هنگام خرید 3DScanner اغلب افراد وسوسه می شوند که گران ترین محصول را نسبت به بودجۀ خود تهیه کنند. با این حال، این امر آنقدرها هم که فکر می کنید ساده نیست؛ دقت اسکن سه بعدی نهایتا به کیفیت نرم افزاری وابسته است و با توجه به پیچیدگی هندسه مدل، حتما ویرایش فایل و باز طراحی لازم خواهد بود. بنابراین فقط به دلیل اینکه یک برنامه دارای امکانات گسترده و بسیار زیادی است، به این معنی نیست که بهترین عملکرد را خواهد داشت. در واقع، معمولا برعکس است؛ وقتی فناوری 3DScan برای استفادۀ بصری ساده سازی شده باشد، یعنی در پیچیده ترین حالت خود قرار دارد. اینجاست که اسکن و نرم افزار منبع باز (Open Source 3D Scanner) گزینۀ خوبی محسوب می شود.
منبع باز به این معنی است که نرم افزار برای دانلود و استفاده رایگان است و می توانید همۀ کدها را بسته به نیازتان تغییر دهید. اسکن سه بعدی و نرم افزار منبع باز هر دو بخشی از جامعۀ کیت مونتاژی «خودت انجام بده» یا همان DIY: Do It Yourself هستند که موفقیت در آنها با دریافت سود مالی سنجیده نمی شود. بنابراین، طبیعتاً برای یکدیگر مناسب هستند.
نرم افزار اسکن سه بعدی منبع باز این امکان را به شما می دهد که فرایند فکری سازندگان را ببینید، نظر بدهید و در گفتگویی شرکت کنید که شاید جرقه ای برای پیشرفت و تکامل باشد. با توجه به گرانی دلار در کشور، خرید اسکنر3بعدی سطح متوسط برندهای خارجی چند صد میلیون تومان خرج خواهد داشت که منطقی نیست (اگر خود این سازندگان، ایران را تحریم نکرده باشند)؛ شاید با مونتاژ یک اسکنر منبع باز و ارتقاء کیفی آن با توجه به نیازتان، هزینه بسیار کمتری متحمل شوید.
بیایید ابتدا با نحوۀ عملکرد فناوری اسکن سه بعدی شروع کنیم و سپس به بررسی پروژه ها می پردازیم تا شما هم بتوانید اسکن سه بعدی دلخواهتان را شروع کنید.
Open-Source 3D Scanner Projects
واقعی یا مجازی
اسکن سه بعدی یکی از اعضای تکمیلی خانوادۀ تولید افزایشی (3DPrinting) است و به شما امکان می دهد که مدلهایی را از اشیاء و فضاهای واقعی بدون نیاز به دانستن مشخصاتِ طراحی آنها بسازید (بسیار کاربردی در مهندسی معکوس). اسکنر سه بعدی اندازه گیری را برای شما انجام می دهد، بنابراین این بار از روی دوش شما برداشته می شود. فناوری 3DScan در طیف گسترده ای از صنایع و سرگرمیها استفاده می شود، زیرا روشی بی دردسر برای بازتولید اشیای3بعدی است.
اگر با اسکنرها آشنایی ندارید، می توانید آنها را بعنوان دوربین های فیلمبرداری پیشرفته در نظر بگیرید. آنها با استفاده از تکنیکهای مختلف، نور را از اشیاء سه بعدی دریافت می کنند تا نقشۀ دیجیتالی سه بعدی آنها را بسازند. بدون تردید، بسیاری از اسکنرهای حرفه ای میتوانند این کار را انجام دهند، اما در کمال تعجب، می توانید این کار را با تلفن یا کینِکت (حسگر حرکتی مایکروسافت) کنسول ایکس‌باکس 360 نیز انجام دهید (بوسیله اپلیکیشنهای اسکن موبایلی یا ویندوزی و دوربین قوی؛ اگرچه قطعا کیفیت یک اسکنر حرفه را نخواهید داشت). پس از تکمیل نقشه، نرم افزار مناسب به شما کمک می کند تا نسخه ای از طرحِ شیِء اسکن شده ایجاد کنید. در این نرم افزار می توانید طرح را تقریبا مشابه نسخۀ اصلی ایجاد کنید یا تغییراتی را در جزئیات آن رقم بزنید.
