Калибровочная матрица для калибровки 3d сканера smarttech 3d universe
Внимание! Соблюдайте меры безопасности при работе с лазерным излучением. Напоминаем, что попытки повторить действия автора могут привести к потере гарантии на оборудование и даже к выходу его из строя. Материал приведен исключительно в ознакомительных целях. Если же вы собираетесь воспроизводить действия, описанные ниже, настоятельно советуем внимательно прочитать статью до конца хотя бы один раз. Редакция 3DNews не несет никакой ответственности за любые возможные последствия.
Профессиональный 3D-сканер — штука сложная и далеко не каждому нужная, а оттого довольно дорогая. А вот простенький аналог для оцифровки небольшого количества объектов можно сделать самостоятельно и с минимальными затратами денег и времени. Нам понадобятся: лазерный модуль, веб-камера, бумага, принтер, картон или лист фанеры, а также специальный софт. Разберём всё по порядку. Нам необходим лазерный модуль с лучом в виде линии (а не точки, как в некогда популярных китайских указках). Проще всего достать красные модули, но подойдут и зелёные, белые или синие. Стоят они в пределах тысячи рублей при покупке в офлайн-магазине. А если заказывать на какой-нибудь китайской интернет-барахолке, то можно немного сэкономить, но придётся ждать, пока его доставит (слоу-) почта.
Мы приобрели для эксперимента лазерный модуль с длиной волны 650 нм (красного цвета) мощностью 5 мВт. Более мощные лазеры стоят заметно дороже, и при этом они куда опаснее. Лучше, конечно, купить модуль с автономным питанием, так как он гораздо удобнее. В противном случае надо обязательно узнать параметры питания и озаботиться созданием небольшой «обвески» с батареями или аккумуляторами и выключателем. На всякий случай напомним, что красный провод — это +, а чёрный -. Соблюдайте полярность подключения и параметры питания, а иначе лазер может выйти из строя. Обязательно ознакомьтесь с нижеследующим предупреждением!
Внимание. Лазерное излучение очень опасно! Никогда не направляйте лазерный луч в глаза людям (в том числе себе) и животным — это может нанести непоправимый вред зрению (например, вызвать ожог сетчатки глаза)! Запрещается смотреть на лазерный луч через любые оптические приборы! Не направляйте лазерный луч на любые транспортные средства (в том числе самолёты)! Никогда не давайте лазер детям или неадекватным людям, а также позаботьтесь о том, чтобы они не смогли получить доступ к лазеру! Не используйте лазерные модули мощностью более 5 мВт, так как в этом случае опасность может представлять даже отражённый луч! В любом случае настоятельно рекомендуется приобрести для работы специальные защитные очки, рассчитанные на ту длину волны, которую излучает лазерный модуль! Не держите лазерный модуль на уровне головы! Всегда соблюдайте меры безопасности! Если вам непонятен смысл вышесказанного, не используйте лазер! Редакция 3DNews и автор не несут никакой ответственности за любые возможные последствия, в том числе за травмы, причиненные лазерным излучением!
Ещё раз прочитайте предыдущий абзац и запомните вышесказанное. Неплохо бы ознакомиться с популярным FAQ по лазерной безопасности. Кстати, отличной заменой модулю может стать лазерный уровень. Стоит он тоже в районе 1 000 рублей. При этом он заведомо менее опасен из-за небольшой мощности излучения, да и не придётся заморачиваться с организацией питания и выключателя: вставил батарейку — и работай.
Дальше по списку идёт веб-камера. Необходимо, чтобы она поддерживала WDM или DirectShow (кажется, все современные модели имеют подходящие драйверы) и выдавала хотя бы 30 FPS при разрешении 640x480. Можно взять камеру похуже, но и результат будет соответствующий. Чем выше поддерживаемое разрешение и частота кадров, тем лучше, но и нагрузка на ПК в этом случае будет заметнее. Разработчики используемого нами софта, к которому мы сейчас перейдём, рекомендуют отдать предпочтение Logitech Pro 9000. Мы же воспользовались веб-камерой Logitech HDPro Webcam 910. Идеальный вариант — использование хорошей чёрно-белой камеры с CCD-матрицей.
