Escàner 3D del cos amb càmeres Raspberry Pi: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquest escàner 3D és un projecte col·laboratiu de BuildBrighton Makerspace amb l'objectiu de fer la tecnologia digital assequible per a grups comunitaris. Els escàners s’utilitzen a la indústria de la moda, per personalitzar el disseny de roba, a la indústria dels jocs de realitat virtual i als gimnasos per controlar la salut. Si també estan disponibles en espais de fabricació, que proporcionen accés a eines de producció, hi hauria més potencial d'innovació social.

Vaig a utilitzar l’escàner per ajudar-me a dissenyar roba. Per començar, he tallat el meu model amb programari gratuït i he tallat amb làser un maniquí de modistes de cartró que és la meva forma de cos personal exacta. A continuació, tinc previst veure l’aspecte de la roba en un model 3D en VR, abans de comprometre’m a fabricar-la.

Santander em va donar una subvenció de 1.000 lliures esterlines per construir l’escàner, com a premi digital de la Universitat de Brighton. Vam gastar més que això en prototipar diferents opcions, però com a part del nostre resum de disseny, ens hem assegurat que la versió final es pugui replicar dins d’aquest pressupost. A aquest preu, és possible que altres grups comunitaris puguin recaptar fons per construir quelcom similar.

Tingueu en compte que aquest projecte utilitza electricitat de xarxa i requereix coneixement del cablejat, de manera que, per seguretat, les seccions sobre la construcció de l’escàner mostren el que hem fet, amb un nivell de detall destinat a la referència en lloc de copiar-lo, i les seccions de codificació i ús de escàner s'escriuen com a guies "Com fer". És un projecte en curs, així que espero poder oferir aviat plans complets per a una versió de bateria. Consulteu el meu lloc web o contacteu amb mi si voleu obtenir més informació.

Per motius ambientals, vam triar PLA per als connectors impresos en 3D i els tubs de cartró per a l’estructura. El cartró és fàcil de remodelar si les peces no s’adapten perfectament, de manera que és una gran eina de prototipat i, amb un gruix de 3 mm, els tubs són resistents i rígids.

Va ser meravellós treballar en aquest projecte col·laboratiu. Gràcies a Arthur Guy per escriure el codi i a altres membres de BuildBrighton que van venir i van ajudar els dimecres al vespre, o van aparèixer sempre que eren necessaris.

Els materials d’aquest projecte van ser:

27 Raspberry Pi Zero W

27 mòduls de càmera Raspberry Pi

27 cables de càmera zero de Raspberry Pi

27 cables USB a Micro USB

20 tubs de cartró 125cm de llarg x 32mm de diàmetre amb nucli de 29mm de diàmetre

8 Taps finals dels tubs

Filament d'impressió 3D PLA

8 tapes de barrils d’un sol ús

2 xapes A3 contraxapat de bedoll de 3 mm de qualitat làser

Convertidor de potència 230v-12v (perquè la xarxa elèctrica és de 230v al Regne Unit)

12 reguladors de potència CRT 5v

Fusibles i suports de fulla de 3 x 30 Amp

Cable elèctric

Una caixa de 2, 3 i 5 connectors de cable de palanca

50 viroles

Encaminador de mòdem per cable

Cable Ethernet

27 targetes SD (16 GB)

Targeta ondulada d'una sola paret de 5 mm

Velcro® autoadhesiu de 2 m

4 x bateries USB

Les eines que vam utilitzar van ser:

Ordinador Apple® (el programari del servidor de càmeres ha estat escrit per al sistema operatiu Apple®, però també pot funcionar a Linux)

Ordinador de PC perquè Autodesk Remake ™ va deixar de proporcionar assistència als usuaris de Mac enmig d’aquest projecte

Internet (per cable i sense fils)

La versió gratuïta d'Autodesk Remake ™

Impressora 3D

Tallador làser

Crimper de virola

Cortador de cables

Tallar serres i serra de cinta

Lijadora

Pas 1: codificació del gerd Pis

Aquest pas requereix un cert coneixement de la codificació amb Raspberry Pi.

Instal·leu la versió Lite del sistema operatiu Raspbian a cada Raspberry Pi i activeu la càmera i SSH.