گزینه های نرم افزاری متعددی برای اسکنرهای سه بعدی منبع باز وجود دارد. برخی از این اسکنرها از نرم افزار مخصوص خود برای کنترل و کالیبراسیون استفاده می کنند، در حالی که برخی دیگر از نرم افزارهای تصویرسنجی (فتوگرامتری) بهره می برند که بصورت رایگان و آنلاین در دسترس هستند. همۀ این نرم افزارها، که برای اسکنرهای مختلف و با کاربردهای مختلف طراحی شده اند، یک چیز مشترک دارند- همۀ آنها رایگان و کاملاً منبع باز هستند.
در این مطلب، ما بهترین اسکنرهای3بعدی منبع باز را گردآوری کرده ایم. با این حال، پیش از اینکه به آنها بپردازیم و بهترین مدل را برای خود تعیین کنید، ذکر چند نکته حائز اهمیت است.
ملاحظات هنگام انتخاب اسکنر سه بعدی اوپن سورس
با توجه به وجود پروژه های بی‌شمار و گزینه های زیاد قابل خرید، باید بدانیم کدام جنبه ها باعث می شوند که یک اسکنر سه بعدی عالی و کارآمد باشد.
- منبع باز: اطلاعات و فایل های کامل اسکنر در دسترس همگان است و به شما اجازه می دهد که براحتی طرح، قطعات و اجزای آن را مطالعه یا اصلاح کنید و آنها را بدون محدودیت بصورت آنلاین به اشتراک بگذارید. حتی نرم افزار اسکن و پردازش تصویر نیز میتواند رایگان، قابل تغییر و در دسترس باشد.
- اجزایی با منبع آسان: شما باید بتوانید تمام اجزای مورد نیاز اسکنر را خریداری کنید تا بهترین نتایج را بدست آورید، چه بصورت یک کیت الکترونیکی کامل و چه بصورت قطعات جداگانه.
- مستندات و پشتیبانی: پروژه ساخت باید دارای اسناد در دسترس و مربوطه باشند که بتوان بسادگی آنها را پیگیری کرد و همچنین جامعۀ پشتیبانی خوبی داشته باشند. بدین ترتیب، اگر با جنبۀ خاصی از اسکنر مشکل دارید، می توانید راهکارها یا راهنمایی های مورد نیاز را بیابید.
- سهولت استفاده: مونتاژ و عملکرد باید راحت قابل درک بوده و شرایط استفاده از اسکنر و نرم افزار آن باید شامل راهنماهای کمکی، مستندات و آموزش های ساده ای باشد.
با در نظر گرفتن ملاحظات فوق، بیایید به گزینه های درون فهرست بپردازیم.
خرید یا مونتاژ اسکنر سه بعدی؟
همۀ اسکنرهای این فهرست به شما امکان می دهند که کیتهای موجود را بخرید، قطعات لازم را با پرینت3بعدی یا برش لیزری تولید نمایید و خودتان آنها را با اجزای کلیدی مونتاژ کنید. حتی اگر کیت ها را نخرید، راهنماها و آموزش های خوبی برای کمک به راه اندازی و کار با اسکنر وجود دارد.
توجه داشته باشید که تکمیل این پروژه ها فقط منحصر به پرینت3بعدی قطعات بدنه نیستند و لازم است مهارت پایه ای در پیکربندی نرم افزاری و سخت افزاری هر کیت و ارزیابی خرید لوازم الکترونیک مکانیک جانبی را داشته باشید.
اسکنر3بعدی BQ Ciclop:
اگر یک پرینتر سه بعدی دارید و نمی خواهید هزینه های ساخت را بپردازید و قصد دارید خودتان اسکنری برای خود سرهم کنید، BQ Ciclip گزینۀ مناسب شماست.
