3D -kroppsscanner som bruker Raspberry Pi -kameraer: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Denne 3D -skanneren er et samarbeidsprosjekt på BuildBrighton Makerspace med sikte på å gjøre digital teknologi rimelig for samfunnsgrupper. Skannere brukes i motebransjen, for å tilpasse klesdesign, i spillindustrien for virtual reality og på treningssentre for å overvåke helse. Hvis de også er tilgjengelige i makerspaces, som gir tilgang til verktøy for produksjon, kan det være mer potensial for sosial innovasjon.

Jeg skal bruke skanneren til å hjelpe meg med å designe klær. Til å begynne med har jeg skåret modellen min ved hjelp av gratis programvare, og laserskåret en klesmakerdummy ut av papp som er min eksakte personlige kroppsform. Deretter planlegger jeg å se hvordan klærne ser ut på en 3D -modell i VR, før jeg forplikter meg til å lage dem.

Santander ga meg et stipend på £ 1000 for å bygge skanneren, som en University of Brighton Digital Award. Vi brukte mer enn det på å prototyper forskjellige alternativer, men som en del av designutformingen har vi sørget for at den endelige versjonen kan replikeres innenfor dette budsjettet. Til den prisen kan andre samfunnsgrupper være i stand til å skaffe midler til å bygge noe lignende.

Vær oppmerksom på: Dette prosjektet bruker nettstrøm og krever kunnskap om ledninger, så for sikkerhets skyld viser avsnittene om å bygge skanneren hva vi gjorde, med et detaljnivå beregnet for referanse i stedet for å kopiere, og avsnittene om koding og bruk av skanneren er skrevet som veiledninger. Det er et pågående prosjekt, så jeg håper å kunne gi fullstendige planer for en batteriversjon snart. Ta en titt på nettstedet mitt eller kontakt meg hvis du vil vite mer.

Av miljøhensyn valgte vi PLA for 3D -trykte kontakter og papprør for strukturen. Kartong er lett å omforme hvis delene ikke passer perfekt, så det er et flott prototypeverktøy, og med en tykkelse på 3 mm er rørene sterke og stive.

Det var fantastisk å jobbe med dette samarbeidsprosjektet. Takk til Arthur Guy for at du skrev koden og andre medlemmer av BuildBrighton som kom og hjalp til onsdag kveld, eller tilfeldigvis dukket opp når det var behov for det.

Materialene for dette prosjektet var:

27 Raspberry Pi Zero W

27 Raspberry Pi kameramoduler

27 Raspberry Pi nullkamera kabler

27 USB til Micro USB kabler

20 papprør 125 cm lange x 32 mm diameter med kjerne på 29 mm diameter

8 Endelokk for rørene

PLA 3D -filament

8 Lokk fra engangsøl

2 x A3 -ark 3 mm bjørkfiner av laserkvalitet

230v-12v strømomformer (fordi nettstrømmen er 230v i Storbritannia)

12 CRT 5v effektregulatorer

3 x 30 ampere bladsikringer og -holdere

Elektrisk kabel

En eske med 2, 3 og 5 spakekontakter

50 Ferrules

Kabelmodem -ruter

Ethernet -kabel

27 SD -kort (16 GB)

5 mm enkeltvegget bølgepapp

2m Selvklebende borrelås®

4 x USB -batteripakker

Verktøyene vi brukte var:

Apple® -datamaskin (kameraserverprogramvaren er skrevet for Apple® -operativsystemet, men kan også fungere på Linux)

PC -datamaskin fordi Autodesk Remake ™ sluttet å gi støtte for Mac -brukere midt i dette prosjektet

Internett (kablet og trådløst)

Gratisversjonen av Autodesk Remake ™

3D -skriver

Laserskjærer

Ferrule crimper

Kabelsaks

Hakkesag og båndsag

Slipemaskin

Trinn 1: Koding av bringebærpis

Dette trinnet krever litt kunnskap om koding med Raspberry Pi.

