasporedili smo 5 vodoravnih cijevi na podu kako bismo označili 5 strana šesterokuta i stajali na osnovnom stupu na svakom spoju.

Zatim smo stvorili okvir za kamere pričvršćivanjem kartonskih cijevi na 3D ispisane konektore, provlačenjem izbočenih žica, s pričvršćenim ulošcima, kroz polove prema temeljnim stupovima i pričvršćivanjem konektora žice poluge na vrhu svakog postolja prije pričvršćivanja dijelovi okvira na mjestu.

Zatim smo spojili kamere na mikro USB, na pola puta uz svaku vodoravnu traku. Kartonska kutija Pi dizajnirana je tako da je USB djelomično skriven iznutra, a drugi dio USB -a može se lagano gurnuti u kartonsku cijev, tako da kamera sjedi u ravnini, na vrhu pola. USB ga drži na mjestu.

Spojili smo kamere na USB kabele u kutnim spojevima, koristeći samoljepljivi čičak, kako bismo kamere držali na mjestu.

Zatim smo položili uspravno postavljene stupove kamere na jednakoj udaljenosti preko otvora.

Na kraju smo kamere prilagodili kako bi bile usmjerene prema sredini.

Postoji jedna rezervna kamera u slučaju da prestane raditi.

Korak 7: Snimite fotografije

Da biste koristili skener, stanite ili sjednite unutar okvira, točno u sredinu.

Zamolite nekoga da pritisne "Snimi fotografiju" na nadzornoj ploči. Sve fotografije trebale bi biti snimljene u istom trenutku, ali kako se signal šalje putem WiFi -a, povremeno jedna ili više njih imaju malo kašnjenje. Zato ostanite mirni nekoliko sekundi dok se sve fotografije ne pošalju.

Fotografije će biti spremljene u mapu slika u mapi 3DCameraServer

Za savjete o snimanju dobrih fotografija pogledajte ovaj video

Korak 8: Obradite fotografije u 3D model

Sljedeće upute odnose se na Autodesk Remake ™ (verzija 17.25.31). To je freemium proizvod, ali smatram da je slobodni način rada dovoljan. Evo popisa još softvera za šivanje fotografija.

Postavljanje

Izradite Autodesk® račun

Instalirajte Autodesk Remake ™ na računalo

Pretvaranje fotografija u 3D model

Prenesite fotografije s Mac računala na računalo pomoću USB ključa ili prenesite fotografije u Autodesk® cloud skladište, nazvano A360 Drive, koristeći podatke za prijavu na vaš Autodesk® račun.

Otvorite Autodesk Remake ™

Kliknite gumb kamere pod Stvori 3D

Na skočnom prozoru koji se pojavi kliknite Online (osim ako nemate moćno računalo koje zadovoljava minimalne specifikacije za izvanmrežnu obradu).

Na sljedećem skočnom zaslonu odaberite Odaberi fotografije s: Lokalni disk, ako ste fotografije prenijeli na računalo putem USB -a ili kliknite A360 pogon ako ste prenijeli fotografije.

Odaberite fotografije, a zatim kliknite Otvori

Kad se sve fotografije pojave na zaslonu, kliknite Stvori model

U izborniku Opcije koji se pojavi upišite naziv u okvir za tekst. Odaberite kvalitetu: standardna, automatsko obrezivanje: isključena i pametna tekstura: isključena (ili se poigrajte s ovim postavkama)

Obrada

Zaslon će se vratiti na nadzornu ploču Remake ™, a ispod My Cloud Drive bit će okvir s napretkom vašeg modela. Prema našem iskustvu, obrada traje oko 10 minuta, ali može se činiti da je prestala reagirati jer će postotak prestati rasti, a zatim će se nakon nekog vremena broj naglo povećati. Nakon završetka obrade primit ćete e -poruku od Autodeska®.

Kada okvir kaže Spremno za preuzimanje, zadržite pokazivač miša iznad okvira i pojavit će se plava strelica za preuzimanje. Pritisnite plavu strelicu i odaberite gdje želite spremiti model.

Model će se zatim preuzeti i pojaviti u odjeljku Moje računalo nadzorne ploče Remake®. Kliknite na nju da biste je otvorili.

Naknadna obrada

Pomoću navigacijskih alata pri dnu zaslona pronađite model svog tijela.

Pomoću alata za odabir izbrišite neželjene dijelove modela, odabirom dijelova i pritiskom na Delete.

Kako brišete dijelove, plavi krug u podnožju modela bit će sve manji. Ako je krug veći od opsega koji bi okruživao model, to znači da još ima dijelova za brisanje.

Ako je model naopako, idite na karticu Postavke modela na lijevoj strani zaslona i slijedite postavke u odjeljku Postavi scenu uspravno.

Da biste napravili ravnu površinu za svoj model, idite na Uredi - Slice & Fill

Da biste provjerili ima li rupa i popravili, idite na karticu Analiza i kliknite Otkrij i riješi probleme s modelom

Spremanje

Da biste spremili model, idite na Izvoz - Izvoz modela.

Da biste stvorili video zapis svog modela koji se okreće, idite na Izvoz - Izvoz videa.