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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3D - Scanner


Autor: Sebastian (Gast)
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Hi,
vor einiger Zeit hatte mal jemand einen Vorschlag gesucht was er mit
seinen Schrittmotoren machen soll.

In dem Thread gibts diverse Vorschläge. Unteranderem auch 3D - Scanner.
Wo finde ich wohl weite Infos zu 3D-Scanner?

Hörte sich nämlich ganz interessant an. Bisher hab ich nur eine
halbwegs brauchbare Seite gefunden:
www.muellerr.ch/engineering/laserscanner/default.htm

Dank im voraus:
sebi

Autor: Armin Kniesel (Gast)
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Ich meine bei Conrad habe ich einen 3d-Scanner gesehen.

Autor: Frank Linde (Gast)
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Hallo Sebastian,

neulich habe ich mal einen 3D-Laserscanner (0,5 bis 6 Meter Reichweite)
im Hau-Ruck-Verfahren gebaut. Was willst Du denn wissen?

Gruß, Frank

Autor: Sebastian (Gast)
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Mich interessiert das ganze als Projekt ansich.

Scheint ganz interessant zu sein:

Was für ein Laser, welche Software, Welche Kamera geht am besten, womit
fang ich an.

Ich hab so ein Ding ja noch nie gebaut. Deswegen wollte ich mich schlau
machen :)

Autor: Frank Linde (Gast)
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Also, ich habe einen fertigen Laser-Distanzsensor genommen und auf eine
Einheit gesetzt, die in X- und Y-Richtung schwenkbar war.
Ansteuerung und Auslesen der Sensorwerte hat ein ATmega32 gemacht und
dann über RS232 an einen PC übertragen, der aus den einzelnen
Entfernungswerten und Winkeln ein Bild erzeugt und die Werte für
weitere Verarbeitungsschritte in einer Datenbank abgelegt hat.

Wichtig ist, dass Du Dir darüber klar wirst, was Du erreichen willst.
Also wie schnell, wie genau und auf welche Entfernung soll der Scanner
arbeiten? Wie immer, gilt die Grundregel: Je schneller und genauer,
desto teurer.

Gruß, Frank

Autor: Manuel (Gast)
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Kannst du bitte die Bezugsquelle für solche fertigen
Laser-Distanzsensoren nennen? Hasz du eventuell
Dokumentation/Projektbeschreibung die du mir als PRIVAT-Person zur
verfügung stellen könntest?


Danke mfG Manuel

Autor: Frank Linde (Gast)
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Hallo Manuel,

der Sensor war ein BOD63M von der Firma Balluff. Falls Du Probleme
hast, den zu bekommen, kann ich Dir das Teil besorgen.

Das Ganze war nur ein Testaufbau, dazu habe ich keine Dokumentation,
sorry.

Gruß, Frank

Autor: Manuel (Gast)
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Das Teil sieht GENIAl aus. Wie hast du die Ansteuerung gemacht (mit
welcher Software) und kannst du eventuell was zu deinem Testaufbau
(anordnung der Teile) sagen. Danke

Autor: Frank Linde (Gast)
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Den brauchst Du nicht anzusteuern. Einfach Saft drauf und hinten kommt
ein der Entfernung proportionaler Spannungswert (0-10 Volt) raus.
Alternativ gibt's den auch mit 4-20 mA Stromausgang.

Der Testaufbau bestand aus einigen fischertechnik-Bauteilen und zwei
Modellbauservos, doppelseitigem Klebeband und etwas Heißkleber. Mußte
halt schnell gehen. ;-)

Die Software für den MC war in Pascal geschrieben, weil ich den
Compiler von e-lab mal ausprobieren wollte. Auf dem PC lief unter W2K
ein Delphi-Programm.

Gruß, Frank

Autor: Sebastian (Gast)
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aha!
also der Lasersensor misst die entfernung zum Objekt und schickt die
Information (über nen µC) in den Computer. Demnach schwenkst du den
Sensor auf die entsprechende Stelle wo die die Entfernung noch fehlt.