El programari nodejs està preinstal·lat a Raspbian, però pot ser una versió obsoleta.

Les ordres següents l'actualitzaran. Nota: Instructables® ha reduït automàticament l’hiperenllaç de la segona línia de codi. Feu clic a sobre per obtenir l'enllaç complet per copiar el codi.

Actualització al 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 # Tidy up cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Actualització NPM sudo npm install -g npm

Un cop instal·lat nodejs, pengeu els fitxers del programari client:

cd ~ git clon

A continuació, instal·leu el programari mitjançant les ordres següents:

cd 3dCamera

Instal·lació de npm

Proveu el programari executant-lo mitjançant l'ordre següent:

node app.js

Mantenir el programari en execució

Iniciar el programari i mantenir-lo en funcionament és la tasca de "supervisor". Aquest programa s'assegura que el programari de la càmera sempre s'executa i que s'ha instal·lat amb l'ordre següent:

sudo apt-get install git supervisor

El supervisor es va configurar amb l'aplicació de l'escàner 3D copiant el fitxer de configuració subministrat a la ubicació final mitjançant l'ordre següent:

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

Per dir al supervisor que identifiqui el nou fitxer de configuració i que comenci a executar-se:

rellegir sudo supervisorctl

actualització sudo supervisorctl reinici del supervisor del servei sudo

Després, cada vegada que s’inicia el sistema, ‘supervisor’ inicia l’aplicació de càmera que es connecta automàticament al programari del servidor.

Extra opcional

El programari es pot actualitzar mitjançant una ordre d'actualització integrada a la interfície d'usuari web; una alternativa és forçar una actualització cada vegada que arrenca el Raspberry Pi. Per fer-ho, substituïu l'script d'inici per defecte per un que realitzi una actualització:

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

Pas 2: Configuració del servidor de càmeres

El programari del servidor d’escàner és una aplicació de node que requereix nodejs, els clients també executen node i es connecten al servidor mitjançant websockets.

Configuració

Comproveu que el node s'estigui executant obrint una finestra de terminal i escrivint:

node -v

Si el node no està instal·lat, es pot descarregar des de NodeJS.

Descarregueu els fitxers

Aquest dipòsit s’ha de descarregar a una carpeta de l’ordinador. Això es pot fer mitjançant l'ordre següent:

git clone

Instal·leu les dependències

Aquests han d’estar en una carpeta nova que contingui el codi descarregat:

cd 3dCameraServer

Instal·lació de npm

Finalment executeu el codi

L'aplicació de servidor s'hauria d'iniciar mitjançant l'ordre següent: s'iniciarà un servidor de socket web al port 3000 i un servidor web al port 8080.

node server.js

Si tot va tenir èxit, apareixerà el missatge "Aplicació de càmera 3D que escolta al port 8080 i 3000". Per utilitzar l'aplicació, obriu un navegador i utilitzeu l'URL següent https:// localhost: 8080 /

Utilització del sistema

El servidor utilitza una adreça IP fixa que és com les càmeres saben on enviar les fotos.

El programari client espera connectar-se a un servidor amb l'adreça IP 192.168.10.100. Utilitzem un encaminador dedicat amb una assignació d’adreça IP fixa, però per fer servir l’escàner sense necessitar-ho, cal establir manualment aquesta adreça IP. Per simplificar les coses, configureu l'adreça Mac de l'ordinador al router per tal que se li assigni automàticament l'adreça IP especificada.

El router és un tipus de mòdem per cable (no un router ADSL). Això manté les càmeres contingudes, però també els permet connectar-se a Internet per obtenir actualitzacions de programari. Cal canviar l'interval DHCP del router des del valor predeterminat, de manera que assignarà adreces IP en l'interval 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

A mesura que els clients es connecten, els missatges de connexió apareixen a la finestra del terminal i a la finestra del navegador.

Quan els clients es connecten, se'ls pot demanar que facin una foto mitjançant el botó "Fes una foto" de la capçalera, que inicia el procés de captura de fotografies i, en 30 segons, haurien d'enviar totes les imatges a l'ordinador. Aquests es mostren al navegador i es desen a una carpeta del directori d’instal·lació, localitzada cercant la carpeta 3dCameraServer.