سازنده این اسکنر منبع باز، طرح های مربوط به چاپ بدنه را در دسترس قرار داده است:
(https://www.dropbox.com/sh/58ooxy4kujjw28l/AAAYBIn65zsbVBPMmpNbrSGFa?dl=0)
می توانید اسکنر را طوری تغییر دهید که هر مدار الکترونیکی خریداری شده ای را در خود جای دهد. بعلاوه، BQ نرم افزار منبع باز خود را برای Ciclop در GitHub در دسترس قرار داده است که نام آن Horus است و سخت فزار و نرم افزار را یکپارچه می کند.
کامپیوتر داخلی Raspberry Pi به شما امکان می دهد که از اتصال وای‌فای، دوربین کیفیت بالا و پیشرفت های جهشی آخرین مدل FabScan بهره ببرید. این اسکنر که محصول واقعی همکاری افراد است، بخشهای متنوعی در انجمن های FabScan دارد که به ساخت، استفاده و تنظیمات بهینۀ آن اختصاص دارند.
- سازنده: Mario Lukas
- صفحۀ پروژه: Hackaday
- اجزای اصلی: قاب MDF، Raspberry Pi و ماژول دوربین، ماژول لیزر، موتور استپر
- قیمت کیت: 200 دلار
باید بدانید که مونتاژ Ciclop به شکل اصلاح نشده دشوار است و خرید کل کیت می تواند کمی گران باشد. بنابراین، بهتر است فقط اجزای الکترونیکی را تهیه کنید و طراحی را خودتان انجام دهید تا آنها را درون خود جا دهد. سپس می توانید از وضوح لایۀ 0.3 تا 0.5 میلیمتری آن بهره ببرید.
امکان خرید کل کیت، شامل قطعات پرینت سه بعدی به همراه اجزای ضروری مانند لیزر، برد کنترلر، داریور اِستِپر، موتور استپر، سیم، کابل و منبع تغذیه نیز وجود دارد.
- سازنده: BQEducacion
- صفحۀ پروژه: GitHub، Thingiverse
- اجزای کلیدی: کیت BQ Ciclop یا اجزای چاپ سه بعدی، لیزرها، دوربین، برد کنترلر، درایور و موتور استپر
- قیمت کیت: 160 دلار
اسکنر3بعدی OpenScan Classic:
OpenScan Classic نسخۀ دوم اسکنر سه بعدی OpenScan است و دستگاهی همه کاره محسوب می شود، زیرا می توانید از هر دوربینی مانند دوربین Raspberry Pi، Arducam، تلفن هوشمند یا دوربین دیجیتال استفاده کنید.
این محصول از دو موتور برای چرخاندن جسم استفاده می کند، در حالی که دوربین شما با حجم اسکن کامل 180x180x180 میلیمتر تصاویر را از همۀ جهات می گیرد. برای پردازش تصاویر می توانید از هر نرم افزار تصویرسنجی بهره بگیرید یا از نرم افزار مخصوص خود OpenScan بنام OpenScanCloud استفاده کنید.
برای ساخت اسکنر، می توانید تمام فایل های چاپ سه بعدی، فهرست متریال ها و مستندات مربوطه را در OpenScan پیدا کنید. اگر نمی خواهید مشکل تأمین همۀ اجزا را تحمل کنید، می توانید کیت کامل را بخرید یا آن را سفارشی سازی کنید تا فقط سخت افزار مورد نیاز شما را شامل شود. کیت پایه اصلی شامل Pi Shield، یک ماژول Ringlight، یک موتور و یک منبع تغذیه است، در حالی که Raspberry Pi، قطعات چاپ سه بعدی و دوربین اختیاری هستند.
در آخرین بروزرسانی این اسکنر، نسخۀ Raspberry Pi ارائه شده که شامل Pi Shield می شود و تعداد زیادی قابلیت جدید مانند رابط کاربری مبتنی بر مرورگر را اضافه کرده است.
- سازنده: OpenScan
- صفحۀ پروژه: OpenScan، Thingiverse، Printables
- اجزای اصلی: Raspberry Pi 3B+ or 4، دوربین Raspberry Pi (Arducam، گوشی هوشمند یا دوربین دیجیتال هم کارایی دارد)، Pi Shield، درایور و موتور استپر
- قیمت کیت: 100 دلار
اسکنر اوپن سورس FabScan Pi:
آخرین نسخه از پروژه منبع باز FabScan؛ این پروژه بعنوان پایان نامۀ کارشناسی فرانسیس اِنگلِمان شروع شد و از آن زمان کاربران در حال بهبود آن هستند.