Der eine (siehe Webseite :) hat das mit so einem breiten Laser gemacht
und die Reflektion aufgenommen. Ist auch ne clevere Idee. Aber da wär
die Auflösung viel besser, oder nicht?

Wie hast du das denn mit der Software gemacht. Und wie sah das Ergebnis
aus. Hast du nen Image für uns?

Was kostet das ganze denn überhaupt, Zeit und Geld?

Dank im voraus:
sebi

Autor: BernhardT (Gast)
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Echt interressant.
Würde mich auch interessieren was so ein BOD63M kostet.
Gruß Bernhard

Autor: Dingens (Gast)
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ich finde den ansatz mit kamera wesentlich eleganter. man kommt ohne
schrittmotoren und überhaupt tolle hardware aus. genügt das
abgedunkelte objekt mit einem möglichst kleinen laserpunkt abzuscannen
(mit zwei normalen asynchron laufenden motoren) und der rest ist dann
'ne profane auswertung der erzeugten bilder.

Autor: anfänger (Gast)
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es ist ja der sinn der sache, dass schrittmotoren eingesetzt werden :-)

Autor: Dingens (Gast)
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dann isses besser die zum drehen des objekts einzusetzen als sie bei der
strahlablenkung zu verschwenden.

Autor: Frank Linde (Gast)
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@Sebastian:

Die Auflösung ist nur begrenzt durch den kleinsten Schrittwinkel des
X/Y-Antriebs inklusive Toleranzen. Bei meiner Anwendung kam es aber
nicht auf eine besonders hohe Auflösung an, sondern auf ein halbwegs
flottes Übersichtsbild der Entfernungen. Wobei "flott" definiert war
als "(5 ms pro Messung + Verfahrdauer des X/Y-Antriebs zur nächsten
Position) * Anzahl Meßpunkte".

Sorry, aber Deine Frage zur Software ist zu allgemein. Was genau
möchtest Du wissen?

Bild: Ich habe gestern schon nach der CD gesucht von dem Projekt
gesucht, sie aber nicht gefunden. Möglicherweise liegt sie noch beim
Kunden...

Zeit und Geld: Der Sensor kostete ca. 900 Euro, die
fischertechnik-Bauteile, die Servos und der Atmel stammten aus der
allgemeinen "Bastelkiste"; ich schätze mal zusammen ca. 100 Euro,
aber es geht mit billigen Servos sicherlich günstiger. PC mit W2K,
Delphi, Netzteil und STK500 gehören zur Laborausstattung, der
Pascal-Compiler für den AVR war 'ne Demo. Den Zeitaufwand habe ich
nicht notiert. Lief halt so nebenher, bis es fertig war.

Gruß, Frank

Autor: Frank Linde (Gast)
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@Dingens:

Das kommt sehr auf das Objekt bzw. den Anwendungsfall an. Bei 6 m
Reichweite können die Objekte jedenfalls so groß und schwer sein,
dass sie nicht mehr so leicht drehbar sind.

Gruß, Frank

Autor: Dingens (Gast)
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@frank linde:
ja, das ist schon klar :) war auch mehr als addon gedacht, in das man
seine schrittmotoren investieren kann, wenn man sie denn unbedingt
verbauen will. mit der scan-methode an sich hatte das nix zu tun.

Autor: Sebastian (Gast)
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Hi,
aha 900Euro für den Sonsor. g Wenn man das investiert hat braucht man
bei den Servos auch nicht mehr Sparen.

Hat sich mal einer
www.muellerr.ch/engineering/laserscanner/default.htm
 angeschaut? Der hat das schon ziemlich cool gemacht. Mit der Webcam
von Logitech.

Da wär der Preis auch etwas kleiner g. Ich wollte kleine Objekte
einscannen. Von der Auflösung erwarte ich auch nichts. Ist mehr so ein
Hobbyprojekt. Nix Berufliches oder so.

