3D -kropscanner ved hjælp af Raspberry Pi -kameraer: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Denne 3D -scanner er et samarbejdsprojekt på BuildBrighton Makerspace med det formål at gøre digital teknologi overkommelig for samfundsgrupper. Scannere bruges i modeindustrien, til at tilpasse tøjdesign, i spilindustrien til virtual reality og i fitnesscentre til at overvåge sundhed. Hvis de også er tilgængelige i makerspaces, som giver adgang til produktionsværktøjer, kan der være større potentiale for social innovation.

Jeg vil bruge scanneren til at hjælpe mig med at designe tøj. Til at begynde med har jeg skåret min model ved hjælp af gratis software og laserskåret en tøjmager dummy ud af pap, der er min nøjagtige personlige kropsform. Dernæst planlægger jeg at se, hvordan tøj ser ud på en 3D -model i VR, før jeg forpligter mig til at lave det.

Santander gav mig et tilskud på £ 1000 til at bygge scanneren, som en University of Brighton Digital Award. Vi brugte mere end det på at prototype forskellige muligheder, men som en del af vores design brief har vi sørget for, at den sidste version kunne replikeres inden for dette budget. Til den pris kan andre samfundsgrupper muligvis rejse midler til at bygge noget lignende.

Bemærk: Dette projekt bruger strøm og kræver kendskab til ledninger, så af sikkerhedshensyn viser afsnittene om opbygning af scanneren, hvad vi gjorde, med et detaljeringsniveau beregnet til reference frem for kopiering, og afsnittene om kodning og brug af scanneren er skrevet som 'Sådan gør' guider. Det er et igangværende projekt, så jeg håber snart at kunne levere fulde planer for en batteriversion. Tjek min hjemmeside eller kontakt mig, hvis du vil vide mere.

Af miljøhensyn valgte vi PLA til 3D -printede stik og paprør til strukturen. Pap er let at omforme, hvis delene ikke passer perfekt, så det er et godt prototypeværktøj, og med en diameter på 3 mm er rørene stærke og stive.

Det var fantastisk at arbejde på dette samarbejdsprojekt. Tak til Arthur Guy for at skrive koden og andre medlemmer af BuildBrighton, der kom og hjalp onsdag aften eller tilfældigvis dukkede op, når der var brug for dem.

Materialerne til dette projekt var:

27 Raspberry Pi Zero W

27 Raspberry Pi kameramoduler

27 Raspberry Pi zero -kamera kabler

27 USB til Micro USB kabler

20 paprør 125 cm lange x 32 mm diameter med kerne på 29 mm diameter

8 Endehætter til rørene

PLA 3D -printfilament

8 låg fra engangstønder

2 x A3 ark 3 mm laserkvalitets birkekrydsfiner

230v-12v strømomformer (fordi lysnettet er 230v i Storbritannien)

12 CRT 5v effektregulatorer

3 x 30 Amp bladesikringer og -holdere

El -kabel

En kasse med 2, 3 og 5 håndtagskonnektorer

50 Ferrules

Kabelmodem router

Ethernet -kabel

27 SD -kort (16 GB)

5 mm enkeltvægget bølgepap

2m Selvklæbende Velcro®

4 x USB batteripakker

De værktøjer, vi brugte, var:

Apple® -computer (kameraserversoftwaren er skrevet til Apple® -operativsystemet, men kan også fungere på Linux)

PC -computer, fordi Autodesk Remake ™ stoppede med at understøtte Mac -brugere midt i dette projekt

Internet (kablet og trådløst)

Den gratis version af Autodesk Remake ™

3D printer

Laserskærer

Ferrule crimper

Kabelsnitter

Hakkesav og båndsav

Slibemaskine

Trin 1: Kodning af hindbærpis

Dette trin kræver en vis viden om kodning med Raspberry Pi.

Installer Lite -versionen af Raspbian -operativsystemet på hver Raspberry Pi, og aktiver kameraet og SSH.

Softwaren, nodejs, er forudinstalleret på Raspbian, men kan være en forældet version.

