3D -kroppsskanner med Raspberry Pi -kameror: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Denna 3D -skanner är ett samarbetsprojekt på BuildBrighton Makerspace i syfte att göra digital teknik överkomlig för samhällsgrupper. Skannrar används i modeindustrin, för att anpassa kläddesign, i spelindustrin för virtual reality och i gym för att övervaka hälsan. Om de också finns tillgängliga i makerspaces, som ger tillgång till produktionsverktyg, kan det finnas mer potential för social innovation.

Jag ska använda skannern för att hjälpa mig att designa kläder. Till att börja med har jag skurit min modell med hjälp av gratis programvara och laserskärat en klädmakarbock av kartong som är min exakta personliga kroppsform. Därefter planerar jag att se hur kläder ser ut på en 3D -modell i VR, innan jag förbinder mig att göra dem.

Santander gav mig ett bidrag på £ 1000 för att bygga skannern, som ett University of Brighton Digital Award. Vi använde mer än det att prototypera olika alternativ, men som en del av vår designöversikt har vi sett till att den slutliga versionen kan replikeras inom den budgeten. Till det priset kan andra samhällsgrupper kunna samla in pengar för att bygga något liknande.

Observera: Detta projekt använder elnät och kräver kunskap om kabeldragning, så av säkerhetsskäl visar sektionerna om att bygga skannern vad vi gjorde, med en detaljnivå avsedd för referens snarare än kopiering, och avsnitten om kodning och användning av skannern är skriven som "Hur" guider. Det är ett pågående projekt, så jag hoppas kunna ge fullständiga planer för en batteriversion snart. Kolla in min hemsida eller kontakta mig om du vill veta mer.

Av miljöskäl valde vi PLA för 3D -tryckta kontakter och kartongrör för strukturen. Kartong är lätt att omforma om delarna inte passar perfekt, så det är ett utmärkt prototyperingsverktyg och med en diameter på 3 mm är rören starka och styva.

Det var underbart att arbeta med detta samarbetsprojekt. Tack till Arthur Guy för att du skrev koden och andra medlemmar av BuildBrighton som kom och hjälpte till på onsdagskvällar, eller råkade dyka upp när de behövdes.

Materialet för detta projekt var:

27 Raspberry Pi Zero W

27 Raspberry Pi kameramoduler

27 Raspberry Pi nollkamerakablar

27 USB till Micro USB -kablar

20 kartongrör 125 cm långa x 32 mm diameter med en kärna på 29 mm

8 Ändkåpor för rören

PLA 3D -utskriftstråd

8 lock från engångstappar

2 x A3 -ark 3 mm björkplywood i laserkvalitet

230v-12v effektomvandlare (eftersom nätströmmen är 230v i Storbritannien)

12 CRT 5v effektregulatorer

3 x 30 Amp blad säkringar och hållare

Elektrisk kabel

En låda med 2, 3 och 5 hävstångskontakter

50 hylsor

Kabelmodem router

Ethernet -kabel

27 SD -kort (16 GB)

5 mm Enväggigt wellpappkort

2m självhäftande kardborreband

4 x USB -batteri

Verktygen vi använde var:

Apple® -dator (kameraserverprogramvaran har skrivits för Apple® -operativsystemet, men kan också fungera på Linux)

PC -dator eftersom Autodesk Remake ™ slutade ge support för Mac -användare mitt i detta projekt

Internet (trådbundet och trådlöst)

Gratisversionen av Autodesk Remake ™

3d skrivare

Laserskärare

Ferrule crimper

Kabelskärare

Hacka såg och bandsåg

Slipmaskin

Steg 1: Kodning av hallonpis

Detta steg kräver viss kunskap om kodning med Raspberry Pi.

Installera Lite -versionen av Raspbian -operativsystemet på varje Raspberry Pi och aktivera kameran och SSH.

Programvaran, nodejs är förinstallerad på Raspbian, men kan vara en inaktuell version.