В принципе, процесс настройки и работы с утилитой хорошо расписан в wiki проекта. Так что мы лишь вкратце опишем основные этапы работы. Скачайте и установите DAVID-Laserscanner. В папке с программой в каталоге Printout вы найдёте файлы с шаблонами калибровочных поверхностей под форматы A3 и A4. Надо выбрать подходящий формат исходя из размеров сканируемого объекта. Примерно прикинуть можно, опираясь на то, что высота сканируемого объекта должна быть в 1,5-2 раза меньше высоты калибровочного угла. Распечатайте шаблоны, разрежьте или согните их по линиям сгиба и закрепите на двух плоских поверхностях — листах фанеры или картона, на стенах в углу комнаты, внутри коробки и так далее. В общем, включите фантазию.
Главное условие — угол между двумя плоскостями должен составлять 90 градусов и не меняться. Также надо следить за тем, чтобы распечатанные листы оставались гладкими и ровными, а на их поверхности не было ничего глянцевого. Разработчики, в частности, рекомендуют крепить распечатанные листы с помощью пластыря. Также важно не перепутать ориентацию листов. На распечатке надо измерить и запомнить длину (в мм) линии, подписанной Scale. В качестве примера мы будем сканировать небольшую фигурку совы. В этом случае подошёл шаблон формата А4, который был прикреплён к куску картонной папки с помощью степлера.
Когда угол будет готов, надо установить веб-камеру так, чтобы она смотрела точно на линию сгиба. Есть ещё один нюанс — между линией зрения камеры и сканирующим лазерным лучом должен быть как можно больший угол. Поэтому можно сделать так, чтобы камера смотрела немного вверх. Возможно, понадобится сделать небольшие подставки под сканируемый объект и саму камеру. Самое главное — необходимо обеспечить возможность жёстко закрепить положение камеры и калибровочного угла относительно друг друга после настройки и калибровки. Если вам не нужно текстурирование объекта, то веб-камеру надо сразу переключить в чёрно-белый режим.
Как только камера и угол будут установлены, можно приступать к калибровке. Запустите DAVID-Laserscanner, выберите в качестве источника видеосигнала вашу веб-камеру, а также установите режим её работы (разрешение и частоту кадров). Теперь перейдите к разделу Camera Calibration. Введите заранее измеренную ширину Scale и нажмите Calibrate. Если программа сразу выдала, что калибровка прошла успешно, то это очень здорово. В противном случае придётся играться с настройками камеры. Отключите различные «улучшалки» изображения, уберите автоматическую подстройку яркости и контраста, а также следящий автофокус. Если есть ручная фокусировка, то сделайте изображение круглых меток более чётким. Также придётся подобрать расстояние от угла до объектива и наклон камеры. Процесс калибровки может надолго затянуться, но, как только он завершится, сразу же аккуратно закрепите камеру и калибровочный угол и больше не трогайте их.
Перед каждым новым сканированием процесс калибровки придётся повторять. Теперь можно поместить сканируемый объект в угол (можно на подставку) и перейти в раздел 3D Laser Scanning. Объект должен находиться в центре изображения с камеры, а слева и справа обязательно должны быть видны части калибровочного угла. Чтобы убедиться в этом, включите лазер и наведите его на образец — на изображении должна быть видна линия как слева и справа, так и на самом объекте. Обратите внимание, что просканировать полупрозрачный или прозрачный образец не получится — его надо покрыть чем-нибудь вроде талька или матовой краской. Вообще, матовые объекты гораздо лучше подходят для сканирования.
Теперь надо затенить помещение (выключить источники света, зашторить окна). Ещё раз наведите лазер на образец. В это время на экране в идеальном случае вы должны увидеть только красную линию на чёрном фоне. Если это не так, то придётся ещё раз открыть настройки веб-камеры и поменять их. Но для начала стоит подвигать ползунок значения экспозиции (Exposure) влево-вправо. Ах да, не забудьте выбрать цвет лазерного излучения вашего модуля. Как только всё будет готово, можно приступать к пробному сканированию.