Følgende kommandoer vil opgradere det. Bemærk: hyperlinket i den anden kodelinje blev automatisk forkortet af Instructables®. Det fulde link til kopiering af koden kan findes ved at klikke på den.

Opgraderer til node 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 # Ryd op cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Opdater NPM sudo npm install -g npm

Når nodejs er installeret, skal du uploade filerne til klientsoftwaren:

cd ~ git klon

Installer derefter softwaren ved hjælp af følgende kommandoer:

cd 3dKamera

npm installation

Test softwaren ved at køre den ved hjælp af følgende kommando:

node app.js

Holder softwaren kørende

At starte softwaren og holde den kørende er jobbet som 'supervisor'. Dette program sikrer, at kamerasoftwaren altid kører og blev installeret ved hjælp af følgende kommando:

sudo apt-get install git supervisor

Supervisor blev derefter konfigureret med 3D -scannerprogrammet ved at kopiere den medfølgende konfigurationsfil til den endelige placering ved hjælp af følgende kommando:

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

Sådan bedes supervisor om at identificere den nye konfigurationsfil og begynde at køre:

sudo supervisorctl genlæs

sudo supervisorctl opdater sudo service supervisor genstart

Efter det, når systemet starter, starter 'supervisor' kameraapplikationen, der automatisk opretter forbindelse til serversoftwaren.

Valgfri ekstra

Softwaren kan opdateres ved hjælp af en opdateringskommando indbygget i webbrugergrænsefladen, et alternativ er at tvinge en opdatering, når Raspberry Pi starter op. For at gøre dette skal du erstatte standardstartskriptet med et, der udfører en opdatering:

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

Trin 2: Opsætning af kameraserveren

Scannerserversoftwaren er et nodeprogram, der kræver nodejs, klienterne kører også node og opretter forbindelse til serveren ved hjælp af websockets.

Opsætning

Check node kører ved at åbne et terminalvindue og skrive:

knude -v

Hvis node ikke er installeret, kan den downloades fra NodeJS.

Download filerne

Dette lager skal downloades til en mappe på en computer. Dette kan gøres ved hjælp af følgende kommando:

git -klon

Installer afhængighederne

Disse skal være i en ny mappe, der indeholder den downloadede kode:

cd 3dCameraServer

npm installation

Kør endelig koden

Serverprogrammet skal startes ved hjælp af kommandoen herunder, dette starter en websocket -server på port 3000 og en webserver på port 8080.

node server.js

Hvis alt var vellykket, vises meddelelsen '3D -kameraapplytning på port 8080 og 3000'. For at bruge programmet skal du åbne en browser og bruge følgende URL https:// localhost: 8080/

Brug af systemet

Serveren bruger en fast IP -adresse, som er, hvordan kameraerne ved, hvor de skal sende billederne.

Klientsoftwaren forventer at oprette forbindelse til en server på IP -adressen 192.168.10.100. Vi bruger en dedikeret router med en fast IP -adressetildeling, men for at bruge scanneren uden en ville det være nødvendigt at indstille denne IP -adresse manuelt. For at forenkle tingene skal du konfigurere computerens mac -adresse på routeren, så den automatisk tildeles den angivne IP -adresse.

Routeren er en kabelmodemtype (ikke en ADSL -router). Dette holder kameraerne indeholdt, men giver dem også mulighed for at oprette forbindelse til internettet for at hente softwareopdateringer. Routerens DHCP -område skal ændres fra standard, så det tildeler IP -adresser i området 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Når kunderne kommer online, vises forbindelsesmeddelelserne i terminalvinduet og i browservinduet.

Når klienterne har oprettet forbindelse, kan de få kommando om at tage et foto ved hjælp af knappen 'Tag foto' i overskriften, som starter fotofangstprocessen, og inden for 30 sekunder skulle de alle have sendt billederne tilbage til computeren. Disse vises i browseren og gemmes i en mappe i installationsmappen, der findes ved at søge efter mappen 3dCameraServer.