Följande kommandon kommer att uppgradera den. Obs! Hyperlänken i den andra kodraden förkortades automatiskt av Instructables®. Hela länken för att kopiera koden hittar du genom att klicka på den.

Uppgradering till nod v7

cd ~ wget https://nodejs.org/dist/v7.9.0/node-v7.9.0-linux-… tar -xvf nod-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz cd nod-v7.9.0-linux -armv6l/ sudo cp -R */ usr/ local/ sudo reboot # Rensa cd ~ rm nod-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r nod-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Uppdatera NPM sudo npm installera -g npm

När nodejs har installerats laddar du upp filerna för klientprogramvaran:

cd ~ git -klon

Installera sedan programvaran med följande kommandon:

cd 3dCamera

npm installera

Testa programvaran genom att köra den med följande kommando:

nod app.js

Håller programvaran igång

Att starta programvaran och hålla den igång är jobbet som 'handledare'. Detta program ser till att kameraprogramvaran alltid körs och installerades med följande kommando:

sudo apt-get install git supervisor

Supervisor installerades sedan med 3D -skannerapplikationen genom att kopiera den medföljande konfigurationsfilen till den slutliga platsen med följande kommando:

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

För att berätta för handledaren att identifiera den nya konfigurationsfilen och börja köra:

sudo supervisorctl omläsning

sudo supervisorctl uppdatera sudo service supervisor starta om

Därefter, när systemet startar, startar "supervisor" kameraprogrammet som automatiskt ansluter till serverprogramvaran.

Extra som tillval

Programvaran kan uppdateras med ett uppdateringskommando inbyggt i webbanvändargränssnittet, ett alternativ är att tvinga fram en uppdatering när Raspberry Pi startar. För att göra detta, ersätt standardstartskriptet med ett som kommer att utföra en uppdatering:

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

Steg 2: Konfigurera kameraservern

Skannerserverprogramvaran är en nodapplikation som kräver nodejs, klienterna kör också nod och ansluter till servern med webbuttag.

Uppstart

Kontrollera att noden körs genom att öppna ett terminalfönster och skriva:

nod -v

Om noden inte är installerad kan den laddas ner från NodeJS.

Ladda ner filerna

Det här förvaret måste laddas ner till en mapp på en dator. Detta kan göras med följande kommando:

git -klon

Installera beroenden

Dessa måste finnas i en ny mapp som innehåller den nedladdade koden:

cd 3dCameraServer

npm installera

Slutligen kör koden

Serverprogrammet bör startas med kommandot nedan, detta startar en websocket -server på port 3000 och en webbserver på port 8080.

nod server.js

Om allt lyckades visas meddelandet "3D -kameraapplyssning på port 8080 och 3000". För att använda programmet, öppna en webbläsare och använd följande URL https:// localhost: 8080/

Använda systemet

Servern använder en fast IP -adress vilket är hur kamerorna vet vart de ska skicka fotona.

Klientprogramvaran förväntar sig att ansluta till en server på IP -adressen 192.168.10.100. Vi använder en dedikerad router med en fast IP -adressallokering, men för att använda skannern utan en skulle det vara nödvändigt att manuellt ställa in denna IP -adress. För att förenkla saker, konfigurera datorns mac -adress på routern så att den automatiskt tilldelas den angivna IP -adressen.

Routern är av kabelmodem (inte en ADSL -router). Detta håller kamerorna inne men tillåter dem också att ansluta till internet för att hämta programuppdateringar. Routerns DHCP -område måste ändras från standardinställningen så att den tilldelar IP -adresser i intervallet 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

När klienterna kommer online visas anslutningsmeddelandena i terminalfönstret och i webbläsarfönstret.