Переключите режим отображения на карту глубины (Camera Shows -> Depth Map). Аккуратно переместите лазерный луч в поле зрения веб-камеры. Луч должен быть по возможности горизонтальным, как можно более тонким, а сам модуль надо держать выше камеры. Поводите лучом вверх-вниз вдоль сканируемого объекта — и вы увидите, как программа с небольшой задержкой отрисовывает на экране его контуры в пространстве. Нельзя водить лучом слишком быстро, но и от слишком медленного перемещения толку не будет. Старайтесь «закрасить» образец как можно более плотной сеткой линий. Также надо добиться того, чтобы не было «грязи» — лишних линий вокруг объекта. Лучше всего держать лазерный модуль в руке и при этом двигать его только кистью. В конце надо будет аккуратно вывести линию луча за пределы калибровочного угла.
Скорее всего, вам удастся добиться чистого сканирования далеко не с первого раза. Поэкспериментируйте с настройками камеры и самого сканирования, положением камеры и лазера, освещением, фильтрацией (Result filtering, но эти значения лучше не менять) и так далее. В общем, надо как следует набить руку. Зато потом всё будет гораздо проще. Как только вы освоитесь и подберёте оптимальные значения для всех параметров, приступайте к финальному сканированию. Нажмите Stop и Erase, а затем снова Start и сделайте первый скан объекта. Как только он покажется вам достаточно качественным, нажимайте Stop, а затем Add to list. На всякий случай сохраните отдельно копию скана, нажав Save As.
Снова нажмите Stop и Erase. Поверните объект вокруг вертикальной оси так, чтобы он хоть немного пересекался с предыдущим положением. Повторяйте таким образом процедуру сканирования до тех пор, пока объект не повернётся на 360 градусов. Не забывайте сохранять копии сканов и добавлять их в список. В принципе, совсем не обязательно поворачивать образец вокруг одной из осей (иногда это просто невозможно), просто так будет удобнее. Ваша задача — получить трёхмерные сканы объекта со всех сторон, чтобы слить их воедино и экспортировать.
Процесс текстурирования оставим для самостоятельного изучения и перейдём к сшиванию, за которое отвечает модуль Shape Fusion. Можно сделать это и вручную почти в любом трёхмерном редакторе. DAVID-Laserscanner сохраняет сканы в открытом формате Alias Wavefront (*.obj), но в демоверсии специально занижает качество. У вас уже должен быть готовый список с отсканированными элементами. Нам надо выровнять их между собой. Выбираем тип выравнивания в списке. Если вы «крутили» объект вокруг одной оси, то выберите её. Ну а если ещё и поворачивали на строго определённый угол, укажите и его. Затем нажмите Align Scans и выберите в списке два соседних скана. Программа ненадолго «задумается» и постарается выровнять их между собой в паре-тройке вариантов. Выберите наиболее точный кнопками с закруглёнными стрелочками в верхней части окна.
Повторяйте процедуру выравнивания попарно между элементами списка — 1-2, 2-3, 3-4 и так далее. В результате вы получите грубую трёхмерную модель. Не исключено, что некоторые сканы никак не будут выравниваться — их можно выкинуть или начать совмещение с конца списка, постепенно подбираясь к проблемному месту. Можно попробовать выбрать для них другой тип выравнивания. Не обращайте внимания на «грязь» вокруг объекта и недостатки на его поверхности — программа их в итоге сгладит. В общем-то, чем больше сканов, тем качественнее может получиться модель. Но тогда возрастает и вероятность случайной ошибки. Здесь, как и c самим сканированием, приходится идти трудным путём проб и ошибок.
Как только вы посчитаете, что добились нужной степени совмещения сканов, нажимайте кнопку Fuse и ждите, пока программа подготовит трёхмерную модель. Как и выравнивание, этот процесс довольно ресурсоёмкий. Очень скоро вы сможете насладиться (или, наоборот, разочароваться) результатом своих действий. Кстати говоря, у DAVID-Laserscanner есть альтернативный режим работы, где используется проектор. Если он у вас есть, то можете поэкспериментировать именно с ним, а не с лазером.
Готовую модель можно экспортировать в тот же obj-формат и открыть в 3D-редакторе для окончательной доводки до ума и подготовки к печати. Естественно, точную копию сканируемого объекта получить не удастся. Во-первых, DAVID-Laserscanner особенно трудно даются различные хитрые выемки или полости. Во-вторых, для воспроизведения очень мелких узоров на поверхности (например, частой насечки) требуется высокое разрешение камеры и как можно более тонкая линия лазера. В-третьих, при сканировании в любом случае получаются пропуски, которые программа пытается заполнить, основываясь на положении близлежащих точек. В общем, идеал, как всегда, недостижим.