Die Software muss ja eigentlich auch nicht viel können. Nen Bitmap oder
ne DXW wär sau cool. Aber das wird man dann wohl selbst schreiben.

Hat jemand lust so einen Scanner als Gemeinschaftsprojekt zu basteln?

Autor: Kay (Gast)
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Hi,

also ich wäre dabei :-) wäre bestimmt net schlecht. Ich programmiere in
Visual Basic und in Bascom. würde gerne helfen.

mfg Kay

Autor: Sebastian (Gast)
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Ich bin in Python nicht schlecht. Mal schauen ob das was bringt.

Dann Bestell ich demnächst nen Laser und die Digicam hol ich mir bei
EBay.

Die Steppermototren klau ich mir aus Drucker. Wie genau müssen die wohl
sein?

Der eine da von der Webseite hat das mit so einem breiten Lase gemacht.
Dem schreib ich mal.

Meine Bestellliste gib ich dann online durch.

Autor: Kay (Gast)
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Hey Sebastian,

was für nen Laser holst Du da ? was kostet der denn ? so nen 3D-Scanner
wäre bestimmt willenlos.

mfg Kay

Autor: Sebastian (Gast)
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Hi Kay,
was meinst du mit Willenlos? Ich wills nicht hoffen :)

Ich dachte an das LienLaser Modul 187592 -  U0 von Conrad. Was besseres
hab ich noch nicht gefunden.

cu
sebi

Autor: Kay (Gast)
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Hi Sebastian,

mit willenlos meint man bei uns ( nähe mannheim ), soviel wie genial,
geil, zu arg halt :-)))

mfg Kay

Autor: ispodvala (Gast)
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Zitat aus der Produktbeschreibung von Conrad:
"Öffnungwinkel 70º (d.H. Linienlänge in 1 m Abstand ca. 1 m)"
irgendwie sind es bei 1x1m genau 45° (oder 90°, je nach Definition) :)

Aber ich wollte eigentlich vorschlagen einen Spiegel an einem kleinen
DC-Motor zu befestigen und ihn mit Laserpointer für unter 5,- zu
beleuchten. Müßt ihr selber sehen, was euch lieber ist.

Autor: Reinhard Tarnick (Gast)
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Hallo Sebastian,

falls Du Dich noch für den 3D Scanner interessierst, ich habe letztens
mal so einen Triangulationssensor aufgebaut.
Eine CCD Zeile von Sony, angesteuert mit einem Mega8.

Sie Sache ist eigentlich für eine andere Anwendung gedacht, aber ich
hatte mal probeweise das Ding zum Scanner umfunktioniert.
Was Du allerdings brauchst, ist ein Kreuztisch mit den beliebten
Schrittmotoren :-)
Die meisten Probleme hat mir die Optik bereitet, der Laserstrahl sollte
eim Meßbereich möglichst dünn sein, vielleicht hat hier jemand Ahnung
auf diesem Gebiet .

Gruß Reinhard

Autor: Sebastian (Gast)
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hmm... an die Idee mit dem Punktlaser hab ich auch schon gedacht. Aber
wenn die Kamera zu kurz belichtet haste nur n Punkt auf dem Bild. Das
wär nicht so prima. Ich hab aber keine ahnung wie lange ne Webcam
belichtet. Ich denke das ist nicht so schnell.

Wo nehm ich blos den Steppermotor her? Auflösung von 360° wär ja schon
nicht schlecht. Aber vielleicht gehts ja noch höher.

Auf jeden Fall möchte ich das Objekt und nicht den Laser drehen. Macht
ja auch viel mehr Sinn. Dann können die Zuleitungen für den Laser auch
fest verlegt werden. Ausserdem kann man das Objekt dann einmal um die
eigene Achse drehen.