När klienterna har anslutit kan de kommenderas att ta ett foto med hjälp av knappen "Ta foto" i rubriken, som startar fotograferingsprocessen och inom 30 sekunder borde de ha skickat tillbaka bilderna till datorn. Dessa visas i webbläsaren och sparas i en mapp i installationsmappen, genom att söka efter mappen 3dCameraServer.

Koden från GitHub innehåller en förbyggd bild som försöker ansluta till ett wifi-nätverk med namnet 3DScanner. Lösenordet för detta är: poppykalayana.

Steg 3: Laserskärning och 3D -utskrift

Laserskärande Raspberry Pi -fodral

Vi laddade ner filerna nedan och klippte ut:

27 x Pi -fodral med 5 mm enväggig wellpapp. Vi använder inte dubbelväggig kartong eftersom det är mer troligt att det tar eld under lasern.

Anslutningar för rör för 3D -utskrift

Vi 3D -tryckta filerna nedan: 8 x tvärfog 4 x T -korsning

och tog bort stödmaterial med tång och sandpapper vid behov.

Framåt planering för en takförlängning

Denna information är för den mest grundläggande versionen av skannern som fungerade. Den producerar en modell som är lämplig för att göra en klänningstillverkare eller en 3D -utskrift av ett huvud (Autodesk Remake ™ -programvara fyller i huvudkronan där det finns ett gap). Ytterligare kameror i extra lager, eller över tak på takstänger, skulle möjliggöra helkroppsskanning, så för att göra skannern enkel att uppgradera har det övre lagret av de upprättstående stolparna tvärskarvar på plats och korta förlängningspolar med ändlock. 3D -kontakter för att fästa takstolpar finns att ladda ner med de andra skarvarna. Chuck Sommerville har skapat en 6 -spetsig stjärna som kan ändras till att användas för att ansluta polerna på toppen.

Steg 4: Anslutning och testning av hallonpis

För detta steg måste routern vara på och ansluten till internet.

Ansluter datorn till servern

Anslut datorn till wifi kallad 3DCamera Open Terminal Skriv 3Dcamera i prompten och tryck sedan på Retur. Vid nästa prompt skriver du 3Dcamera-start och trycker sedan på Retur Öppna en webbläsare och skriver https:// localhost: 8080/i adressfältet för att öppna instrumentpanelen

Testar hallonpisarna

Anslut kameran till Raspberry Pi med kamerakabeln. Anslut en Raspberry Pi till en 5V strömkälla (t.ex. datorn) med en mikro -USB -kabel Efter några minuter ska Raspberry Pi ansluta till systemet och visas på instrumentpanelen med ett automatiskt tilldelat Marvel -teckennamn. Klicka på 'Ta foto' för att testa om Raspberry Pi fungerar. Kolumnen Status på instrumentpanelen ska indikera när den tar och skickar ett foto och sedan ska fotot visas högst upp på instrumentpanelen. Om det inte fungerar, kontrollera att kameran är korrekt ansluten och det gröna ljuset tänds på Pi, och försök igen.

Fotona sparas automatiskt i en mapp som heter "Bilder", som finns i mappen 3dCameraServer som konfigurerades i ett tidigare steg.

Montering av Raspberry Pi -fodral

Vi limmade ihop de 5 lagerna av kartong Pi -fodral, satte in Raspberry Pi med lager 2, vik kameran på plats på lager 3, som hålls på plats med lager 4 och tryckte igenom linsen på lager 5. Detta upprepades för alla kameror.

Märkning av hallonpis

Från instrumentpanelen ersatte vi Marvel -teckennamnet som tilldelats varje Pi genom att skriva ett nummer i textfältet och sedan trycka på Retur.

Det är användbart att skriva numret på varje Pi för felsökning.