Koden, der blev taget fra GitHub, indeholder et præbygget billede, som vil forsøge at oprette forbindelse til et wifi-netværk med navnet 3DScanner. Adgangskoden til dette er: poppykalayana.

Trin 3: Laserskæring og 3D -udskrivning

Laserskæring Raspberry Pi -etuier

Vi downloadede nedenstående filer og klippede ud:

27 x Pi -kasser med 5 mm enkeltvægget bølgepap. Vi bruger ikke dobbeltvægget pap, fordi det er mere tilbøjeligt til at tage ild under laseren.

3D -udskrivningsrørstik

Vi 3D -printede nedenstående filer: 8 x tværled4 x T -kryds

og fjernede understøtningsmateriale med tang og sandpapir, hvis det er nødvendigt.

Fremadrettet planlægning af en tagudvidelse

Disse oplysninger er til den mest grundlæggende version af scanneren, der fungerede. Den producerer en model, der er velegnet til at lave en kjolemageres dummy eller til 3D -udskrivning af et hoved (Autodesk Remake ™ -software udfylder hovedet, hvor der er et hul). Yderligere kameraer i ekstra lag eller overhead på tagstænger ville muliggøre scanning af hele kroppen, så for at gøre scanneren let at opgradere har det øverste lag af de opretstående poler krydssamlinger på plads og korte forlængelsesstænger med endehætter. 3D -stik til fastgørelse af tagstænger kan downloades med de andre samlinger. Chuck Sommerville har skabt en 6 -spids stjerne, som kan ændres i størrelse til brug for at forbinde polerne øverst.

Trin 4: Tilslutning og testning af Raspberry Pis

For dette trin skal routeren være tændt og forbundet til internettet.

Tilslutning af computeren til serveren

Tilslut computeren til wifi kaldet 3DCamera Open Terminal Ved prompten skal du skrive 3Dcamera og derefter trykke på Enter. Ved den næste prompt skal du skrive 3Dcamera-start og derefter trykke på Enter Åbn en webbrowser, og skriv https:// localhost: 8080/i adresselinjen for at åbne instrumentbrættet

Test af hindbærpis

Brug kamerakablet til at slutte kameraet til Raspberry Pi. Tilslut en Raspberry Pi til en 5V strømkilde (f.eks. Computeren) ved hjælp af et mikro -USB -kabel Efter et par minutter skal Raspberry Pi oprette forbindelse til systemet og vises på instrumentbrættet med et automatisk tildelt Marvel -karakternavn. Klik på 'Tag foto' for at test om Raspberry Pi virker. Kolonnen Status på instrumentbrættet skal angive, hvornår det tager og sender et foto, og derefter skal billedet vises øverst på instrumentbrættet. Hvis det ikke virker, skal du kontrollere, at kameraet er korrekt tilsluttet, og det grønne lys lyser på Pi, og prøv igen.

Billederne gemmes automatisk i en mappe kaldet 'Billeder', som er inde i mappen 3dCameraServer, der blev oprettet i et tidligere trin.

Montering af Raspberry Pi -sager

Vi limede de 5 lag karton Pi -kabinet sammen, indsatte Raspberry Pi med lag 2, folde kameraet på plads på lag 3, som holdes på plads med lag 4 og skubbe linsen igennem på lag 5. Dette blev gentaget for alle kameraerne.

Mærkning af Raspberry Pis

Fra instrumentbrættet erstattede vi Marvel -karakternavnet, der er tildelt hver Pi, ved at indtaste et nummer i tekstfeltet og derefter trykke på Enter.

Det er nyttigt at skrive nummeret på sagen for hver Pi til fejlfinding.

