Pemindai Tubuh 3D Menggunakan Kamera Raspberry Pi: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Pemindai 3D ini adalah proyek kolaboratif di BuildBrighton Makerspace dengan tujuan membuat teknologi digital terjangkau untuk kelompok masyarakat. Pemindai sedang digunakan di industri mode, untuk menyesuaikan desain pakaian, di industri game untuk realitas virtual, dan di gym untuk memantau kesehatan. Jika mereka juga tersedia di ruang pembuat, yang menyediakan akses ke alat untuk produksi, mungkin ada lebih banyak potensi untuk inovasi sosial.

Saya akan menggunakan pemindai untuk membantu saya mendesain pakaian. Untuk memulainya, saya telah mengiris model saya menggunakan perangkat lunak gratis, dan laser memotong boneka penjahit dari karton yang merupakan bentuk tubuh pribadi saya. Selanjutnya, saya berencana untuk melihat seperti apa pakaian pada model 3D di VR, sebelum saya berkomitmen untuk membuatnya.

Santander memberi saya hibah sebesar £1000 untuk membangun pemindai, sebagai Penghargaan Digital Universitas Brighton. Kami menghabiskan lebih dari itu untuk membuat prototipe opsi yang berbeda, tetapi sebagai bagian dari ringkasan desain kami, kami telah memastikan versi final dapat direplikasi dalam anggaran tersebut. Dengan harga itu, kelompok masyarakat lain mungkin bisa mengumpulkan dana untuk membangun sesuatu yang serupa.

Harap diperhatikan: Proyek ini menggunakan listrik utama dan memerlukan pengetahuan tentang kabel, jadi demi keselamatan, bagian tentang membangun pemindai menunjukkan apa yang kami lakukan, dengan tingkat detail yang dimaksudkan untuk referensi daripada menyalin, dan bagian tentang pengkodean dan penggunaan pemindai ditulis sebagai panduan 'Cara'. Ini adalah proyek yang sedang berlangsung, jadi saya berharap dapat memberikan rencana lengkap untuk versi baterai segera. Lihat situs web saya atau hubungi saya jika Anda ingin tahu lebih banyak.

Untuk alasan lingkungan, kami memilih PLA untuk konektor cetak 3D dan tabung karton untuk strukturnya. Karton mudah dibentuk kembali jika bagian-bagiannya tidak pas dengan sempurna, sehingga menjadi alat prototyping yang hebat, dan dengan tebal 3mm, tabungnya kuat dan kaku.

Sungguh luar biasa mengerjakan proyek kolaborasi ini. Terima kasih kepada Arthur Guy karena telah menulis kode dan anggota BuildBrighton lainnya yang datang dan membantu pada Rabu malam, atau kebetulan muncul kapan pun mereka dibutuhkan.

Bahan untuk proyek ini adalah:

27 Raspberry Pi Nol W

27 modul kamera Raspberry Pi

27 kabel kamera nol Raspberry Pi

27 kabel USB ke Micro USB

20 Tabung karton panjang 125cm x diameter 32mm dengan inti berdiameter 29mm

8 Tutup ujung untuk tabung

Filamen pencetakan 3D PLA

8 Tutup dari tong bir sekali pakai

2 x A3 lembar 3mm kayu lapis birch kualitas laser

Konverter daya 230v-12v (karena daya listrik adalah 230v di Inggris)

12 regulator daya CRT 5v

Sekering dan penahan blade 3 x 30 Amp

Kabel listrik

Sekotak konektor kawat tuas 2, 3 dan 5

50 Ferrules

Router modem kabel

kabel Ethernet

27 kartu SD (16GB)

Kartu bergelombang berdinding tunggal 5mm

Velcro® berperekat 2m

4 x paket baterai USB

Alat yang kami gunakan adalah:

Komputer Apple® (perangkat lunak server kamera telah ditulis untuk sistem operasi Apple®, tetapi juga dapat berfungsi di Linux)

Komputer PC karena Autodesk Remake™ berhenti memberikan dukungan untuk pengguna Mac di tengah proyek ini

Internet (berkabel dan nirkabel)

Versi gratis Autodesk Remake™

Pencetak 3D

Pemotong laser

crimper ferrule

Pemotong kabel

Gergaji potong dan gergaji pita

Mesin pengamplasan

Langkah 1: Mengkodekan Raspberry Pis

Langkah ini membutuhkan pengetahuan tentang pengkodean dengan Raspberry Pi.