Ist das kompliziert nen Stepper anzusteuern? Hab ich noch nie gemacht.
Aber stell ich mir nicht schwer vor. Mit nem Atmel wär mir das am
liebsten.

Den µC für den Stepper müsste man dann so einstellen das der jedes mal
wenn die Kamera nen Bild macht einen Tacken weiter dreht. So hat man im
Idealfall nur den USB vom Computer belegt.

Autor: Reinhard Tarnick (Gast)
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Hallo,

nein das funktioniert ganz anders.
Der Sensor mißt die Distanz zum jeweiligen Meßpunkt und das Objekt wird
zeilenweise abgetastet. Auso ohne Kamera und so.
Ist wahrscheinlich aufwendiger, aber wesentlich genauer. Aber um das
nur mal so zu probieren halte ich den Aufwanf für zu groß.

Die Ansteuerung der Schrittmotoren sollte eigentlich kein Problem sein,
wenn Du es micht selber aufbauen willst, gibt es ja überall recht
preisgünstige Baugruppen. Den Steuertakt kannst Du ja dann mit einem
AVR erzeugen.

Gruß Reinhard

Autor: harry (Gast)
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hi beisammen,

vielleicht bringt's ja was, ich hatte mal 'nen strichlaser, der war
recht simpel gebaut. ich hab ihm mal aufgeschraubt, weil ich wissen
wollte, wie die den strich machen. total einfach. das ganze war ein
laserpointer, davor war ein glaszylibderchen (1cm lang, 4mm
durchmesser). laserstrahl seitlich drauf, hinten kommt strich raus. ist
also wie so 'ne linse, schade nur, dass der strahl nach aussen immer
schwächer wird.
das projekt find ich megaspannend, ich tät schon gern mittun, kann aber
nur bascom und aauf der pc-welt eher datenbankanwendungen.

gruss, harry

p.s. für die nörgler: die kleinschreiberei kommt aus der erkenntnis,
dass es mehr sinn macht, grossbuchstaben wegzulassen als Philosoph
jetzt Filosof zu schreiben :)

Autor: Fine (Gast)
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Der laser ansich scannt ja nur aber wie wird die entfernung gemessen ?
Welche rolle spielt dabei die Webcam ?

Autor: Dingens (Gast)
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wenn du eine kamera benutzt und die ausrichtung von kamera und laser
untereinander bekannt sind dann kannst du aus einer im kamerabild auf
das objekt geworfenen laserlinie durch perspektivische transformation
die entsprechende dreidimensionale höhenlinie herausrechnen.

wenn du mehr als eine kamera dazu benutzt und die kameras versetzt
angeordnet sind und wenn du das objekt nur punktweise abtastest (mit
kurzen kamerablenden und einem kurzen shutter vor dem laser, der das
objekt aber dann auch chaotisch abtasten kann, es ist also keine
schrittmotorsteuerung mehr nötig) dann ist keine kenntnis mehr über die
relation kameras zu laser nötig weil sich der scanner dann an einem
bekannten kalibrierobjekt selbst kalibrieren kann.

Autor: Frank Linde (Gast)
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Wobei das Herausrechnen von Abbildungsfehlern der Optiken billiger
Kameras mit zum Pflichtprogramm gehört, wenn man halbwegs brauchbare
Ergebnisse erzielen möchte.

Gruß, Frank

Autor: Dingens (Gast)
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naja also meine webcam z.B hat wie bestimmt die meisten bloss'ne
billige, bissl vergütete (plastik?)linse und damit so etwa die
komplexität einer lochkamera. zudem ist der chip eigentlich recht
grosszügig ausgeleuchtet, wodurch verzerrungen zum rand hin eigentlich
minimal sein sollten. und bei monochromatischem licht gibts auch keine
dispersion. damit dürften eventuelle abbildungsfehler bestimmt
unterhalb der pixel-auflösung liegen.

und selbst wenn nicht. abbildungsfehler kann man mit einem geeigneten
kalibrieraufbau auch ganz hervorragend rausrechnen.