Installer Lite -versjonen av Raspbian -operativsystemet på hver Raspberry Pi og aktiver kameraet og SSH.

Programvaren, nodejs, er forhåndsinstallert på Raspbian, men kan være en utdatert versjon.

Følgende kommandoer vil oppgradere den. Merk: hyperkoblingen i den andre kodelinjen ble automatisk forkortet av Instructables®. Du finner hele lenken for å kopiere koden ved å klikke på den.

Oppgraderer 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 # Rydd opp cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Oppdater NPM sudo npm install -g npm

Etter at nodejs er installert, laster du opp filene for klientprogramvaren:

cd ~ git klon

Installer deretter programvaren ved å bruke følgende kommandoer:

cd 3dCamera

npm installere

Test programvaren ved å kjøre den med følgende kommando:

node app.js

Holder programvaren i gang

Å starte programvaren og holde den i gang er jobben som 'veileder'. Dette programmet sørger for at kameraprogramvaren alltid kjører og ble installert med følgende kommando:

sudo apt-get install git supervisor

Supervisor ble deretter konfigurert med 3D -skannerprogrammet ved å kopiere den medfølgende konfigurasjonsfilen til det endelige stedet ved å bruke følgende kommando:

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

For å fortelle veileder om å identifisere den nye konfigurasjonsfilen og begynne å kjøre:

sudo supervisorctl les på nytt

sudo supervisorctl oppdater sudo service supervisor på nytt

Etter det, når systemet starter opp, starter 'supervisor' kameraprogrammet som kobles til serverprogramvaren automatisk.

Ekstrautstyr

Programvaren kan oppdateres ved hjelp av en oppdateringskommando innebygd i webbrukergrensesnittet, et alternativ er å tvinge en oppdatering når Raspberry Pi starter opp. For å gjøre dette, erstatt standard oppstartsskript med et som vil utføre en oppdatering:

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

Trinn 2: Konfigurere kameraserveren

Skannerserverprogramvaren er et nodeprogram som krever nodejs, klientene kjører også node og kobler seg til serveren ved hjelp av websockets.

Oppsett

Kontroller at noden kjører ved å åpne et terminalvindu og skrive:

node -v

Hvis node ikke er installert, kan den lastes ned fra NodeJS.

Last ned filene

Dette depotet må lastes ned til en mappe på en datamaskin. Dette kan gjøres ved å bruke følgende kommando:

git -klon

Installer avhengighetene

Disse må være i en ny mappe som inneholder den nedlastede koden:

cd 3dCameraServer

npm installere

Kjør til slutt koden

Serverprogrammet bør startes ved hjelp av kommandoen nedenfor, dette starter en websocket -server på port 3000 og en webserver på port 8080.

node server.js

Hvis alt var vellykket, vises meldingen '3D -kameraapplytting på port 8080 og 3000'. For å bruke programmet, åpne en nettleser og bruk følgende URL https:// localhost: 8080/

Bruker systemet

Serveren bruker en fast IP -adresse, slik kameraene vet hvor de skal sende bildene.

Klientprogramvaren forventer å koble seg til en server på IP -adressen 192.168.10.100. Vi bruker en dedikert ruter med en fast IP -adressetildeling, men for å bruke skanneren uten en ville det være nødvendig å sette denne IP -adressen manuelt. For å forenkle ting, konfigurer datamaskinens mac -adresse på ruteren, slik at den automatisk blir tildelt den angitte IP -adressen.

Ruteren er en kabelmodemtype (ikke en ADSL -ruter). Dette holder kameraene inneholdt, men lar dem også koble til internett for å hente programvareoppdateringer. Ruterens DHCP -område må endres fra standard, så det vil tildele IP -adresser i området 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Når klientene kommer online, vises tilkoblingsmeldingene i terminalvinduet og i nettleservinduet.

Når klientene har koblet seg til kan de bli kommandert til å ta et bilde ved å bruke "Ta foto" -knappen i overskriften, som starter fotograferingsprosessen, og innen 30 sekunder skulle de alle ha sendt bildene tilbake til datamaskinen. Disse vises i nettleseren og lagres i en mappe i installasjonskatalogen, ved å søke etter mappen 3dCameraServer.