Instal versi Lite dari sistem operasi Raspbian pada setiap Raspberry Pi dan aktifkan kamera dan SSH.

Perangkat lunaknya, nodejs sudah diinstal sebelumnya di Raspbian, tetapi mungkin versinya sudah kedaluwarsa.

Perintah berikut akan meningkatkannya. Catatan: hyperlink di baris kedua kode dipersingkat secara otomatis oleh Instructables®. Tautan lengkap untuk menyalin kode dapat ditemukan dengan mengkliknya.

Memutakhirkan ke simpul 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 # Rapikan cd ~ rm node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz.gz rm -r node-v7.9.0-linux-armv6l.tar.gz # Perbarui NPM sudo npm install -g npm

Setelah nodejs diinstal, unggah file untuk perangkat lunak klien:

cd ~git clone

Kemudian tinstall perangkat lunak, menggunakan perintah berikut:

cd 3dKamera

instal npm

Uji perangkat lunak dengan menjalankannya menggunakan perintah berikut:

aplikasi simpul.js

Menjaga perangkat lunak tetap berjalan

Memulai perangkat lunak dan menjaganya agar tetap berjalan adalah tugas 'penyelia'. Program ini memastikan perangkat lunak kamera selalu berjalan, dan diinstal menggunakan perintah berikut:

sudo apt-get install git supervisor

Supervisor kemudian diatur dengan aplikasi pemindai 3D dengan menyalin file konfigurasi yang disediakan ke lokasi akhir menggunakan perintah berikut:

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

Untuk memberi tahu supervisor untuk mengidentifikasi file konfigurasi baru dan mulai menjalankan:

sudo supervisorctl baca ulang

Sudo supervisorctl update Sudo service supervisor restart

Setelah itu, setiap kali sistem dinyalakan, 'supervisor' memulai aplikasi kamera yang terhubung ke perangkat lunak server secara otomatis.

Tambahan opsional

Perangkat lunak dapat diperbarui menggunakan perintah pembaruan yang ada di antarmuka pengguna web, alternatifnya adalah memaksa pembaruan setiap kali Raspberry Pi boot. Untuk melakukan ini, ganti skrip startup default dengan skrip yang akan melakukan pembaruan:

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

Langkah 2: Menyiapkan Server Kamera

Perangkat lunak server pemindai adalah aplikasi node yang membutuhkan nodejs, klien juga menjalankan node dan terhubung ke server menggunakan soket web.

Mempersiapkan

Periksa node sedang berjalan dengan membuka jendela Terminal dan mengetik:

simpul -v

Jika node tidak diinstal, itu dapat diunduh dari NodeJS.

Unduh file

Repositori ini perlu diunduh ke folder di komputer. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan perintah berikut:

git clone

Instal dependensi

Ini harus berada di folder baru yang berisi kode yang diunduh:

cd 3dCameraServer

instal npm

Akhirnya jalankan kodenya

Aplikasi server harus dimulai menggunakan perintah di bawah ini, ini akan memulai server websocket pada port 3000 dan server web pada port 8080.

simpul server.js

Jika semuanya berhasil, pesan 'Aplikasi Kamera 3D mendengarkan pada port 8080 dan 3000' akan muncul. Untuk menggunakan aplikasi, buka browser dan gunakan URL berikut

Menggunakan sistem

Server menggunakan alamat IP tetap yang merupakan cara kamera mengetahui ke mana harus mengirim foto.

Perangkat lunak klien mengharapkan untuk terhubung ke server pada alamat IP 192.168.10.100. Kami menggunakan router khusus dengan alokasi alamat IP tetap, tetapi untuk menggunakan pemindai tanpanya, perlu mengatur alamat IP ini secara manual. Untuk mempermudah, atur alamat mac komputer di router sehingga alamat IP yang ditentukan akan secara otomatis ditetapkan.

Router adalah jenis modem kabel (bukan router ADSL). Ini membuat kamera tetap berisi tetapi juga memungkinkan mereka terhubung ke internet untuk mengambil pembaruan perangkat lunak. Rentang DHCP router perlu diubah dari default sehingga akan menetapkan alamat IP dalam rentang 192.168.10.1 - 192.168.10.255.

Saat klien online, pesan koneksi muncul di jendela terminal dan di jendela browser.

Ketika klien telah terhubung mereka dapat diperintahkan untuk mengambil foto dengan menggunakan tombol 'Ambil Foto' di header, yang memulai proses pengambilan foto dan dalam waktu 30 detik mereka semua harus mengirim gambar kembali ke komputer. Ini ditampilkan di browser dan disimpan ke folder di direktori instal, yang terletak dengan mencari folder 3dCameraServer.

Kode yang diambil dari GitHub berisi gambar pra-bangun yang akan mencoba dan terhubung ke jaringan wifi dengan nama 3DScanner. Kata sandi untuk ini adalah: poppykalayana.

Langkah 3: Pemotongan Laser dan Pencetakan 3D

Pemotongan Laser Raspberry Pi Kasus

Kami mengunduh file di bawah ini dan memotong:

27 x Pi Case menggunakan karton bergelombang berdinding tunggal 5mm. Kami tidak menggunakan karton berdinding ganda karena lebih mudah terbakar di bawah laser.

Konektor Tabung Pencetakan 3D

Kami mencetak 3D file di bawah ini: 8 x Cross Joint4 x T Junction

dan menghapus bahan pendukung dengan tang dan amplas jika perlu.

Perencanaan ke Depan untuk Perpanjangan Atap

Info ini untuk versi paling dasar dari pemindai yang berfungsi. Ini menghasilkan model yang cocok untuk membuat boneka pembuat gaun atau untuk pencetakan 3D kepala (perangkat lunak Autodesk Remake™ mengisi bagian atas kepala di mana ada celah). Kamera tambahan di lapisan ekstra, atau di atas palang atap, akan memungkinkan pemindaian seluruh tubuh, sehingga untuk membuat pemindai mudah ditingkatkan, lapisan atas tiang tegak memiliki sambungan silang di tempatnya, dan tiang ekstensi pendek dengan penutup ujung. Konektor 3D untuk memasang tiang atap tersedia untuk diunduh dengan sambungan lainnya. Chuck Sommerville telah menciptakan bintang berujung 6 yang dapat diubah ukurannya untuk digunakan untuk menggabungkan kutub di bagian atas.

Langkah 4: Menghubungkan dan Menguji Raspberry Pis

Untuk langkah ini, router harus hidup dan terhubung ke internet.

Menghubungkan Komputer ke Server

Hubungkan komputer ke wifi yang disebut 3DCamera Open Terminal Pada prompt, ketik 3Dcamera lalu tekan Enter. Pada prompt berikutnya, ketik 3Dcamera-start lalu tekan Enter Buka Browser Web dan ketik https://localhost:8080/ di bilah alamat untuk membuka dasbor

Menguji Pis Raspberry

Menggunakan Kabel Kamera, sambungkan Kamera ke Raspberry Pi. Hubungkan Raspberry Pi ke sumber daya 5V (misalnya komputer) menggunakan kabel micro USB. Setelah beberapa menit, Raspberry Pi akan terhubung ke sistem dan muncul di dasbor dengan nama karakter Marvel yang ditetapkan secara otomatis. Klik 'Ambil Foto' untuk tes apakah Raspberry Pi berfungsi. Kolom Status di dasbor harus menunjukkan saat pengambilan dan pengiriman foto, lalu foto tersebut akan muncul di bagian atas dasbor. Jika tidak berfungsi, periksa apakah kamera terhubung dengan benar dan lampu hijau menyala di Pi, dan coba lagi.

Foto-foto secara otomatis disimpan dalam folder bernama 'Gambar', yang ada di dalam folder 3dCameraServer yang telah diatur pada langkah sebelumnya.

Merakit Casing Raspberry Pi

Kami merekatkan 5 lapisan kotak karton Pi, memasukkan Raspberry Pi dengan lapisan 2, melipat kamera di tempatnya pada lapisan 3, yang ditahan di tempat dengan lapisan 4, dan mendorong lensa melalui lapisan 5. Ini diulang untuk semua kamera.

Memberi label pada Raspberry Pis

Dari dasbor, kami mengganti nama karakter Marvel yang ditetapkan untuk setiap Pi, dengan mengetikkan angka di kolom teks lalu menekan Enter.

Ini berguna untuk menulis nomor pada kasus setiap Pi untuk pemecahan masalah.