Готовая, максимально сглаженная модель
Помимо этого, есть очевидные ограничения на размер сканируемых объектов. Слишком мелкие не будут получаться из-за относительного малого разрешения сканирования, а для очень крупных надо изыскивать соответствующих размеров место для установки калибровочного угла. Кроме DAVID-Laserscanner есть и другие программные комплексы со схожим принципом работы. Правда, зачастую они требуют наличия дополнительных приспособлений для вращения объекта или перемещения лазера. Тем не менее даже описанная выше самодельная конструкция может сэкономить массу времени неопытным 3D-моделлерам. Так что пробуйте, экспериментируйте и у вас обязательно всё получится! Удачи!
10 моделей для калибровки 3Д принтера
Перед тем как начать печатать на 3Д принтере его необходимо испытать. Для этого чаще всего используются специальные модели, позволяющие продиагностировать и откалибровать устройство. Далее мы приведем 10-ку лучших на наш взгляд моделей для калибровки.
3D Benchy
Среди всех тестов 3Д печати флагманом выступает 3Д-бенчи. Эта модель представляет собой кораблик, который способен проверить все, начиная выступами и заканчивая экструзией. Если вы желаете протестировать свой 3Д принтер, то бенчи поможет определить оптимальные настройки для идеального результата. На Thingiverse более трех тысяч пользователей разместили фото со своими пробами, а сам кораблик был напечатан более чем сотни машин и не меньшим числом материалов.
All-In-One
Очень интересная модель, которая так и называется «все-в-одном». В модели представлено все: навес, мост, стринг, тест температуры и натяжения ремня, экструзия. Это идеальная модель для тестирования устройства на сразу нескольких уровнях. К модели прилагается руководство, которое поможет вам устранить выявленные неполадки. На Thingiverse более 75 пользователей разместили результаты тестирования на разных 3Д принтерах и разными материалами.
Калибровочный кубик XYZ
Очень простая и быстрая модель для проведения тестирования. Это куб со стороной 20мм. Он помогает набрать размерность путем настройки шагов по миллиметрам. Также модель позволяет протестировать экструзию, вибрации, температуру. Этот кубик напечатало просто бесчисленное количество 3Д принтеров и самыми разными материалами.
Cali Cat
Миленький калибровочный котик или просто Кали Кэт – это простенькая модель, которая позволяет протестировать точность устройства, а также детализацию, выступы, мосты, показатели вибрации и экструзии. И все это всего лишь за один час. На сервисе более 2,5 сотен пользователей выставили свои результаты тестирования.
Phil A. Ment
Талисманчик MatterHackers – это модель для тестирования Phil A. Ment. Она изначально предназначена для производителей. В описании значится факт, что Фил имеет несколько функций. И они изначально предназначены именно для 3Д принтера. В модели есть мелкие вставки, рельефные детали, цилиндры вертикальной и горизонтальной направленности, выступы. Кроме того в модели присутствуют фаски, мосты и филе. А вершит это чудо шлем куполообразной формы. Рекордный размер на сервисе составляет 5,1397мм. Всего опубликовали 84 модели.
Температурная башня для калибровки
Вы можете использовать данную модель для регулировки нагрева 3Д принтера. Также можно протестировать для разных материалов, на какой температуре печать выходит более качественной.
NEW model Autodesk
Это нова модель, а точнее даже не модель, а целая процедура, которая позволит производителям 3Д принтерам показать все возможности устройств сторонникам Kickstarter. Ну и конечно, откалибровать. Тест был разработан Андреасом Бастианом и представляет собой консолидированный STL-файл, который способен протестировать систему на следующие показатели:
- разрешение;
- выравнивание;
- точность;
- мост и т.д.
В модели собрано все. К примеру, если 3Д принтер настроен хорошо, то горизонтальная функция будет выполнена с минимумом проблем.
Башня PolyPearl
Если вы хотите протестировать кривые, нарезку, мосты, нарезку, то данная модель может стать отличным решением. В описании к этой тест-модели значится название «башня пыток с завихрением». Стоит попробовать использовать ее для калибровки.