Koden hentet fra GitHub inneholder et forhåndsbygd bilde som vil prøve å koble til et wifi-nettverk med navnet 3DScanner. Passordet for dette er: poppykalayana.

Trinn 3: Laserskjæring og 3D -utskrift

Laserskjæring Raspberry Pi -etuier

Vi lastet ned filene nedenfor og kuttet ut:

27 x Pi -etuier med 5 mm enkeltvegget bølgepapp. Vi bruker ikke dobbeltvegget kartong fordi det er mer sannsynlig at det tar fyr under laseren.

3D -utskriftsrørkontakter

Vi 3D -trykte filene nedenfor: 8 x tverrleddet x T -krysset

og fjernet støttemateriale med tang og sandpapir der det er nødvendig.

Fremoverplanlegging for en takforlengelse

Denne informasjonen er for den mest grunnleggende versjonen av skanneren som fungerte. Den produserer en modell som er egnet for å lage en kjolemaker eller en 3D -utskrift av et hode (Autodesk Remake ™ programvare fyller ut kronen på hodet der det er et gap). Ytterligere kameraer i ekstra lag, eller overhead på takstengene, vil tillate skanning for hele kroppen, så for å gjøre skanneren enkel å oppgradere, har det øverste laget av de stående stolpene tverrledd på plass og korte forlengelsespoler med endehetter. 3D -kontakter for å feste takstolper er tilgjengelig for nedlasting med de andre leddene. Chuck Sommerville har laget en 6 -spiss stjerne som kan endres i størrelse for å bli med polene på toppen.

Trinn 4: Koble til og teste bringebærpisene

For dette trinnet må ruteren være på og koblet til internett.

Koble datamaskinen til serveren

Koble datamaskinen til Wi -Fi kalt 3DCamera Open Terminal Når du blir bedt om det, skriver du 3Dcamera og trykker deretter Enter. I neste melding skriver du 3Dcamera-start og trykker deretter Enter Åpne en nettleser og skriv https:// localhost: 8080/i adressefeltet for å åpne dashbordet

Testing av bringebærpis

Koble kameraet til Raspberry Pi ved hjelp av kamerakabelen. Koble en Raspberry Pi til en 5V strømkilde (f.eks. Datamaskinen) ved hjelp av en mikro -USB -ledning Etter noen minutter skal Raspberry Pi koble seg til systemet og vises på dashbordet med et automatisk tildelt Marvel -karakternavn. Klikk 'Ta foto' for å test om Raspberry Pi fungerer. Status -kolonnen på dashbordet skal indikere når det tar og sender et bilde, og deretter skal bildet vises øverst på dashbordet. Hvis det ikke fungerer, må du kontrollere at kameraet er riktig tilkoblet og det grønne lyset lyser på Pi, og prøv igjen.

Bildene lagres automatisk i en mappe som heter 'Bilder', som er inne i mappen 3dCameraServer som ble satt opp i et tidligere trinn.

Montering av Raspberry Pi -tilfeller

Vi limte de 5 lagene av papp -etui i papp sammen, satte inn Raspberry Pi med lag 2, brettet kameraet på plass på lag 3, som holdes på plass med lag 4, og skyv linsen gjennom på lag 5. Dette ble gjentatt for alle kameraene.

Merking av bringebærpis

Fra dashbordet erstattet vi Marvel -tegnetavnet som er tilordnet hver Pi, ved å skrive inn et tall i tekstfeltet og deretter trykke Enter.

Det er nyttig å skrive nummeret på saken til hver Pi for feilsøking.