Gentag denne proces for hver Raspberry Pi, der tildeler hver enkelt et andet nummer

Trin 5: Forbered struktur og elektrisk kredsløb

Forberedelse

Paprørene blev skåret og forberedt til følgende længder:

6 x 80 cm rør til bunden af stolper med 1,2 cm hul 2 cm op fra den ene ende

6 x 40 cm rør til midten af stolperne

6 x 10 cm rør til toppen af stolper, med hætter i den ene ende

10 x 125 cm rør til vandrette stænger med 0,5 cm hul i midten

2 x 125 cm rør til fritstående stendere med velcro, hvor Raspberry Pis og batterier vil gå

Ledninger

Advarsel: Forsøg ikke elforsyningen, medmindre du er kvalificeret til at gøre det. Vi leverer ikke alle detaljer om ledningerne, fordi de er tænkt som et eksempel på, hvordan vi gjorde dette, ikke som instruktioner at følge. Fejl kan brænde hindbær pi, forårsage brand eller elektrisk støde nogen!

Tip: Vi fandt, at kameraerne længst nede på linjen virkede ikke, da vi daisy koblede dem sammen, så vi sluttede 3 sikringer til 3 separate kredsløb fra 12V strømforsyningen med 4 x 5V regulatorer, der kom fra hver. Hver af disse kan levere op til 3 hindbær pi -nuller. Det betød, at vi havde 2 elektriske kabler, der løb op ad hver stang med kapacitet til at fastgøre 6 ledninger til kameraer. Vi havde kun brug for 4 til hoved og skuldre, men det er nyttigt at have ekstra kapacitet til at tilføje flere kameraer til andre formål.

Vi afbrød den store USB fra enden af 22 USB -kabler og skar 6 af dem kortere til cirka 30 cm. Da vi ignorerede datatråde, fastgjorde vi ferrules til enden af strøm- og jordledningerne.

Ved at tage de korte ledninger skubbede vi et par ferrules ind i hver af de 12 x 3D -printede stik, indtil ledningen kom ud i bundenden.

Vi brugte den samme teknik med de længere ledninger og skubbede et par riller gennem hullet i midten af hver vandret stang, indtil de viste sig for enden af røret.

Fremstilling og tilslutning af baserne

Vi skærer 16 ringe, så de passer til hullet i midten af lågene på 8 engangstønder med et hul på 3,2 cm i midten af hver. Pubber i vores område giver gerne disse tønder væk, og den runde del er nyttig til projekter. Lågene bliver normalt smidt væk, men de laver meget stabile stativer.

Vi varmlimede en ring til toppen og bunden af skruedelen i midten af et øltønde låg og gentog med et andet låg. Derefter stod vi en 125 cm stang i hver og fastgjorde et kamera nær toppen af hver stang med Velcro®

og yderligere 40 cm under den. Vi tilsluttede et USB -batteri til hvert kamera og sluttede batteriet til stangen med Velcro®, hvor ledningen når.

Grundposter

Til de andre 6 låg tog vi 2 krydsfinerringe for hver og varmlimede dem på plads, over og under alle komponenterne. I afstanden mellem ringene på hver enkelt var 2 x 5V regulatorer, kablerne og deres stik, hvortil vi fastgjorde 2 x 80 cm kabel, og indsatte begge kabler gennem det 1,2 cm store hul og op ad røret. Alle komponenterne sad tæt omkring en bundpæl, som vi stod op i midten.

De ville nok se bedre malede ud!

Trin 6: Byg struktur og elektrisk kredsløb

Vi arrangerede 5 af de vandrette rør på gulvet for at markere 5 sider af en sekskant og stod en bundpost ved hvert kryds.

Derefter skabte vi rammen til kameraerne ved at fastgøre paprørene til de 3D -trykte stik, træde de fremspringende ledninger, med riller fastgjort, gennem stængerne mod bundstolperne og fastgøre håndtagets ledningsstik i toppen af hver bundpost, før de sikres sektionerne af rammen på plads.

Derefter sluttede vi kameraerne til mikro -USB'erne, halvvejs langs hver vandret streg. Karton Pi -kabinettet er designet, så USB er delvist skjult indeni, og den anden del af USB'en kan skubbes lidt ind i paprøret, så kameraet sidder helt oven på stangen. USB’en holder den på plads.

Vi sluttede kameraer til USB-lederne i hjørnekrydsene ved hjælp af selvklæbende velcro for at holde kameraerne på plads.

Derefter placerede vi de fritstående lodrette kamerastænger, der var lige langt fra hinanden på tværs af åbningen.

Endelig justerede vi kameraerne for at sikre, at de alle peger mod midten.

Der er et ekstra kamera i tilfælde af at nogen holder op med at fungere.

Trin 7: Tag fotos

Hvis du vil bruge scanneren, skal du stå eller sidde inde i rammen, lige i midten.

Bed nogen om at trykke på 'Tag foto' på instrumentbrættet. Alle fotos skal tages i samme øjeblik, men da signalet sendes over wifi, har en eller flere lejlighedsvis en lille forsinkelse. Så bliv stille et par sekunder, indtil alle billederne er sendt.

Billederne gemmes i billedmappen i mappen 3DCameraServer

For tips om at tage gode billeder, se denne video

Trin 8: Behandl fotos til en 3D -model

Følgende instruktioner er for Autodesk Remake ™ (version 17.25.31). Det er et freemium -produkt, men jeg har fundet den gratis tilstand tilstrækkelig. Her er en liste over flere fotosømningssoftware.

Sætte op

Opret en Autodesk® -konto

Installer Autodesk Remake ™ på en pc -computer

Gør fotos til en 3D -model

Overfør fotos fra Mac -computeren til en pc ved hjælp af en USB -stick eller overførsel af fotos til Autodesk® -skylagring, kaldet A360 Drive, ved hjælp af dine Autodesk® -konto -loginoplysninger.

Åbn Autodesk Remake ™

Klik på kameraknappen under Opret 3D

På den pop op -skærm, der vises, skal du klikke på Online (medmindre du har en kraftfuld computer, der opfylder minimumspecifikationen for at behandle offline).

På den næste pop op -skærm skal du vælge Vælg fotos fra: Lokalt drev, hvis du har overført fotos til pc'en via USB, eller klik på A360 -drev, hvis du har uploadet billederne.

Vælg billederne, og klik derefter på Åbn

Når alle billederne er vist på skærmen, skal du klikke på Opret model

I menuen Indstillinger, der vises, skal du skrive et navn i tekstfeltet. Vælg kvalitet: Standard, Auto-beskæring: Fra og Smart tekstur: Fra (eller leg med disse indstillinger)

Forarbejdning

Skærmen vender tilbage til Remake ™ instrumentbrættet, og der vil være en boks med fremskridt for din model under My Cloud Drive. Efter vores erfaring tager behandlingen cirka 10 minutter, men det kan virke som om den er holdt op med at reagere, fordi procentdelen vil stoppe med at stige, og efter et stykke tid vil antallet pludselig stige. Du modtager en e -mail fra Autodesk®, når behandlingen er fuldført.

Når feltet siger Klar til download, skal du holde musen over boksen, og en blå downloadpil vises. Klik på den blå pil, og vælg, hvor modellen skal gemmes.

Modellen downloades derefter og vises i afsnittet Denne computer på Remake® -instrumentbrættet. Klik på den for at åbne den.

Efterbehandling

Brug navigationsværktøjerne nederst på skærmen til at finde din kropsmodel.

Brug markeringsværktøjerne til at slette de uønskede dele af modellen ved at vælge dele og trykke på Slet.

Når du sletter dele, bliver den blå cirkel i bunden af modellen mindre. Hvis cirklen er større end en omkreds omkring modellen ville være, betyder det, at der stadig er dele, der skal slettes.

Hvis modellen er på hovedet, skal du gå til fanen Modelindstillinger i venstre side af skærmen og følge indstillingerne under Set Scene Upright.

For at lave en flad overflade til din model skal du gå til Rediger - Udsnit og fyld

For at kontrollere, om der er huller og reparation, skal du gå til fanen Analyser og klikke på Detect and Fix Model Issues

Gemmer

For at gemme modellen skal du gå til Eksporter - Eksporter model.

For at oprette en video af din model, der roterer, skal du gå til Eksporter - Eksporter video.