Экспресс-скриннинг
Эта модель представляет собой очень быстрый тест, позволяющий проверить температурные показатели, охлаждение, а также функцию ретракта. Среди преимуществ модели ее экономичность. Модель будет весить всего 0,23г. С ее помощью вы сразу сможете убрать «струны».
Параметрический калибровочный объект
Особую сложность при калибровке 3Д принтера представляет снижение уровня столика. При помощи этой модели можно сделать правильные выводы по улучшению первого слоя печати, а в результате получить более качественные отпечатки.
Перед тем как начать печатать на 3Д принтере его необходимо испытать. Для этого чаще всего используются специальные модели, позволяющие продиагностировать и откалибровать устройство. Далее мы приведем 10-ку лучших на наш взгляд моделей для калибровки.
3D Benchy
Среди всех тестов 3Д печати флагманом выступает 3Д-бенчи. Эта модель представляет собой кораблик, который способен проверить все, начиная выступами и заканчивая экструзией. Если вы желаете протестировать свой 3Д принтер, то бенчи поможет определить оптимальные настройки для идеального результата. На Thingiverse более трех тысяч пользователей разместили фото со своими пробами, а сам кораблик был напечатан более чем сотни машин и не меньшим числом материалов.
All-In-One
Очень интересная модель, которая так и называется «все-в-одном». В модели представлено все: навес, мост, стринг, тест температуры и натяжения ремня, экструзия. Это идеальная модель для тестирования устройства на сразу нескольких уровнях. К модели прилагается руководство, которое поможет вам устранить выявленные неполадки. На Thingiverse более 75 пользователей разместили результаты тестирования на разных 3Д принтерах и разными материалами.
Калибровочный кубик XYZ
Очень простая и быстрая модель для проведения тестирования. Это куб со стороной 20мм. Он помогает набрать размерность путем настройки шагов по миллиметрам. Также модель позволяет протестировать экструзию, вибрации, температуру. Этот кубик напечатало просто бесчисленное количество 3Д принтеров и самыми разными материалами.
Cali Cat
Миленький калибровочный котик или просто Кали Кэт – это простенькая модель, которая позволяет протестировать точность устройства, а также детализацию, выступы, мосты, показатели вибрации и экструзии. И все это всего лишь за один час. На сервисе более 2,5 сотен пользователей выставили свои результаты тестирования.
Phil A. Ment
Талисманчик MatterHackers – это модель для тестирования Phil A. Ment. Она изначально предназначена для производителей. В описании значится факт, что Фил имеет несколько функций. И они изначально предназначены именно для 3Д принтера. В модели есть мелкие вставки, рельефные детали, цилиндры вертикальной и горизонтальной направленности, выступы. Кроме того в модели присутствуют фаски, мосты и филе. А вершит это чудо шлем куполообразной формы. Рекордный размер на сервисе составляет 5,1397мм. Всего опубликовали 84 модели.
Температурная башня для калибровки
Вы можете использовать данную модель для регулировки нагрева 3Д принтера. Также можно протестировать для разных материалов, на какой температуре печать выходит более качественной.
Описание Универсальный сканер SMARTTECH3D UNIVERSE с источником белого структурированного света отлично подходит для промышленных применений, таких как контроль качества и реверс-инжиниринг. Кроме того, данная модель может применяться для задач с цветным сканированием, например, в медицине.
- Закрытый герметичный корпус для предотвращения необходимости повторной калибровки
- Измерительный объём и разрешения могут быть скорректированы под задачи заказчика
- Высокая точность (до 50 мкм)
- Автоматическое выравнивание результатов измерения по маркерам
- В стандартный комплект поставки входит установочный штатив с регулировкой наклона для обеспечения плавных движений
- Профессиональный защитный кейс для транспортировки в комплекте
- Возможна интеграция с поворотным столиком для автоматического сбора данных
Расстояние между точками, мм
Частота дискредитации, точек/мм²
Эта линейка сканеров обладает более высокой точностью в сравнении с серией UNIVERSE Lite, имеет позиционные лазеры и возможность цветного сканирования (в базовой комплектации).
| Гарантия производителя | 1 год |
| Мин. область сканирования, мм | 150 х 200 |
| Макс. область сканирования, мм | 300 х 400 |
| Точность сканирования, мкм | 50 |
| Разрешение камер | 10 Мп |
| Страна производитель | Польша |
Читайте также: