3D сканер
|
Содержание 2
Введение 3
1. Состояние вопроса 5
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 5
1.2. Обзор существующих решений 6
1.3. Определение концепции разрабатываемого устройства 32
2. Схемотехническая часть 37
2.1. Разработка структурной схемы 37
2.2. Разработка электрической принципиальной схемы 39
2.3. Разработка силовой части схемы 41
2.4. Разработка системы управления 47
2.5. Разработка печатного узла 54
3. Разработка конструкции 59
3.1. Разработка каркаса 60
3.2. Разработка корпуса 64
4. Программная часть 68
4.1. Разработка кода 68
4.2. Отладка кода под 3D сканер 79
5. Исследовательская часть 81
5.1. Обработка результатов сканирования 81
5.2. Вывод 3D модели 82
Заключение 84
Список используемой литературы 85
Приложение А Перечень элементов 87
Приложение Б Выходная характеристика датчика расстояния 88
Приложение В Программа 3D сканера
Введение 3
1. Состояние вопроса 5
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 5
1.2. Обзор существующих решений 6
1.3. Определение концепции разрабатываемого устройства 32
2. Схемотехническая часть 37
2.1. Разработка структурной схемы 37
2.2. Разработка электрической принципиальной схемы 39
2.3. Разработка силовой части схемы 41
2.4. Разработка системы управления 47
2.5. Разработка печатного узла 54
3. Разработка конструкции 59
3.1. Разработка каркаса 60
3.2. Разработка корпуса 64
4. Программная часть 68
4.1. Разработка кода 68
4.2. Отладка кода под 3D сканер 79
5. Исследовательская часть 81
5.1. Обработка результатов сканирования 81
5.2. Вывод 3D модели 82
Заключение 84
Список используемой литературы 85
Приложение А Перечень элементов 87
Приложение Б Выходная характеристика датчика расстояния 88
Приложение В Программа 3D сканера
В результате развития технологий получения трехмерных объектов появляются всё больше устройств, позволяющих получать информацию о структуре и геометрии внешнего мира и объектов, из которых он образован. Одним их таких устройств выступает SD-сканер, представляющий собой специальное устройство, которое позволяет получать информацию о форме предметов, путём анализа их физической формы в геометрическом представлении и последующей её оцифровкой.
В дальнейшем полученные данные об объекте в виде трехмерных координат X,Y,Z выводятся в виде облака точек, расположение которых воссоздает форму отсканированного объекта.
Цель SD-сканера состоит в том, чтобы быстро получить необходимую виртуальную модель с геометрией реального физического объекта, без исходного построения, путём пошагового измерения расстояния до объекта с помощью сканирующего устройства (лазера, инфракрасного дальномера, камеры и т.п.) с последующим переводом полученных данных в формат координат X,Y,Z, сборка и воспроизведение которых выведет 3D модель отсканированной детали.
В настоящее время существует проблема создания 3D моделей различных объектов, так как на ручное проектирование трехмерных объектов уходит большое количество умственных и временных затрат и усилий, то возникает потребность в упрощении процесса проектирования. Решить данную проблему позволяет 3D сканер.
На рынке достаточно много современных 3D сканеров, обладающих оптимальными характеристиками для непосредственного сканирования, т.е. возможности которых определяют высокую скорость обработки и преобразования полученной информации в необходимую геометрию, что позволяет сэкономить время, и при этом не потерять производительной способности.
В рамках данной работы предполагается разработать, создать и отладить небольшую недорогую действующую модель 3D сканера на базе микроконтроллера Arduino, способный сканировать небольшие объекты, которые окружают нас в быту, которые можно вывести в трёхмерное пространство и распечатать на 3D принтере. Возможности 3D сканера ограничены его аппаратными составляющими (инфракрасным дальномером, размером стола и высотой установки).
Такая модель может быть использована в качестве демонстрационного образца, показывая возможности 3D сканирования на базе микроконтроллера Arduino, а также для изучения физического процесса сканирования в образовательных целях.
В дальнейшем полученные данные об объекте в виде трехмерных координат X,Y,Z выводятся в виде облака точек, расположение которых воссоздает форму отсканированного объекта.
Цель SD-сканера состоит в том, чтобы быстро получить необходимую виртуальную модель с геометрией реального физического объекта, без исходного построения, путём пошагового измерения расстояния до объекта с помощью сканирующего устройства (лазера, инфракрасного дальномера, камеры и т.п.) с последующим переводом полученных данных в формат координат X,Y,Z, сборка и воспроизведение которых выведет 3D модель отсканированной детали.
В настоящее время существует проблема создания 3D моделей различных объектов, так как на ручное проектирование трехмерных объектов уходит большое количество умственных и временных затрат и усилий, то возникает потребность в упрощении процесса проектирования. Решить данную проблему позволяет 3D сканер.
На рынке достаточно много современных 3D сканеров, обладающих оптимальными характеристиками для непосредственного сканирования, т.е. возможности которых определяют высокую скорость обработки и преобразования полученной информации в необходимую геометрию, что позволяет сэкономить время, и при этом не потерять производительной способности.
В рамках данной работы предполагается разработать, создать и отладить небольшую недорогую действующую модель 3D сканера на базе микроконтроллера Arduino, способный сканировать небольшие объекты, которые окружают нас в быту, которые можно вывести в трёхмерное пространство и распечатать на 3D принтере. Возможности 3D сканера ограничены его аппаратными составляющими (инфракрасным дальномером, размером стола и высотой установки).
Такая модель может быть использована в качестве демонстрационного образца, показывая возможности 3D сканирования на базе микроконтроллера Arduino, а также для изучения физического процесса сканирования в образовательных целях.
В данной бакалаврской работе был разработан действующий макет 3D сканера, способного сканировать миниатюрные физические объекты и выводить информацию об их форме в формате трехмерных координат. Выполнив поставленные задачи, была достигнута основная цель работы.
В первой части работы проведен обзор существующих решений, а также основной концепции и применение 3D сканеров в разных инженерных областях. Было исследовано основное устройство 3D сканеров, проведена их классификация, а также рассмотрены технологии 3D сканирования и физические методы на которых они основываются. В результате анализа известных решений была окончательно определена концепция устройства.
Во второй части была создана структурная схема, иллюстрирующая суть соединения компонентов системы устройства. С её учётом был производен выбор элементной базы, по которой удалось разработать электрическую принципиальную схему устройства. С целью упрощения связи между компонентами схемы, была разработана печатная плата.
В третьей части работы описывается разработка конструкции устройства: несущего каркаса и корпуса, которые сведены в основные этапы её разработки.
В четвертой части приводиться реализация программы управления работой 3D сканера. На данном этапе была написана программа и составлена блок-схема алгоритма, которая графически отражает суть работы программы.
В последней части работы проводились экспериментальные исследования в работе 3D сканера. Были получены результаты сканирования при разрешении 0,5 мм и 1 мм, в котором удалось выяснить, что улучшение детализации происходит при увеличении количества измерений на одну точку, и сокращении длины шага движения по оси Z. А по существу стоит задуматься над аппаратной модернизацией проекта.
В первой части работы проведен обзор существующих решений, а также основной концепции и применение 3D сканеров в разных инженерных областях. Было исследовано основное устройство 3D сканеров, проведена их классификация, а также рассмотрены технологии 3D сканирования и физические методы на которых они основываются. В результате анализа известных решений была окончательно определена концепция устройства.
Во второй части была создана структурная схема, иллюстрирующая суть соединения компонентов системы устройства. С её учётом был производен выбор элементной базы, по которой удалось разработать электрическую принципиальную схему устройства. С целью упрощения связи между компонентами схемы, была разработана печатная плата.
В третьей части работы описывается разработка конструкции устройства: несущего каркаса и корпуса, которые сведены в основные этапы её разработки.
В четвертой части приводиться реализация программы управления работой 3D сканера. На данном этапе была написана программа и составлена блок-схема алгоритма, которая графически отражает суть работы программы.
В последней части работы проводились экспериментальные исследования в работе 3D сканера. Были получены результаты сканирования при разрешении 0,5 мм и 1 мм, в котором удалось выяснить, что улучшение детализации происходит при увеличении количества измерений на одну точку, и сокращении длины шага движения по оси Z. А по существу стоит задуматься над аппаратной модернизацией проекта.
Подобные работы
- Разработка автоматизированного рабочего места оператора 3D-сканера
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2016 - РАЗРАБОТКА БИЗНЕС-ПЛАНА ПО СОЗДАНИЮ ЦИФРОВОЙ ЛАБОРАТОРИИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 3D-ИЗОБРАЖЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ
Дипломные работы, ВКР, бизнес планирование. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2017 - Построение 3D модели по неупорядоченной коллекции изображений
Дипломные работы, ВКР, информатика. Язык работы: Русский. Цена: 4250 р. Год сдачи: 2016 - Оценка точности изготовления деталей на 3d принтере
Бакалаврская работа, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 4930 р. Год сдачи: 2019 - Разработка программного обеспечения для 3D визуализации работы генетического алгоритма
Бакалаврская работа, программирование. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2020 - Построение 3D модели по неупорядоченной коллекции изображений
Магистерская диссертация, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4875 р. Год сдачи: 2016 - ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТОМАТОЛОГИИ
Дипломные работы, ВКР, медицина . Язык работы: Русский. Цена: 4350 р. Год сдачи: 2023 - Разработка проекта узловой сборки и пусконаладки роботизированной ячейки для контроля геометрии деталей с использованием 3-D сканеров (Новосибирский Технический Колледж)
Курсовые работы, технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 600 р. Год сдачи: 2024 - ДИЗАЙН-ПРОЕКТ МОБИЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕДИЦИЯХ
Бакалаврская работа, дизайн. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016