Upprepa denna process för varje Raspberry Pi som tilldelar var och en ett annat nummer

Steg 5: Förbered strukturen och den elektriska kretsen

Förberedelse

Kartongrören skars och förbereddes till följande längder:

6 x 80 cm rör för stolparnas bas med 1,2 cm hål 2 cm upp från ena änden

6 x 40 cm rör för mitten av stolpar

6 x 10 cm rör för stolpar, med lock i ena änden

10 x 125 cm rör för horisontella stänger med 0,5 cm hål i mitten

2 x 125 cm rör för fristående stolpar med kardborreband där Raspberry Pis och batterier kommer

Kabeldragning

Varning: Försök inte med elen om du inte är kvalificerad att göra det. Vi lämnar inte alla detaljer om ledningarna eftersom de är avsedda som ett exempel på hur vi gjorde detta, inte som instruktioner att följa. Misstag kan bränna hallon -pi, orsaka brand eller störa någon!

Tips: Vi hittade att kamerorna längst ner på linjen fungerade inte när vi kopplade ihop dem med tusensköna, så vi kopplade 3 säkringar till 3 separata kretsar från 12V strömförsörjningen med 4 x 5V regulatorer från varje. Var och en av dessa kan driva upp till 3 hallon pi -nollor. Det innebar att vi hade 2 elektriska kablar som körde upp varje stolpe med kapacitet att fästa 6 kablar för kameror. Vi behövde bara 4 för huvud och axlar, men det är användbart att ha extra kapacitet för att lägga till fler kameror för andra ändamål.

Vi klippte bort den stora USB -enheten från slutet av 22 USB -kablar och klippte 6 av dem kortare, till cirka 30 cm. Sedan ignorerade vi några datakablar, fästade vi hylsor i slutet av kraft- och jordledningarna.

Med de korta sladdarna, tryckte vi in ett par hylsor i var och en av de 12 x 3D -tryckta kontakterna tills tråden kom ut från botten.

Vi använde samma teknik med de längre ledningarna och tryckte ett par hylsor genom hålet i mitten av varje horisontell stång tills de dök upp i slutet av röret.

Tillverka och koppla ihop baserna

Vi skär 16 ringar för att passa hålet i mitten av locken på 8 engångstappar med ett 3,2 cm hål i mitten av varje. Pubar i vårt område är glada att ge bort dessa fat och den runda delen kommer till nytta för projekt. Locket kastas vanligtvis, men de gör mycket stabila ställningar.

Vi varmlimmade en ring på toppen och botten av skruvdelen i mitten av ett ölfatlocket, upprepa med ett andra lock. Sedan stod vi en 125 cm stolpe i varje och fäst en kamera nära toppen av varje stolpe med kardborreband

och ytterligare 40 cm under den. Vi kopplade in ett USB -batteri till varje kamera och kopplade batteriet till polen med kardborrebandet där ledningen når.

Basposter

För de andra 6 locken tog vi 2 plywoodringar för varje och varmlimade dem på plats, ovanför och under alla komponenter. I gapet mellan ringarna på var och en var 2 x 5V regulatorer, kablarna och deras kontakter, till vilka vi fäst 2 x 80cm kabel, och satte in båda kablarna genom 1,2 cm hålet och uppåt röret. Alla komponenter monterades tätt runt en basstolpe som vi stod upp i mitten.

De skulle nog se bättre målade ut!

Steg 6: Bygg strukturen och den elektriska kretsen

Vi ordnade 5 av de horisontella rören på golvet för att markera 5 sidor av en sexkant och stod en basstolpe vid varje korsning.

Sedan skapade vi ramen för kamerorna genom att fästa kartongrören på de 3D -tryckta kontakterna, trä de utskjutande trådarna, med hylsor fästa, genom stolparna mot basstolparna och fästa spakens kabelanslutningar högst upp på varje basstolpe innan de fästs delarna av ramen på plats.

Därefter anslöt vi kamerorna till mikro -USB, halvvägs längs varje horisontella stapel. Kartongens Pi -fodral har utformats så att USB -enheten delvis är dold inuti, och den andra delen av USB -enheten kan skjutas något in i kartongröret, så att kameran sitter jämnt, ovanpå stolpen. USB håller den på plats.