El codi agafat de GitHub conté una imatge predefinida que intentarà connectar-se a una xarxa wifi amb el nom 3DScanner. La contrasenya per a això és: poppykalayana.

Pas 3: tall per làser i impressió 3D

Estoigs de tall per làser Raspberry Pi

Hem baixat els fitxers següents i hem retallat:

Estoigs de 27 x Pi amb cartró ondulat d'una sola paret de 5 mm. No fem servir cartrons de doble paret perquè és més probable que s’encengui sota el làser.

Connectors de tubs d'impressió 3D

Hem imprès en 3D els fitxers següents: 8 x articulació creuada 4 x unió en T

i retirar el material de suport amb alicates i paper de vidre quan sigui necessari.

Planificació avançada per a una extensió de sostre

Aquesta informació és per a la versió més bàsica de l'escàner que funcionava. Produeix un model adequat per fer que els fabricants de vestits siguin ficticis o per imprimir en 3D un cap (el programari Autodesk Remake ™ omple la corona del cap on hi ha un buit). Les càmeres addicionals en capes addicionals o les capçals superiors de les barres del sostre permetrien escanejar tot el cos, de manera que l’escàner es pot actualitzar fàcilment, la capa superior dels pols verticals té juntes transversals al seu lloc i els pals d’extensió curts amb taps finals. Els connectors 3D per fixar els pals del sostre estan disponibles per descarregar amb les altres juntes. Chuck Sommerville ha creat una estrella de 6 puntes que es podria redimensionar per utilitzar-la per unir els pols a la part superior.

Pas 4: connectar i provar el gerd Pis

Per a aquest pas, l’encaminador ha d’estar connectat i connectat a Internet.

Connexió de l'ordinador al servidor

Connecteu l'ordinador a la connexió wifi anomenada 3DCamera Open Terminal. A la sol·licitud, escriviu 3Dcamera i, a continuació, premeu Retorn. Al següent missatge, escriviu 3Dcamera-start i premeu Retorn Obre un navegador web i escriviu https:// localhost: 8080 / a la barra d’adreces per obrir el tauler

Provant el gerd Pis

Amb el cable de la càmera, connecteu la càmera al Raspberry Pi. Connecteu un Raspberry Pi a una font d’alimentació de 5 V (per exemple, l’ordinador) mitjançant un cable micro USB. Al cap d’uns minuts, el Raspberry Pi hauria de connectar-se al sistema i aparèixer al tauler amb un nom de personatge Marvel assignat automàticament. proveu si el Raspberry Pi funciona. La columna Estat del tauler hauria d’indicar quan està prenent i enviant una foto i, a continuació, la foto hauria d’aparèixer a la part superior del tauler. Si no funciona, comproveu que la càmera estigui correctament connectada i que el llum verd estigui encès al Pi i torneu-ho a provar.

Les fotos es desen automàticament en una carpeta anomenada "Imatges", que es troba dins de la carpeta 3dCameraServer que es va configurar en un pas anterior.

Muntatge dels estoigs Raspberry Pi

Vam enganxar les 5 capes de caixa de cartró Pi, inserint el Raspberry Pi amb la capa 2, plegant la càmera al seu lloc a la capa 3, que es manté al seu lloc amb la capa 4 i empenyent l’objectiu cap a la capa 5. Això es va repetir durant totes les càmeres.

Etiquetatge del gerd Pis

Des del tauler, hem substituït el nom del personatge Marvel assignat a cada Pi, escrivint un número al camp de text i, a continuació, prement Retorn.

És útil escriure el número a la caixa de cada Pi per solucionar problemes.