Gjenta denne prosessen for hver Raspberry Pi som tilordner hver med et annet nummer

Trinn 5: Forbered strukturen og den elektriske kretsen

Forberedelse

Kartongrørene ble kuttet og forberedt til følgende lengder:

6 x 80 cm rør for sokkelstativ med 1,2 cm hull 2 cm opp fra den ene enden

6 x 40 cm rør for midten av stolpene

6 x 10 cm rør for toppen av stendere, med hetter i den ene enden

10 x 125 cm rør for horisontale stenger med 0,5 cm hull i midten

2 x 125 cm rør for frittstående stendere med borrelås hvor bringebærpis og batterier vil gå

Kabling

Advarsel: Ikke prøv elektrisitet med mindre du er kvalifisert til å gjøre det. Vi gir ikke alle detaljer om ledningene fordi de er ment som et eksempel på hvordan vi gjorde dette, ikke som instruksjoner å følge. Feil kan brenne bringebærpi, forårsake brann eller forårsake elektrisk stød på noen!

Tips: Vi fant at kameraene lengst nede på linjen fungerte ikke da vi daisy koblet dem sammen, så vi koblet 3 sikringer til 3 separate kretser fra 12V strømforsyningen med 4 x 5V regulatorer som kom fra hver. Hver av disse kan drive opptil 3 bringebær pi -nuller. Det betydde at vi hadde 2 elektriske kabler som løper opp hver stolpe med kapasitet til å feste 6 ledninger for kameraer. Vi trengte bare 4 for hode og skuldre, men det er nyttig å ha ekstra kapasitet til å legge til flere kameraer til andre formål.

Vi kuttet den store USB -enden på enden av 22 USB -kabler og kuttet 6 av dem kortere til omtrent 30 cm. Da vi ignorerte datatråder, festet vi ferrules til enden av strøm- og jordledningene.

Ved å ta de korte ledningene skjøv vi ett par ferrules inn i hver av de 12 x 3D -trykte kontaktene til ledningen kom ut av den nedre enden.

Vi brukte samme teknikk med de lengre ledningene, og presset ett par ferrules gjennom hullet i midten av hver horisontale stang til de dukket opp i enden av røret.

Lage og koble basene

Vi kutter 16 ringer for å passe til hullet i midten av lokkene til 8 engangstønner, med et hull på 3,2 cm i midten av hver. Puber i vårt område gir gjerne disse fatene og den runde delen er nyttig for prosjekter. Lokkene blir vanligvis kastet, men de lager veldig stabile stativer.

Vi varmlimte en ring til toppen og bunnen av skruedelen i midten av et ølfatlokk, og gjentok med et andre lokk. Deretter stod vi en 125 cm stang i hver og festet et kamera nær toppen av hver stolpe med borrelås®

og ytterligere 40 cm under den. Vi koblet til en USB -batteripakke til hvert kamera og festet batteriet til stangen med borrelås® der ledningen når.

Grunnposter

For de andre 6 lokkene tok vi 2 kryssfinerringer for hver og varmlimte dem på plass, over og under alle komponentene. I gapet mellom ringene til hver enkelt var 2 x 5V regulatorer, kablene og kontaktene deres, som vi festet 2 x 80 cm kabel til, og satte inn begge kablene gjennom det 1,2 cm hullet og oppover røret. Alle komponentene passet godt rundt en basestang som vi sto opp i midten.

De ville trolig sett bedre malt ut!

Trinn 6: Bygg strukturen og den elektriske kretsen

Vi arrangerte 5 av de horisontale rørene på gulvet for å markere 5 sider av en sekskant og stod en basestolpe i hvert veikryss.

Deretter opprettet vi rammen for kameraene ved å feste papprørene til de 3D -trykte kontaktene, tre de utstående ledningene, med hylser festet, gjennom stolpene mot bunnpinnene og feste spakekontaktene øverst på hver bunnpinne før de festes delene av rammen på plass.

Deretter koblet vi kameraene til mikro -USB -ene halvveis langs hver horisontale stolpe. Kartong Pi -etuiet er designet slik at USB er delvis skjult inne, og den andre delen av USB -en kan skyves litt inn i papprøret, slik at kameraet sitter i flukt, på toppen av stangen. USB holder den på plass.