در صفحۀ پروژه می توانید دستورالعمل های کامل ساخت FabScan Pi را به صورت رایگان پیدا کنید، اما نیازی به پایبندی کامل به آنها نیست. می توانید آزادانه طراحی و ساخت آنرا بهبود ببخشید. همچنین، می توانید قطعات برش لیزری را (برای صرفه جویی در زمان) بخرید یا یک کیت از پیش ساخته شامل Raspberry Pi، دوربین Raspberry Pi، FabScan HAT، لیزر، موتور و درایور استپر را تهیه نمایید.
اسکنر OpenScan Mini:
محصولی دیگر از OpenScan است که سخت افزاری مشابه OpenScan Classic دارد. تفاوت عمدۀ آن در طراحی جمع و جور و حجم اسکن کوچکتر 80x80x80 میلیمتر است که آنرا برای اشیاء و مدل های کوچکتر ایده‌آل می کند.
فایلهای پرینت، لیست اجزا و مستندات کامل را در OpenScan پیدا میشوند. می توانید آن را خودتان بسازید یا کیت قابل انتخابی را خریداری کنید که به شما امکان می دهد کل کیت یا فقط قطعات و سخت افزار مورد نیازتان را بخرید. این کیت شامل برخی از اجزای ضروری مانند منبع تغذیه، موتور و برخی قطعات کوچک است. شما می توانید Raspberry Pi، دوربین، ماژول پلاریزه و بخش های چاپ سه بعدی را بصورت اختیاری به کیت اضافه کنید.
با توجه به وجود Raspberry Pi در Mini، می توانید از دوربین Pi یا Arducam بهره ببرید. اما متاسفانه نمی توانید از گوشی هوشمندتان برای ثبت تصاویر استفاده کنید.
همچنین می توانید آموزش مربوط به نحوۀ اسکن کردن با OpenScan Mini و OpenScanCloud (Photogrammetry web API) را ببینید:
youtube.com/watch?v=IavDYm0I0MY
- سازنده: OpenScan
- صفحۀ پروژه: OpenScan، Printables
- اجزای اصلی: Raspberry Pi 3B+ or 4، دوربین Raspberry Pi یا Arducam، Pi Shield، موتور و درایور استپر
- قیمت کیت: 100 دلار
مطلب مرتبط: پروژه های اوپن سورس دستگاههای فیلامنت ساز >>
پروژهای اسکنر3بعدی ارزان DIY
مدلهای زیر، پروژه های بزرگ DIY یا «خودت انجام بده» هستند که تعدادی اسکنر منبع باز منحصر به فرد و جالب در میان آنها هست (ساخت این محصولات برایتان کم هزینه تر از مدلهای فوق خواهد بود). برخی از آنها می توانند اجسامی به کوچکی مورچه را اسکن کنند و برخی دیگر قابلیت اسکن جسمی به اندازۀ حجم خودشان را دارند.
Turntable (میزِ گردان)
سازندۀ این میز گردان آنرا ویژۀ افرادی طراحی کرده که می خواهند همه چیز را خودشان بسازند و سرهم کنند، چون این دستگاه از تلفن همراه بعنوان دوربین اسکنر سه بعدی استفاده می کند. همچنین، از تصویرسنجی (فتوگرامتری) به جای مثلث‌بندی بهره می برد، به این معنی که یک سری عکس از جسم در شرایط نوری مختلف می گیرد.
ابتدا باید گوشی خود را روی حالت دروبین قرار دهید و آنرا روی یک سه پایه بگذارید، سپس جسم مورد نظر را روی میز گردان قرار داده و آن را بصورت دستی بچرخانید تا گوشی هوشمند شما از زوایای مختلف جسم عکس بگیرد.
گوشی شما می تواند این عکس ها را با کمک Regard3D به زبان قابل شناسایی برای برنامه های اسکن سه بعدی تبدیل کند. تعداد زیادی برنامۀ اسکن وجود دارد، اما Regard3D یک از معدود برنامه هایی است که رایگان و منبع باز باقی مانده است، بنابراین ما این ترکیب را به کسانی توصیه می کنیم که می خواهند گوشی هوشمند خود را به یک 3DScanner نسبتا کارآمد تبدیل کنند (موبایل باید از یک دوربین قوی و سخت افزار مناسب پردازش گرافیک بهره مند باشد).
بهترین بخش میز گردان این است که به جز مخارج پرینت3بعدی قطعات پلاستیک، هزینۀ دیگری نباید بپردازید.
- سازنده: Rene
- صفحۀ پروژه: Printables
- اجزای اصلی: گوشی هوشمند، اجزای چاپ سه بعدی، پیچ و مهره
Atlas 3D Murobo:
یک اسکنر سه بعدی منبع باز با سرمایه‌گذاری جمعی است که از Raspberry Pi برای گشودن راه خود به سمت پیشرفت بهره می برد. برای ساخت این اسکنر باید قطعات را چاپ و سپس مونتاژ کنید، اما نگران نباشید، Murobo انجمنی عالی برای کمک به شما در هر مرحله دارد:
http://www.soliforum.com/forum/29/atlas-3d-freelss
این اسکنر از مثلث‌بندی لیزری برای اسکن استفاده می کند، یعنی لیزر بر روی جسم می تابد و بازتاب نور را در لنز دوربین ثبت می کند. این ترکیبی عالی از یک فناوری حرفه ای است که در یک قاب دست‌ساز قرار گرفته است.
در نهایت، می توانید داده را به هر نرم افزاری بفرستید، بنابراین Atlas 3D راهی عالی برای ورود به دنیای اسکنرهای سه بعدی منبع باز است.
- سازنده: Murobo
- صفحۀ پروژه: Thingiverse، Murobo
- اجزای اصلی: Raspberry Pi و ماژول دوربین، آداپتور وای‌فای، ماژول لیزر و موتور استپر
CT Scan Ciclop
CowTech (CT) Ciclop یک کیت اسکنر خودساز است که برای اولین بار در کیک‌استارتر معرفی شد و قرار بود مشابه نسخۀ BQ Ciclop باشد اما تغییراتی در طراحی و ساخت آن صورت گرفته است. این محصول، اختراع جدیدی نیست و شامل ویژگیهایی بهبود یافته ای است که در محصول قدیمی BQ وجود ندارد؛ مانند قطعات برش لیزری (علاوه بر قطعات پرینتی) و نگهدارنده های لیزری متحرک، که ظاهر تمیزتر و قوی‌تری به آن می بخشد.
از این گذشته، CT همانند BQ از نرم افزار Horus برای اسکن استفاده می کند، اما شما این آزادی را دارید که از هر نرم افزار رایگان و منبع باز دیگری برای پردازش تصاویر خود بهره ببرید.
- سازنده: CowTech
- صفحۀ پروژه: Thingiverse
- اجزای اصلی: کیت اسکنر سه بعدی BQ Ciclop و اجزای چاپ سه بعدی CowTech
AAScan:
یک 3DScanner ساده مبتنی بر Arduino است و می تواند از هر دستگاه اندرویدی برای اسکن اشیاء استفاده کند. تنها کاری که باید انجام دهید این است که مدل خود را روی صفحۀ اسکن گذاشته و اجازه دهید اسکنر جادوی خود را انجام دهد!
ساختار و اجزای AAScan ساده است. می توانید تمام اطلاعات مربوطه را در Thingiverse پیدا کنید و در کمترین زمان همه چیز را سرهم نمایید. از طرف دیگر، می توانید راهنمای جامع دکتر پیتر اِل. فالینگهام را برای راه اندازی اسکنر دنبال کنید، که قابلیت های AAScan را نیز معرفی می کند:
- peterfalkingham.com/2020/03/07/automating-photogrammetry-3d-printing-an-arduino-and-an-android-phone
- peterfalkingham.com
در نهایت، برای استفادۀ بهینه از اسکنر می توانید از Meshroom، که یک نرم افزار تصویرسنجی منبع باز برای پردازش تمام تصاویر و ایجاد مدل های سه بعدی است، بهره ببرید.
