ОБОРУДОВАНИЕ

Переход на главную

Из каких частей состоит SLS 3д-сканер? Это мультимедийный проектор, который посылает на СО закодированное (структурированное) изображение. В основном, это чередующиеся с разной скоростью чёрно-белые полосы. Вертикальные и (или) горизонтальные. Эти полосы снимают две или одна промышленные камеры, которые часто используются для машинного зрения. Чтобы камеры корректно передавали структуру СО, нужны калибровочные таблицы. За обработку и построение трёхмерной модели, а также за взаимодействие камер и проектора отвечает программа для сканирования.

1.ПРОЕКТОР

В бюджетном сегменте можно выделить два основных типа проекторов: DLP и LCD (и их разновидности 1LCD, 3LCD).  А по источнику света - ламповые, светодиодные (LED) и лазерные. В первую очередь, нас интересуют ламповые и LED проекторы с DLP матрицей. Именно они лучше всего зарекомендовали себя в сканировании. Если совсем просто, то ламповые - яркие и дешёвые, но большие по габаритам и горячие по тепловыделению. Проекторы LED - более тусклые, дорогие, но компактные, удобные и холодные. Если нужно сканировать большие объекты, особенно при достаточно ярком внешнем освещении, или на улице, то ваш выбор - ламповый проектор.

Если будете работать с маленькими и средними объектами сканирования, то лучше всего рассмотреть проектор со светодиодным источником света.

Самыми распространенными проекторами в DIY-сообществе являются проекторы Acer p1500 (ламповый) и LED-проектор pf1500.  Оба они имеют разрешение full HD, но первый (из-за источника света) более, чем в два раза ярче (3000 ANSI-люменов против 1400) и почти в два раза больше по габаритам (и заметно более “прожорлив” по потреблению электричества)! Но кроме этих двух проекторов существует огромное множество других подходящих моделей. Просто именно с них начинались попытки изготовления DIY-сканеров в англоязычном мире. Главное, что нужно держать в уме - чем больше разрешение, тем более тонкими будут линии структурированного подсвета. А, соответственно, более мелкие детали можно будет передать в конечном скане.

Ещё один фактор, отличающий ламповый DLP и LED-DLP - цветовое колесо в первом случае.

Это устройство, представляющее собой многосекционный стеклянный диск и датчик, определяющий положение этих разноцветных секторов (секций). Через колесо проходит сфокусированный свет от лампы и именно за счет вращения этого колеса и создаётся разноцветная картинка. Но из-за того, что колесо быстро вращается, возникают вибрации, в результате которых могут появляться полосы на сканах. С этим тоже можно бороться, но эту особенность нужно учитывать при выборе проектора. Если вас ещё не испугала перспектива борьбы с вибрациями, то читайте дальше. Если нет, то пропускайте следующий абзац.

Так вот, есть способы как колесо удалить. За счёт этого мы получим ещё большую яркость и отсутствие вибраций от него. Но в результате такой ампутации возникнет ещё несколько вытекающих проблем. Во-первых, это достаточно сложно технологически. Если колесо просто отсоединить, то проектор не включится. Надо разрабатывать плату-эмулятор. Если колесо вынести наружу от корпуса, то мы будем иметь дело с быстро вращающимся стеклянным диском, присутствие которого на оборудовании противоречит всем мерам безопасности. Во-вторых, вибрации могут возникать ещё и от кулера, охлаждающего лампу. Нужно искать «бесшумные», хорошо сбалансированные модели таковых. В-третьих, мы уже не сможем пользоваться проектором по его прямому назначению.

В LED-проекторе этого колеса попросту нет. Напомню, для сканирования мелких и средних СО в затенённом помещении этот вариант более, чем подходящий. Но если планируется сканировать автомобили и мотоциклы на открытом воздухе или в хорошо освещённом боксе, то лучше приобретать ламповый проектор. И для таких СО всё-таки больше подходит ручной сканер.

Для SLS сканера важен правильный подбор проектора не только по разрешению и яркости, но и по КПР (коэффициенту проекционного расстояния).

У большинства современных проекторов этот параметр имеет значение 1.1:1 или 1.2:1, что означает ширину проекции в 1 метр с дистанции 1.1м/1.2м (для просмотра кино в маленькой комнате это очень хорошо, но не очень подходит для сканирования). Проекторы с таким КПР годятся, в основном, только для сканирования крупных объектов, потому что маленький предмет (например, монета) по возможности, должен занимать большую часть проекции. А для этого проектор потребуется поставить буквально «в упор» на расстоянии всего 3-4см. Но большинство моделей проекторов не могут сфокусироваться ближе 25-35см. Это следует учитывать, если вы хотите заниматься макро-сканированием. Самые подходящие для создания 3D сканера модели проекторов имеют КПР от 1.4:1 до 2.0:1

Чтобы захватить и передать детализированное изображение, помимо fullHD проектора, нужны камеры с большим разрешением и оптика, способная пропустить через себя достаточное количество света.

2.КАМЕРЫ И ОБЪЕКТИВЫ

От КПР проектора зависит выбор объектива. В идеальном случае, их надо иметь несколько комплектов - для разных дистанций и размеров изделий. Но для начала достаточно правильно подобрать фокусное расстояние и обойтись одним комплектом объективов.

Начинается всё с измерения реального размера проекции от вашего проектора на стене (для удобства - с дистанции в 1м). После этого идём на сайт с оптическим калькулятором (например https://www.beward.ru/calculators/):

выбираем «Формат матрицы» своих камер и «Разрешение (max)», затем меняем тип объектива на «Фиксированный» и «Расстояние до объекта» 1м. Важно знать, что если предполагается ставить камеры перед проектором, то расстояние надо вписывать на ~0.1м меньше (с учётом выноса корпусов камер и соединительных кабелей). На финальной стадии бегунком подбираем фокусное расстояние до тех пор, пока область обзора камер не станет близкой к измеренному ранее размеру области проекции. Рекомендуется выбирать значение фокусного расстояния из наиболее распространённых: 8/12/16/25мм и т.д.

И тут есть несколько очень важных замечаний. В большинстве случаев, используются объективы, рассчитанные на матрицы 2/3” (потому что они дают меньше краевых искажений). Но из-за этого на камерах с меньшим размером матриц область видимости будет немного меньше:

На представленном выше изображении реальная область обзора камер Daheng MER630 с 16мм-объективом ZLKC HM1628MP10, с дистанции 1 метр - 0.29х0.45м (при расчётном 0.33х0.49м). Происходит это из-за того, что объектив рассчитан под матрицу 2/3", а используется с 1/1.8".

3. USB-хабы

К сожалению, производители железа всё чаще экономят на внутренних комплектующих, и мы получаем проблему, когда USB-порты просто не тянут мощных потребителей в 0.5-1А тока в виде камеры. Например, через одну микросхему контроллера производитель может сразу "прогнать" два-три USB3.0 порта и HDMI поток. Если вы столкнулись с такой проблемой, что ваша материнская плата в ПК или ноутбуке не тянет две камеры, то придется использовать дополнительное устройство. Для ПК - это PCI USB3 карточка.

Для ноутбука используется Type-С хаб с портами USB3 (если у вас нет type-c адаптера на ноутбуке,  то это большая проблема). Очень удобно, что через один type-c hub можно запитать сразу две камеры, hdmi-выход на проектор и ключ лицензии. И всё это без внешнего дополнительного питания.