Repetiu aquest procés per a cada Raspberry Pi assignant-los a cada un amb un número diferent

Pas 5: prepareu l'estructura i el circuit elèctric

Preparació

Els tubs de cartró es van tallar i es van preparar a les longituds següents:

Tubs de 6 x 80 cm per a la base de muntants amb un forat d'1,2 cm a 2 cm d'un extrem

Tubs de 6 x 40cm per al mig dels muntants

Tubs de 6 x 10 cm per a la part superior dels muntants, amb taps en un extrem

Tubs de 10 x 125 cm per a barres horitzontals amb un forat de 0,5 cm al centre

2 tubs de 125 cm per muntants de peu lliures amb velcro, on aniran Raspberry Pis i les bateries

Cablejat

Advertiment: no proveu l'electricitat tret que estigueu qualificat per fer-ho. No proporcionem tots els detalls sobre el cablejat perquè pretenen ser un exemple de com hem fet això, no com a instruccions a seguir. Els errors poden cremar el gerd pi, provocar un incendi o electrocutar a algú.

Consell: Hem trobat que les càmeres més llargues de la línia no funcionaven quan les encadenàvem, de manera que vam connectar 3 fusibles a 3 circuits separats de la font d'alimentació de 12V amb reguladors de 4 x 5V provinents de cadascun. Cadascun d'aquests pot alimentar fins a 3 zeros de gerds. Això volia dir que teníem 2 cables elèctrics recorrent cada pol amb capacitat per connectar 6 cables per a càmeres. Només en necessitàvem 4 per al cap i les espatlles, però és útil tenir capacitat addicional per afegir més càmeres per a altres propòsits.

Vam tallar l’USB gran de l’extrem de 22 cables USB i en vam tallar 6 més curts, fins a aproximadament 30 cm. Després, ignorant els cables de dades, hem connectat ferrules al final dels cables d’alimentació i de terra.

Agafant els cables curts, vam empènyer un parell de viroles a cadascun dels connectors impresos de 12 x 3D fins que el filferro va sortir per l’extrem inferior.

Hem utilitzat la mateixa tècnica amb els cables més llargs, empenyent un parell de viroles pel forat al centre de cada barra horitzontal fins que apareixen al final del tub.

Fabricació i cablejat de les bases

Vam tallar 16 anelles perquè s’adaptessin al forat al mig de les tapes de 8 barrils de cervesa d’un sol ús, amb un forat de 3,2 cm al mig de cadascun. Els pubs de la nostra zona estan encantats de regalar aquests barrils i la part rodona és útil per a projectes. Les tapes solen llençar-se, però fan uns estands molt estables.

Vam enganxar en calent un anell a la part superior i inferior de la part del cargol al mig d’una tapa de barril de cervesa, repetint amb una segona tapa. Després vam col·locar un pal de 125 cm a cada un i vam connectar una càmera a la part superior de cada pal amb Velcro®

i uns 40cm més avall. Vam connectar una bateria USB a cada càmera i vam connectar la bateria al pal amb Velcro® on arriba el cable.

Missatges bàsics

Per a les altres 6 tapes, vam agafar 2 anells de fusta contraxapada per a cadascuna i les vam enganxar en calent, per sobre i per sota de tots els components. A la bretxa entre els anells de cadascun hi havia reguladors de 2 x 5V, els cables i els seus connectors, als quals vam connectar 2 x 80cm de cable, i vam inserir els dos cables a través del forat de 1,2cm i cap amunt del tub. Tots els components s’adaptaven perfectament al voltant d’un pal de base que vam aixecar al centre.

Probablement quedarien millor pintats!

Pas 6: Construir l'estructura i el circuit elèctric

Vam disposar 5 dels tubs horitzontals al terra per marcar els 5 costats d’un hexàgon i vam situar un pal de base a cada unió.

A continuació, vam crear el marc per a les càmeres connectant els tubs de cartró als connectors impresos en 3D, enfilant els cables que sobresurten, amb viroles unides, a través dels pols cap als pals de la base i connectant els connectors de fil de la palanca a la part superior de cada pilar de base abans de fixar-los. les seccions del marc al seu lloc.

A continuació, vam connectar les càmeres als micro USB a la meitat de cada barra horitzontal. La funda Pi de cartró ha estat dissenyada de manera que l’USB quedi parcialment amagat a l’interior i l’altra part de l’USB es pugui introduir lleugerament cap al tub de cartró, de manera que la càmera quedi a ras, a la part superior del pal. L’USB el manté en posició.