- سازنده: QLRO
- صفحۀ پروژه: Thingiverse، GitHub
- اجزای اصلی: گوشی اندروید، Arduino Uno، موتور و درایور استپر
scAnt Open Source 3D Scanner:
اسکن و ایجاد یک مدل عالی از اشیاء کوچک می تواند دردسرساز باشد، اما با استفاده از این اسکنر مخصوص اشیاء کوچک می توانید هر چیز کوچکی، بویژه حشرات را بخوبی مدلسازی کنید؛ اصلا به همین دلیل است که نام آن را scAnt گذاشته اند، یعنی ترکیب اسکن و مورچه!
در ابتدا، سازندگان از دوبین FLIR Blackfly (flir.co.uk/products/blackfly-s-usb3) برای اسکن حشرات استفاده می کردند، اما می توانید آنرا با دوربین DSLR جایگزین کنید. برای انجام این کار، باید از digiCamControl و رابط کاربری گرافیکی scAnt استفاده کنید که به شما امکان کنترل اسکنر را از طریق رایانه و همچنین Meshroom برای تصویرسنجی می دهد. همۀ این نرم افزارها بدون سخت افزار ناقص هستند. برای ساخت اسکنر خود، به چند قطعه چاپ سه بعدی و برش لیزری به همراه لوازم الکترونیکی ضروری نیاز دارید- می توانید لیست کامل اجزا را در Thingiverse ببینید.
سازندگان، مجموعه خوبی از مدلهای دیجیتالی حشرات مختلف را بارگذاری کرده اند که همگی با استفاده از scAnt اسکن شده اند تا تصور روشنی دربارۀ عملکرد این دستگاه داشته باشید:
drive.google.com/drive/folders/1tOQNlgwK0R1XDCHXLydBK3w5WOIPZCYm
- سازنده: EvoBioMech
- صفحۀ پروژه: Thingiverse، GitHub
- اجزای اصلی: دوربین DSLR، ال‌ای‌دی، موتور و درایور استپر Pololu USB
اسکنر CT رومیزی:
سازندۀ پروژه jbumstead از منابع و پروژه های زیادی الهام گرفته تا اسکنر توموگرافی رایانه ای (سی‌تی اسکن) خود را بسازد که با استفاده از مدار Arduino کار می کند.
این اسکنر، برخلاف دیگر اسکنر های سی‌تی که از اشعۀ ایکس استفاده می کنند، از تکنیکی به نام «سی تی اپتیکال» بهره می برد (en.wikipedia.org/wiki/Optical_coherence_tomography) که اجزای اصلی آن یک دوربین DSLR و یک نوار LED است. با این حال، این تکنیک فقط برای اشیاء نیمه شفاف بخوبی کار می کند. برای اشیاء دیگر، می توانید از ثبت و اسکن سه بعدی جسم با استفاده از فتوگرامتری یا تصویرسنجی بهره ببرید.
برای این پروژه یک راهنمای جامع در Instructables وجود دارد که چگونگی نصب محفظۀ نور، پایۀ دوربین، مونتاژ همۀ اجزا و نحوۀ اسکن اشیاء را نشان می دهد.
وقتی اسکنر رومیزی شما آماده شد، می توانید از نرم افزار MatLab برای پردازش تصاویر خام سی‌تی اسکن یا از برنامه Metashape برای تصویرسنجی استفاده کنید. برای آشنایی بهتر با قابلیتهای این پروژه، چند اسکن شگفت انگیز را که توسط سازنده به اشتراک گذاشته شده بررسی کنید:
www.jbumstead.com/3dresults.html
- سازنده: jbumstead
- صفحۀ پروژه: Instructables
- اجزای اصلی: دوربین DSLR، Arduino Nano، H-Bridge، صفحه نمایش LCD، موتور استپر و پتانسیومتر
خب، به پایان این مطلب رسیدیم. امیدواریم یک پروژه از لیست فوق را انتخاب و اسکنر3بعدی خود را بسازید. خوشحال میشویم نظرات و محصولات منبع باز دیگری را که میشناسید، بصورت کامنت در پایین این صفحه مطرح کنید.