Vi koblet kameraene til USB-lederne i hjørnekryssene, ved hjelp av selvklebende borrelås, for å holde kameraene på plass.

Deretter plasserte vi de frittstående oppreiste kamerastavene like langt fra hverandre over åpningen.

Til slutt justerte vi kameraene for å sikre at de alle peker mot midten.

Det er ett ekstra kamera i tilfelle noen slutter å fungere.

Trinn 7: Ta bilder

For å bruke skanneren, stå eller sitte inne i rammen, midt på midten.

Be noen om å trykke "Ta foto" på oversikten. Alle bildene bør tas i samme øyeblikk, men ettersom signalet sendes over wifi, har noen eller noen ganger en eller annen forsinkelse. Så vær stille i noen sekunder til alle bildene er sendt.

Bildene blir lagret i bildemappen i 3DCameraServer -mappen

For tips om hvordan du tar gode bilder, se denne videoen

Trinn 8: Behandle bildene til en 3D -modell

Følgende instruksjoner er for Autodesk Remake ™ (versjon 17.25.31). Det er et freemium -produkt, men jeg har funnet ut at gratismodus er tilstrekkelig. Her er en liste over mer programvare for fotosøm.

Setter opp

Opprett en Autodesk® -konto

Installer Autodesk Remake ™ på en PC -datamaskin

Gjør bildene til en 3D -modell

Overfør bildene fra Mac -datamaskinen til en PC ved å bruke en USB -pinne eller laste opp bildene til Autodesk® skylagring, kalt A360 Drive, ved å bruke påloggingsinformasjonen for Autodesk® -kontoen.

Åpne Autodesk Remake ™

Klikk på kameraknappen under Lag 3D

Klikk på Online på hurtigmenyen som vises (med mindre du har en kraftig datamaskin som oppfyller minimumsspesifikasjonen for å behandle frakoblet).

På neste popup -skjerm velger du Velg bilder fra: Lokal stasjon, hvis du har overført bildene til PC -en med USB, eller klikk på A360 -stasjon hvis du har lastet opp bildene.

Velg bildene og klikk deretter Åpne

Når alle bildene har vist seg på skjermen, klikker du på Opprett modell

I Alternativer -menyen som vises, skriver du inn et navn i tekstboksen. Velg kvalitet: standard, automatisk beskjæring: av og smart tekstur: av (eller lek med disse innstillingene)

Behandling

Skjermen kommer tilbake til Remake ™ dashbordet, og det vil være en boks med fremdriften til modellen din under My Cloud Drive. Etter vår erfaring tar behandlingen omtrent 10 minutter, men det kan virke som om den har sluttet å svare fordi prosentandelen slutter å øke, og etter en stund vil antallet plutselig øke. Du vil motta en e -post fra Autodesk® når behandlingen er fullført.

Når boksen sier Klar til nedlasting, holder du musen over boksen, og en blå nedlastningspil vises. Klikk på den blå pilen og velg hvor du vil lagre modellen.

Modellen lastes deretter ned og vises i Min datamaskin -delen av Remake® -dashbordet. Klikk på den for å åpne den.

Etterbehandling

Bruk navigasjonsverktøyene nederst på skjermen for å finne kroppsmodellen din.

Bruk markeringsverktøyene til å slette uønskede deler av modellen, ved å velge deler og trykke på Slett.

Når du sletter deler, blir den blå sirkelen ved foten av modellen mindre. Hvis sirkelen er større enn en omkrets som omgir modellen, betyr det at det fortsatt er deler som skal slettes.

Hvis modellen er opp ned, går du til kategorien Modellinnstillinger på venstre side av skjermen og følger innstillingene under Set Scene Upright.

For å lage en flat overflate for modellen din, gå til Rediger - Slice & Fill

Hvis du vil se etter hull og reparere, går du til kategorien Analyser og klikker på Detect and Fix Model Issues

Sparer

For å lagre modellen, gå til Eksporter - Eksporter modell.

For å lage en video av modellen din som roterer, gå til Eksporter - Eksporter video.