Ulangi proses ini untuk setiap Raspberry Pi yang menetapkan masing-masing dengan nomor yang berbeda

Langkah 5: Siapkan Struktur dan Sirkuit Listrik

Persiapan

Tabung karton dipotong dan disiapkan dengan panjang sebagai berikut:

Tabung 6 x 80cm untuk alas tiang tegak dengan lubang 1,2cm naik 2cm dari salah satu ujungnya

6 x 40 cm tabung untuk tengah uprights

6 x 10cm tabung untuk bagian atas uprights, dengan tutup di salah satu ujungnya

Tabung 10 x 125 cm untuk batang horizontal dengan lubang 0,5 cm di tengahnya

2 x 125cm tabung untuk tegak berdiri bebas dengan Velcro di mana Raspberry Pis dan baterai akan digunakan

Pengkabelan

Peringatan: Jangan coba-coba menggunakan listrik kecuali Anda memenuhi syarat untuk melakukannya. Kami tidak memberikan semua detail tentang pengkabelan karena itu dimaksudkan sebagai contoh bagaimana kami melakukan ini, bukan sebagai instruksi untuk diikuti. Kesalahan bisa membakar raspberry pi, menyebabkan kebakaran atau menyetrum seseorang!

Tip: Kami menemukan kamera terjauh di telepon tidak berfungsi saat kami menghubungkannya bersama-sama, jadi kami menghubungkan 3 sekering ke 3 sirkuit terpisah dari catu daya 12V dengan regulator 4 x 5V yang berasal dari masing-masing. Masing-masing dapat memberi daya hingga 3 nol raspberry pi. Itu berarti kami memiliki 2 kabel listrik di setiap tiang dengan kapasitas untuk memasang 6 kabel untuk kamera. Kami hanya membutuhkan 4 untuk kepala dan bahu, tetapi ada gunanya memiliki kapasitas ekstra untuk menambahkan lebih banyak kamera untuk tujuan lain.

Kami memotong USB besar dari ujung 22 kabel USB dan memotong 6 di antaranya lebih pendek, menjadi sekitar 30cm. Kemudian, mengabaikan kabel data apa pun, kami memasang ferrules ke ujung kabel daya dan ground.

Mengambil lead pendek, kami mendorong sepasang ferrules ke masing-masing konektor cetak 12 x 3D sampai kabel keluar dari ujung bawah.

Kami menggunakan teknik yang sama dengan lead yang lebih panjang, mendorong sepasang ferrule melalui lubang di tengah setiap batang horizontal sampai muncul di ujung tabung.

Membuat dan memasang kabel pangkalan

Kami memotong 16 cincin agar sesuai dengan lubang di tengah tutup 8 tong bir sekali pakai, dengan lubang 3,2 cm di tengah masing-masing. Pub di daerah kami dengan senang hati memberikan tong-tong ini dan bagian bundarnya berguna untuk proyek. Tutupnya biasanya dibuang, tetapi mereka membuat dudukan yang sangat stabil.

Kami menempelkan cincin panas ke bagian atas dan bawah bagian sekrup di tengah tutup tong bir, ulangi dengan tutup kedua. Kemudian kami memasang tiang 125cm di masing-masing tiang dan memasang kamera di dekat bagian atas setiap tiang dengan Velcro®

dan 40 cm di bawahnya. Kami memasang paket baterai USB ke setiap kamera dan memasang baterai ke tiang dengan Velcro® di mana ujungnya mencapai.

Pos Dasar

Untuk 6 tutup lainnya, kami mengambil 2 cincin kayu lapis untuk masing-masing dan merekatkannya dengan panas di tempatnya, di atas dan di bawah semua komponen. Di celah antara cincin masing-masing adalah regulator 2 x 5V, kabel dan konektornya, yang kami pasang kabel 2 x 80cm, dan masukkan kedua kabel melalui lubang 1,2cm dan ke atas tabung. Semua komponen dipasang pas di sekitar tiang dasar yang kami berdiri di tengah.

Mereka mungkin akan terlihat lebih baik dicat!

Langkah 6: Bangun Struktur dan Sirkuit Listrik

Kami mengatur 5 tabung horizontal di lantai untuk menandai 5 sisi segi enam dan memasang tiang dasar di setiap persimpangan.

Kemudian kami membuat bingkai untuk kamera dengan menempelkan tabung karton ke konektor cetak 3D, memasang kabel yang menonjol, dengan ferrules terpasang, melalui kutub menuju tiang dasar dan memasang konektor kawat tuas di bagian atas setiap tiang dasar sebelum mengamankan bagian-bagian bingkai di tempatnya.