Hem connectat càmeres als cables USB de les unions de les cantonades, mitjançant un velcro autoadhesiu, per mantenir les càmeres al seu lloc.

A continuació, vam col·locar els pols de la càmera verticals de peu equidistants separats a través de l'obertura.

Per últim, vam ajustar les càmeres per assegurar-nos que totes apuntessin cap al centre.

Hi ha una càmera de recanvi en cas que deixi de funcionar.

Pas 7: feu fotos

Per utilitzar l’escàner, poseu-vos de peu o asseieu-vos dins del marc, just al centre.

Demaneu a algú que premeu "Fes una foto" al tauler. Totes les fotografies s’han de fer al mateix moment, però com que el senyal s’envia per wifi, de tant en tant una o més tenen un lleuger retard. Per tant, romangueu quiets uns segons fins que s’enviïn totes les fotos.

Les fotos es desaran a la carpeta d'imatges de la carpeta 3DCameraServer

Per obtenir consells sobre com fer bones fotos, vegeu aquest vídeo

Pas 8: processeu les fotos en un model 3D

Les instruccions següents són per a Autodesk Remake ™ (versió 17.25.31). És un producte freemium, però he trobat que el mode gratuït és suficient. Aquí teniu una llista de més programes de costura de fotos.

Preparant

Creeu un compte d'Autodesk®

Instal·leu Autodesk Remake ™ en un ordinador de PC

Convertint les fotos en un model 3D

Transferiu les fotos des de l’ordinador Mac a un ordinador mitjançant una memòria USB o carregant-les a l’emmagatzematge al núvol d’Autodesk®, anomenat A360 Drive, mitjançant les dades d’inici de sessió del compte d’Autodesk®.

Obriu Autodesk Remake ™

Feu clic al botó de la càmera sota Crea 3D

A la pantalla emergent que apareix, feu clic a En línia (tret que tingueu un equip potent que compleixi les especificacions mínimes per processar-lo fora de línia).

A la següent pantalla emergent, trieu Selecciona fotos de: Unitat local, si heu transferit les fotos al PC per USB o feu clic a Unitat A360 si heu penjat les fotos.

Seleccioneu les fotos i feu clic a Obre

Quan apareguin totes les fotos a la pantalla, feu clic a Crea un model

Al menú Opcions que apareix, escriviu un nom al quadre de text. Trieu Qualitat: Estàndard, Retall automàtic: Desactivat i Textura intel·ligent: Desactivat (o jugueu amb aquests paràmetres)

Processament

La pantalla tornarà al tauler de control de Remake ™ i hi haurà un quadre amb el progrés del vostre model a My Cloud Drive. Segons la nostra experiència, el processament triga uns 10 minuts, però pot semblar que ha deixat de respondre perquè el percentatge deixarà d'augmentar i, al cap d'un temps, el nombre augmentarà sobtadament. Rebrà un correu electrònic d'Autodesk® quan finalitzi el processament.

Quan el quadre diu Llest per descarregar, passeu el cursor per sobre i apareixerà una fletxa de descàrrega blava. Feu clic a la fletxa blava i trieu on voleu desar el model.

El model es descarregarà i apareixerà a la secció El meu ordinador del tauler de control Remake®. Feu-hi clic per obrir-lo.

Processament posterior

Utilitzeu les eines de navegació a la part inferior de la pantalla per trobar el model del vostre cos.

Utilitzeu les eines de selecció per suprimir les parts no desitjades del model, seleccionant parts i prement Supr.

A mesura que suprimiu parts, el cercle blau de la base del model es reduirà. Si el cercle és més gran que el perímetre que envolta el model, significa que encara queden parts per suprimir.

Si el model està cap per avall, aneu a la pestanya Configuració del model a la part esquerra de la pantalla i seguiu la configuració a Establir vertical de l'escena.

Per fer una superfície plana per al vostre model, aneu a Edita - Slice & Fill

Per comprovar si hi ha forats i reparar-se, aneu a la pestanya Analitza i feu clic a Detectar i solucionar problemes de model

Desant

Per desar el model, aneu a Exporta - Exporta model.

Per crear un vídeo del vostre model rotatiu, aneu a Exporta - Exporta vídeo.