Pengimbas Badan 3D Menggunakan Kamera Raspberry Pi: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Pengimbas 3D ini adalah projek kolaborasi di BuildBrighton Makerspace dengan tujuan menjadikan teknologi digital berpatutan untuk kumpulan masyarakat. Pengimbas digunakan dalam industri fesyen, untuk menyesuaikan reka bentuk pakaian, dalam industri permainan untuk realiti maya dan di gim untuk memantau kesihatan. Sekiranya mereka juga tersedia di ruang pembuat, yang menyediakan akses ke alat untuk produksi, mungkin ada lebih banyak potensi untuk inovasi sosial.

Saya akan menggunakan pengimbas untuk membantu saya merancang pakaian. Sebagai permulaan, saya memotong model saya menggunakan perisian percuma, dan laser memotong boneka jubah dari kadbod yang merupakan bentuk badan peribadi saya yang tepat. Seterusnya, saya merancang untuk melihat seperti apa pakaian pada model 3D dalam VR, sebelum saya berkomitmen untuk membuatnya.

Santander memberi saya geran sebanyak £ 1000 untuk membina mesin pengimbas, sebagai University of Brighton Digital Award. Kami menghabiskan lebih banyak daripada prototaip pilihan yang berbeza, tetapi sebagai sebahagian daripada reka bentuk ringkas kami telah memastikan versi akhir dapat ditiru dalam anggaran tersebut. Dengan harga itu, kumpulan masyarakat lain mungkin dapat mengumpulkan dana untuk membina sesuatu yang serupa.

Sila ambil perhatian: Projek ini menggunakan elektrik utama dan memerlukan pengetahuan tentang pendawaian, jadi untuk keselamatan, bahagian-bahagian mengenai pembinaan pengimbas menunjukkan apa yang kami lakukan, dengan tahap perincian yang dimaksudkan untuk rujukan daripada menyalin, dan bahagian mengenai pengekodan dan penggunaan pengimbas ditulis sebagai panduan 'Cara'. Ini adalah projek yang sedang berjalan, jadi saya harap dapat menyediakan rancangan penuh untuk versi bateri tidak lama lagi. Lihat laman web saya atau hubungi saya jika anda ingin mengetahui lebih lanjut.

Atas sebab persekitaran, kami memilih PLA untuk penyambung bercetak 3D dan tiub kadbod untuk strukturnya. Kadbod mudah dibentuk semula jika bahagiannya tidak sesuai dengan sempurna, sehingga menjadikan alat prototaip yang hebat, dan dengan ketebalan 3mm, tiubnya kuat dan kaku.

Sungguh mengagumkan dalam kerja sama projek ini. Terima kasih kepada Arthur Guy kerana menulis kod dan ahli BuildBrighton lain yang datang dan membantu pada malam Rabu, atau kebetulan muncul bila diperlukan.

Bahan untuk projek ini adalah:

27 Raspberry Pi Zero W

27 modul kamera Raspberry Pi

27 kabel kamera sifar Raspberry Pi

27 kabel USB ke Mikro USB

20 Tiub kadbod berdiameter 125cm panjang x 32mm dengan inti diameter 29mm

8 Tutup penutup untuk tiub

Filamen percetakan 3D PLA

8 Tudung dari tong bir boleh guna

2 x A3 kepingan papan lapis birch berkualiti laser 3mm

230v-12v Power converter (kerana kuasa utama adalah 230v di UK)

12 pengatur kuasa CRT 5v

Sekering dan pemegang bilah 3 x 30 Amp

Kabel elektrik

Kotak penyambung wayar tuas 2, 3 dan 5

50 Ferrules

Penghala modem kabel

Kabel Ethernet

27 kad SD (16GB)

Kad beralun berdinding tunggal 5mm

Velcro® pelekat sendiri 2m

4 x pek bateri USB

Alat yang kami gunakan adalah:

Komputer Apple® (perisian pelayan kamera telah ditulis untuk sistem operasi Apple®, tetapi mungkin juga berfungsi di Linux)

Komputer PC kerana Autodesk Remake ™ berhenti memberikan sokongan untuk pengguna Mac di tengah-tengah projek ini

Internet (berwayar dan tanpa wayar)

Versi percuma Autodesk Remake ™

Pencetak 3D

Pemotong laser

Kelim Ferrule

Pemotong kabel

Chop saw dan band saw

Mesin pengamplasan

Langkah 1: Mengekod Raspberry Pis

Langkah ini memerlukan sedikit pengetahuan mengenai pengekodan dengan Raspberry Pi.

Pasang sistem operasi Raspbian versi Lite pada setiap Raspberry Pi dan aktifkan kamera dan SSH.

Perisian, nodejs telah diprapasang pada Raspbian, tetapi mungkin versi yang tidak sesuai.

Perintah berikut akan meningkatkannya. Catatan: hyperlink pada baris kedua kod dipendekkan secara automatik oleh Instructables®. Pautan lengkap untuk menyalin kod boleh didapati dengan mengklik padanya.

Menaik taraf ke nod 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 # Tidy up cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Kemas kini NPM sudo npm pasang -g npm

Selepas nodejs dipasang, muat naik fail untuk perisian pelanggan:

cd ~ git clone

Kemudian pasang perisian, gunakan arahan berikut:

cd 3dCamera

pasang npm

Uji perisian dengan menjalankannya menggunakan arahan berikut:

aplikasi nod.js

Menjaga perisian berjalan

Memulakan perisian dan terus menjalankannya adalah tugas 'penyelia'. Program ini memastikan perisian kamera selalu berjalan, dan dipasang menggunakan perintah berikut:

sudo apt-get install git supervisor

Penyelia kemudian disiapkan dengan aplikasi pengimbas 3D dengan menyalin fail konfigurasi yang disediakan ke lokasi akhir menggunakan arahan berikut:

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

Untuk memberitahu penyelia mengenal pasti fail konfigurasi baru dan mula berjalan:

sudo supervisorctl membaca semula

sudo supervisorctl kemas kini penyelia perkhidmatan sudo dimulakan semula

Selepas itu, setiap kali sistem dimulakan, ‘penyelia’ memulakan aplikasi kamera yang menyambung ke perisian pelayan secara automatik.

Pilihan tambahan

Perisian ini dapat diperbaharui menggunakan perintah kemas kini yang terdapat di antara muka pengguna web, alternatifnya adalah dengan memaksa pembaruan setiap kali Raspberry Pi melakukan boot. Untuk melakukan ini, ganti skrip permulaan lalai dengan skrip yang akan melakukan kemas kini:

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

Langkah 2: Menyiapkan Pelayan Kamera

Perisian pelayan pengimbas adalah aplikasi node yang memerlukan nodej, klien juga menjalankan node dan menyambung ke pelayan menggunakan soket web.

Persediaan

Periksa simpul dijalankan dengan membuka tetingkap Terminal dan mengetik:

simpul -v

Sekiranya node tidak dipasang, ia boleh dimuat turun dari NodeJS.

Muat turun fail

Repositori ini perlu dimuat turun ke folder di komputer. Ini boleh dilakukan dengan menggunakan arahan berikut:

git klon

Pasang kebergantungan

Ini mesti berada dalam folder baru yang mengandungi kod yang dimuat turun:

cd 3dCameraServer

pasang npm

Akhirnya jalankan kod

Aplikasi pelayan harus dimulakan dengan menggunakan perintah di bawah, ini akan memulakan pelayan websocket di port 3000 dan pelayan web di port 8080.

pelayan nod.js

Sekiranya semuanya berjaya, mesej 'Aplikasi Kamera 3D yang mendengar pada port 8080 dan 3000' akan muncul. Untuk menggunakan aplikasi, buka penyemak imbas dan gunakan URL berikut https:// localhost: 8080 /

Menggunakan sistem

Pelayan menggunakan alamat IP tetap iaitu bagaimana kamera mengetahui di mana untuk menghantar foto.

Perisian klien berharap dapat menyambung ke pelayan pada alamat IP 192.168.10.100. Kami menggunakan penghala khusus dengan peruntukan alamat IP tetap, tetapi untuk menggunakan pengimbas tanpa satu, perlu menetapkan alamat IP ini secara manual. Untuk mempermudah, atur alamat mac komputer pada penghala sehingga secara automatik akan diberikan alamat IP yang ditentukan.

Penghala adalah jenis modem kabel (bukan penghala ADSL). Ini memastikan kamera tetap terkandung tetapi juga membolehkan mereka menyambung ke internet untuk mengambil kemas kini perisian. Julat DHCP penghala perlu diubah dari lalai sehingga akan memberikan alamat IP dalam julat 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Semasa pelanggan datang dalam talian, mesej sambungan muncul di tetingkap terminal dan di tetingkap penyemak imbas.

Apabila pelanggan telah tersambung, mereka dapat diperintahkan untuk mengambil foto dengan menggunakan butang 'Ambil Foto' di tajuk, yang memulai proses pengambilan foto dan dalam 30 detik mereka semua harus mengirim gambar kembali ke komputer. Ini dipaparkan di penyemak imbas dan disimpan ke folder di direktori pemasangan, yang terletak dengan mencari folder 3dCameraServer.

Kod yang diambil dari GitHub mengandungi gambar pra-binaan yang akan mencuba dan menyambung ke rangkaian wifi dengan nama 3DScanner. Kata laluan untuk ini adalah: poppykalayana.

Langkah 3: Keratan Laser dan Percetakan 3D

Kes-kes Pi Raspberry Pemotongan Laser

Kami memuat turun fail di bawah dan memotong:

27 x Sarung Pi menggunakan kadbod bergelombang berdinding tunggal 5mm. Kami tidak menggunakan kadbod berdinding dua kerana kemungkinan terkena api di bawah laser.

Penyambung Tiub Percetakan 3D

Kami 3D mencetak fail di bawah: 8 x Cross Joint4 x T Junction

dan mengeluarkan bahan sokongan dengan tang dan kertas pasir jika perlu.

Perancangan Ke Depan untuk Pembesaran Bumbung

Maklumat ini adalah untuk versi pengimbas paling asas yang berfungsi. Ia menghasilkan model yang sesuai untuk menjadikan pembuat pakaian palsu atau untuk mencetak kepala 3D (perisian Autodesk Remake ™ mengisi bahagian atas kepala di mana terdapat jurang). Kamera tambahan dalam lapisan tambahan, atau overhead pada bumbung bumbung, memungkinkan pengimbasan seluruh badan, jadi untuk memudahkan pengimbas untuk ditingkatkan, lapisan atas tiang tegak mempunyai sambungan silang di tempat, dan tiang sambungan pendek dengan penutup akhir. Penyambung 3D untuk memasang tiang bumbung boleh dimuat turun dengan sambungan yang lain. Chuck Sommerville telah mencipta bintang berujung 6 yang dapat diubah ukurannya untuk digunakan untuk bergabung dengan tiang di bahagian atas.

Langkah 4: Menyambung dan Menguji Raspberry Pis

Untuk langkah ini, penghala perlu dihidupkan dan dihubungkan ke internet.

Menyambungkan Komputer ke Pelayan

Sambungkan komputer ke wifi yang disebut 3DCamera Open Terminal Pada permintaan, ketik 3Dcamera dan kemudian tekan Enter. Pada permintaan seterusnya, ketik 3Dcamera-start dan kemudian tekan Enter Buka Penyemak Imbas Web dan ketik https:// localhost: 8080 / di bar alamat untuk membuka papan pemuka

Menguji Raspberry Pis

Dengan menggunakan Kabel Kamera, sambungkan Kamera ke Raspberry Pi. Sambungkan Raspberry Pi ke sumber kuasa 5V (misalnya komputer) menggunakan plumbum USB mikro Selepas beberapa minit, Raspberry Pi harus menyambung ke sistem dan muncul di papan pemuka dengan nama watak Marvel yang diberikan secara automatik. Klik 'Ambil Foto' untuk uji apakah Raspberry Pi berfungsi. Lajur Status di papan pemuka harus menunjukkan kapan ia mengambil dan mengirim foto dan kemudian foto tersebut akan muncul di bahagian atas papan pemuka. Sekiranya tidak berfungsi, periksa kamera disambungkan dengan betul dan lampu hijau menyala pada Pi, dan cuba lagi.

Foto disimpan secara automatik dalam folder bernama 'Images', yang ada di dalam folder 3dCameraServer yang telah disiapkan pada langkah sebelumnya.

Memasang Kes Raspberry Pi

Kami melekatkan 5 lapisan kadbod Pi bersama, memasukkan Raspberry Pi dengan lapisan 2, melipat kamera di tempat pada lapisan 3, yang ditahan di tempat dengan lapisan 4, dan mendorong lensa ke lapisan 5. Ini diulang untuk semua kamera.

Melabel Pis Raspberry

Dari papan pemuka, kami mengganti nama watak Marvel yang diberikan pada setiap Pi, dengan menaip nombor di medan teks dan kemudian menekan Enter.

Adalah berguna untuk menuliskan nombor pada setiap Pi untuk masalah penggambaran.

Ulangi proses ini untuk setiap Raspberry Pi yang menetapkan masing-masing dengan nombor yang berbeza

Langkah 5: Sediakan Struktur dan Litar Elektrik

Persiapan

Tiub kadbod dipotong dan disiapkan dengan panjang berikut:

Tiub 6 x 80cm untuk asas tegak dengan lubang 1.2cm 2cm dari satu hujung

Tiub 6 x 40cm untuk bahagian tengah atas

Tiub 6 x 10cm untuk bahagian atas tegak, dengan penutup pada satu hujungnya

Tiub 10 x 125cm untuk palang mendatar dengan lubang 0.5cm di tengahnya

Tiub 2 x 125cm untuk tegak berdiri bebas dengan Velcro di mana Raspberry Pis dan bateri akan pergi

Pendawaian

Amaran: Jangan mencuba elektrik kecuali anda berkelayakan untuk melakukannya. Kami tidak memberikan semua butiran mengenai pendawaian kerana ia dimaksudkan sebagai contoh bagaimana kami melakukan ini, bukan sebagai petunjuk untuk diikuti. Kesalahan boleh membakar pi raspberry, menyebabkan kebakaran atau menggegarkan seseorang!

Petua: Kami mendapati kamera paling jauh tidak berfungsi ketika kami daisy mengikatnya bersama-sama, jadi kami menyambungkan 3 sekering ke 3 litar berasingan dari bekalan kuasa 12V dengan pengatur 4 x 5V masing-masing. Masing-masing dapat memberi kuasa hingga 3 sifar raspberry pi. Itu bermakna kita mempunyai 2 kabel elektrik yang menyala setiap tiang dengan kapasiti untuk memasang 6 kabel untuk kamera. Kami hanya memerlukan 4 untuk kepala dan bahu, tetapi berguna untuk mempunyai kapasiti tambahan untuk menambahkan lebih banyak kamera untuk tujuan lain.

Kami memotong USB besar dari hujung 22 kabel USB dan memotong 6 daripadanya lebih pendek, kira-kira 30cm. Kemudian, dengan mengabaikan sebarang kabel data, kami memasang ferrules ke hujung kabel kuasa dan ground.

Mengambil petunjuk pendek, kami memasukkan satu pasang ferrules ke dalam setiap penyambung bercetak 12 x 3D sehingga wayar keluar di hujung bawah.

Kami menggunakan teknik yang sama dengan petunjuk yang lebih panjang, mendorong satu pasang ferrules melalui lubang di tengah setiap bar mendatar sehingga mereka muncul di hujung tiub.

Membuat dan memasang kabel asas

Kami memotong 16 cincin agar sesuai dengan lubang di tengah penutup 8 tong bir sekali pakai, dengan lubang 3.2cm di tengah masing-masing. Pub di kawasan kami dengan senang hati memberikan tong ini dan bahagian bulatnya berguna untuk projek. Tudung biasanya dibuang, tetapi penutupnya stabil.

Kami panas melekatkan cincin ke bahagian atas dan bawah bahagian skru di tengah penutup tong bir, diulang dengan penutup kedua. Kemudian kami berdiri tiang 125cm di masing-masing dan memasang kamera dekat bahagian atas setiap tiang dengan Velcro®

dan 40cm lagi di bawahnya. Kami memasang pek bateri USB ke setiap kamera dan memasang bateri ke tiang dengan Velcro® di mana kabelnya mencapai.

Pos Asas

Untuk 6 penutup yang lain, kami mengambil 2 cincin papan lapis untuk masing-masing dan terpaku panas di tempatnya, di atas dan di bawah semua komponen. Dalam jurang antara cincin masing-masing terdapat pengatur 2 x 5V, kabel dan penyambungnya, yang mana kami memasang kabel 2 x 80cm, dan memasukkan kedua kabel melalui lubang 1.2cm dan ke atas tiub. Semua komponen dipasang dengan selesa di sekitar tiang dasar yang kami berdiri di tengah.

Mereka mungkin kelihatan lebih baik dicat!

Langkah 6: Bina Struktur dan Litar Elektrik

Kami menyusun 5 tiub mendatar di lantai untuk menandakan 5 sisi segi enam dan berdiri tiang asas di setiap persimpangan.

Kemudian kami membuat bingkai untuk kamera dengan memasang tiub kadbod ke penyambung bercetak 3D, mengikat wayar yang menonjol, dengan ferrules terpasang, melalui tiang ke arah tiang dasar dan memasang penyambung wayar tuas di bahagian atas setiap tiang asas sebelum menahan bahagian kerangka di tempatnya.

Seterusnya, kami menyambungkan kamera ke USB mikro, separuh di sepanjang setiap bar mendatar. Sarung Pi kadbod telah dirancang supaya USB sebahagiannya tersembunyi di dalamnya, dan bahagian USB yang lain dapat didorong sedikit ke dalam tiub kadbod, sehingga kamera duduk rata, di atas tiang. USB memegangnya dalam kedudukan.

Kami menyambungkan kamera ke petunjuk USB di persimpangan sudut, menggunakan Velcro pelekat diri, untuk menahan kamera di tempatnya.

Kemudian kami meletakkan tiang kamera tegak tegak yang berdiri sama jaraknya di sepanjang bukaan.

Terakhir, kami menyesuaikan kamera untuk memastikan semuanya menunjuk ke arah pusat.

Terdapat satu kamera ganti sekiranya berhenti berfungsi.

Langkah 7: Ambil Foto

Untuk menggunakan pengimbas, berdiri atau duduk di dalam bingkai, tepat di tengah.

Minta seseorang menekan 'Ambil Foto' di papan pemuka. Semua foto harus diambil pada masa yang sama, tetapi apabila isyarat dihantar melalui wifi, kadang-kadang satu atau lebih sedikit kelewatan. Oleh itu, diamlah selama beberapa saat sehingga semua foto dihantar.

Foto akan disimpan dalam folder gambar dalam folder 3DCameraServer

Untuk petua mengambil gambar yang bagus lihat video ini

Langkah 8: Memproses Foto Menjadi Model 3D

Arahan berikut adalah untuk Autodesk Remake ™ (versi 17.25.31). Ini adalah produk freemium, tetapi saya mendapati mod percuma cukup. Berikut adalah senarai lebih banyak perisian jahitan foto.

Melaraskan

Buat akaun Autodesk®

Pasang Autodesk Remake ™ pada komputer PC

Mengubah Foto menjadi Model 3D

Pindahkan foto dari komputer Mac ke PC, dengan menggunakan tongkat USB atau memuat naik foto ke storan awan Autodesk®, yang disebut Drive A360, menggunakan butiran log masuk akaun Autodesk® anda.

Buka Autodesk Remake ™

Klik pada butang kamera di bawah Buat 3D

Pada skrin pop timbul yang muncul, klik Dalam Talian (kecuali jika anda mempunyai komputer kuat yang memenuhi spesifikasi minimum untuk diproses di luar talian).

Pada layar pop timbul seterusnya pilih Pilih foto dari: Local Drive, jika anda telah memindahkan foto ke PC melalui USB atau klik A360 Drive jika anda telah memuat naik foto.

Pilih foto dan kemudian klik Buka

Setelah semua foto muncul di layar, klik Buat Model

Di menu Pilihan yang muncul, ketik nama di kotak teks. Pilih Kualiti: Standard, Auto-Crop: Off dan Smart Texture: Off (atau main-main dengan tetapan ini)

Memproses

Layar akan kembali ke papan pemuka Remake ™ dan akan ada kotak dengan kemajuan model anda di bawah My Cloud Drive. Dalam pengalaman kami, prosesnya memakan masa sekitar 10 minit, tetapi nampaknya ia telah berhenti bertindak balas kerana peratusannya akan berhenti meningkat, kemudian, setelah beberapa lama jumlahnya akan meningkat secara tiba-tiba. Anda akan menerima e-mel dari Autodesk® apabila pemprosesan selesai.

Apabila kotak menyatakan Sedia untuk Muat turun, arahkan tetikus anda ke atas kotak dan anak panah muat turun biru akan muncul. Klik pada anak panah biru dan pilih tempat menyimpan model.

Model kemudian akan memuat turun dan muncul di bahagian Komputer Saya di papan pemuka Remake®. Klik padanya untuk membukanya.

Pemprosesan Pasca

Gunakan alat navigasi di bahagian bawah skrin untuk mencari model badan anda.

Gunakan alat pemilihan untuk menghapus bahagian model yang tidak diingini, dengan memilih bahagian dan menekan Delete.

Semasa anda menghapus bahagian, bulatan biru di dasar model akan semakin kecil. Sekiranya bulatan lebih besar dari perimeter mengelilingi model itu, itu berarti masih ada bahagian yang akan dihapus.

Sekiranya model terbalik, pergi ke tab Model Settings di sebelah kiri layar dan ikuti tetapan di bawah Set Scene Upright.

Untuk membuat permukaan rata bagi model anda, pergi ke Edit - Slice & Fill

Untuk memeriksa lubang dan pembaikan, pergi ke tab Analisis dan klik Kesan dan Perbaiki Masalah Model

Menyimpan

Untuk menyimpan model, pergi ke Model Eksport - Eksport.

Untuk membuat video model anda berputar, pergi ke Eksport - Eksport Video.