Vi kopplade kameror till USB-kablarna i hörnkorsningarna med hjälp av självhäftande kardborreband för att hålla kamerorna på plats.

Sedan placerade vi de fristående upprättstående kamerastavarna på avstånd från varandra tvärs över öppningen.

Slutligen justerade vi kamerorna så att de alla pekar mot mitten.

Det finns en extra kamera om någon slutar fungera.

Steg 7: Ta foton

För att använda skannern, stå eller sitt inne i ramen, mitt i mitten.

Be någon att trycka på "Ta foto" på instrumentpanelen. Alla bilder ska tas samtidigt, men när signalen skickas via wifi har en eller flera ibland en liten fördröjning. Så håll dig stilla några sekunder tills alla bilder har skickats.

Fotona sparas i bildmappen i mappen 3DCameraServer

För tips om hur du tar bra bilder, se den här videon

Steg 8: Bearbeta bilderna till en 3D -modell

Följande instruktioner gäller Autodesk Remake ™ (version 17.25.31). Det är en freemium -produkt, men jag har tyckt att gratisläget är tillräckligt. Här är en lista över fler foto sömmar programvara.

Inställning

Skapa ett Autodesk® -konto

Installera Autodesk Remake ™ på en dator

Förvandla foton till en 3D -modell

Överför foton från Mac -datorn till en dator med ett USB -minne eller ladda upp fotona till Autodesk® molnlagring, kallad A360 Drive, med dina Autodesk® -kontos inloggningsuppgifter.

Öppna Autodesk Remake ™

Klicka på kameraknappen under Skapa 3D

Klicka på Online på popup -skärmen som visas (om du inte har en kraftfull dator som uppfyller minimispecifikationen för att bearbeta offline).

På nästa popup -skärm väljer du Välj foton från: Lokal enhet, om du har överfört foton till datorn via USB eller klickar på A360 Drive om du har laddat upp fotona.

Markera fotona och klicka sedan på Öppna

När alla foton har dykt upp på skärmen klickar du på Skapa modell

I alternativmenyn som visas skriver du ett namn i textrutan. Välj kvalitet: standard, automatisk beskärning: av och smart textur: av (eller leka med dessa inställningar)

Bearbetning

Skärmen återgår till Remake ™ -panelen och det kommer att finnas en ruta med hur din modell går under My Cloud Drive. Enligt vår erfarenhet tar behandlingen cirka 10 minuter, men det kan tyckas att det har slutat svara eftersom procentsatsen kommer att sluta öka, sedan efter ett tag kommer antalet att plötsligt öka. Du kommer att få ett e -postmeddelande från Autodesk® när behandlingen är klar.

När rutan står redo att ladda ner, för musen över rutan och en blå nedladdningspil visas. Klicka på den blå pilen och välj var modellen ska sparas.

Modellen laddas sedan ner och visas i avsnittet Min dator på Remake® -instrumentpanelen. Klicka på den för att öppna den.

Efterbehandling

Använd navigeringsverktygen längst ner på skärmen för att hitta din kroppsmodell.

Använd markeringsverktygen för att radera de oönskade delarna av modellen genom att välja delar och trycka på Ta bort.

När du tar bort delar blir den blå cirkeln vid modellens bas mindre. Om cirkeln är större än en omkrets som omger modellen, betyder det att det fortfarande finns delar som ska raderas.

Om modellen är upp och ner, gå till fliken Modellinställningar till vänster på skärmen och följ inställningarna under Ställ in scenupprätt.

För att göra en plan yta för din modell, gå till Redigera - Skiva och fyll

För att leta efter hål och reparera, gå till fliken Analysera och klicka på Upptäck och åtgärda modellproblem

Sparande

För att spara modellen, gå till Exportera - Exportera modell.

För att skapa en video av din modell som roterar, gå till Exportera - Exportera video.