Selanjutnya, kami menghubungkan kamera ke micro USB, di tengah setiap bilah horizontal. Kotak Pi karton telah dirancang sehingga USB sebagian tersembunyi di dalam, dan bagian lain dari USB dapat didorong sedikit ke dalam tabung karton, sehingga kamera duduk rata, di atas tiang. USB menahannya pada posisinya.

Kami menghubungkan kamera ke kabel USB di persimpangan sudut, menggunakan Velcro berperekat, untuk menahan kamera di tempatnya.

Kemudian kami menempatkan tiang kamera tegak berdiri bebas dengan jarak yang sama di seberang bukaan.

Terakhir, kami menyesuaikan kamera untuk memastikan semuanya mengarah ke tengah.

Ada satu kamera cadangan jika ada yang berhenti bekerja.

Langkah 7: Ambil Foto

Untuk menggunakan pemindai, berdiri atau duduk di dalam bingkai, tepat di tengah.

Minta seseorang untuk menekan 'Ambil Foto' di dasbor. Semua foto harus diambil pada saat yang sama, tetapi karena sinyal dikirim melalui wifi, terkadang satu atau lebih memiliki sedikit penundaan. Jadi diamlah selama beberapa detik sampai semua foto terkirim.

Foto-foto akan disimpan di folder gambar di folder 3DCameraServer

Untuk tips mengambil foto yang bagus lihat video ini

Langkah 8: Proses Foto Menjadi Model 3D

Petunjuk berikut adalah untuk Autodesk Remake™ (versi 17.25.31). Ini adalah produk freemium, tetapi menurut saya mode gratis sudah cukup. Berikut daftar perangkat lunak penjahit foto lainnya.

Pengaturan

Buat akun Autodesk®

Instal Autodesk Remake™ di komputer PC

Mengubah Foto menjadi Model 3D

Transfer foto dari komputer Mac ke PC, dengan menggunakan stik USB atau mengunggah foto ke penyimpanan cloud Autodesk®, yang disebut Drive A360, menggunakan detail login akun Autodesk® Anda.

Buka Autodesk Remake™

Klik tombol kamera di bawah Buat 3D

Pada layar pop-up yang muncul, klik Online (kecuali Anda memiliki komputer canggih yang memenuhi spesifikasi minimum untuk memproses offline).

Pada layar pop up berikutnya pilih Select photos from: Local Drive, jika Anda telah mentransfer foto ke PC dengan USB atau klik A360 Drive jika Anda telah mengunggah foto.

Pilih foto dan kemudian klik Buka

Ketika semua foto telah muncul di layar, klik Buat Model

Di menu Opsi yang muncul, ketik nama di kotak teks. Pilih Kualitas: Standar, Pangkas Otomatis: Mati dan Tekstur Cerdas: Mati (atau bermain-main dengan pengaturan ini)

Pengolahan

Layar akan kembali ke dasbor Remake™ dan akan ada kotak dengan kemajuan model Anda di bawah My Cloud Drive. Dalam pengalaman kami, pemrosesan memakan waktu sekitar 10 menit, tetapi sepertinya berhenti merespons karena persentasenya akan berhenti meningkat, kemudian, setelah beberapa saat, jumlahnya akan meningkat secara tiba-tiba. Anda akan menerima email dari Autodesk® saat pemrosesan selesai.

Ketika kotak bertuliskan Ready to Download, arahkan mouse Anda ke atas kotak dan panah unduhan biru akan muncul. Klik panah biru dan pilih tempat menyimpan model.

Model kemudian akan diunduh dan muncul di bagian Komputer Saya pada dasbor Remake®. Klik untuk membukanya.

Pengolahan pasca

Gunakan alat navigasi di bagian bawah layar untuk menemukan model tubuh Anda.

Gunakan alat seleksi untuk menghapus bagian model yang tidak diinginkan, dengan memilih bagian dan menekan Delete.

Saat Anda menghapus bagian, lingkaran biru di dasar model akan mengecil. Jika lingkaran lebih besar dari keliling yang mengelilingi model, itu berarti masih ada bagian yang harus dihapus.

Jika modelnya terbalik, buka tab Model Settings di sisi kiri layar dan ikuti pengaturan di bawah Set Scene Upright.

Untuk membuat permukaan datar untuk model Anda, buka Edit - Iris & Isi

Untuk memeriksa lubang dan perbaikan, buka tab Analisis dan klik Deteksi dan Perbaiki Masalah Model

Penghematan

Untuk menyimpan model, buka Ekspor - Ekspor Model.

Untuk membuat video model Anda berputar, buka Ekspor - Ekspor Video.