Autor: Frank Linde (Gast)
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Hhm, hast Du mit der Kamera mal ein Bild von zwei parallel verlaufenden,
senkrechten Linien gemacht und vermessen (z.B. Türrahmen)?
Üblicherweise kommen dabei ganz nette Tonnengebilde heraus, deren
Abweichungen von der Rechteckform deutlich über der Pixelauflösung
liegen. Wie auch immer, es muß nicht unbedingt problematisch sein, aber
bei den Berechnungen berücksichtigen sollte man das schon.

Gruß, Frank

Autor: Sebastian (Gast)
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Hi,
hab mir nen Stepper besorgt. Hat mein (ehem. seit 23. Jan) Ausbilder
irgendwo ausgebaut.

Der Stepper hat eine Auflösung von 400 Tacken pro Umdrehung
(0.9°/Step). Das hört sich ja zum basteln (und für umsonst) ja ganz
ordentlich an.

Als Cam hab ich mir bei eBay was bestellt. Nix besonderes. Hauptsache
USB.

Den Laser bestell ich bei Conrad. Aber vielleicht find ich noch einen
günstigeren (o. besseren).

Das einzige große Problem sehe ich in der Software. Erst mal die beiden
Bilder von einander Abziehen damit man die rote Line des lasers hat.
Aber wie macht man sowas blos?

Autor: Dingens (Gast)
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besorg dir erstmal für dein betriebssystem und deine
lieblingsprogrammiersprache ein sdk für die webcam. sprich ein modul,
eine dll, ein steuerelement oder sonstewas, das KNIPS macht und dir das
resultat als jpeg ausspuckt. dann besorgste dir noch was, das dir das
jpeg in eine bitmap dekodiert und dann kannste schonmal losrechnen.
kanäle grün und blau kicken, und der rest ist 'ne wilde
matrizen-filterei. wennde dann soweit bist dass du nur noch eine 1pixel
breite profillinie hast und der rest schwarz ist kannst du dann
zusammen mit der bekannten ausrichtung der laserstrahlebene zur kamera
aus der perspektive in 3d koordinaten zurückrechnen.

alles in allem ist das 'ne schöne wurschtelei und man sitzt da
schon'n weilchen dran, weswegen dir das bestimmt keiner hier im forum
mal eben fertig hinschreiben wird. und wennde nicht fit in
mathe/programmieren bist würd ichs lassen und lieber was einfacheres
machen.

Autor: Sebastian (Gast)
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@Dingens:
Schön der der Forums-Klassen-Kasper sich auch zuwort gemeldet hat. Aber
der Tonfall stört mich. Ich glaube nicht das du dir sorgen um meinen
Bildungsstand machen musst. Das kann einer machen der cleverer ist als
ich. Nicht du!

Das Programmieren und die Auswahl des OS ist nicht das Problem. Python
ist weitgehend Plattform unabhängig (mein liebling :). So das man in
dem Betriebssystem arbeiten kann das den schönsten MP3 Player hat g.

Schade ist das es kein SDK oder ähnliches gibt für Python. Allerdings
lassen sich auch C++ Libs einbinden.

Wenn ich Probleme mit dem selbermachen hätte würde ichs kaufen. Aber
das sind nunmal die herausforderungen die viele (grade hier im Forum)
antreibt. Ich zieh das jetzt durch und bau mir so ein Ding.

Autor: Dingens (Gast)
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@sebastian, @forum:
oh. war mir nicht bewusst, dass ich mir einen derart miesen ruf gemacht
habe. das war definitiv nicht so beabsichtigt. ich entschuldige mich
bei allen und beschränke hier im forum erstmal aufs mitlesen und fragen
stellen.

Autor: Thomas K (Gast)
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Hallo!

Gibts schon was Neues?
Hat sich der Autor der Homepage schon gemeldet?

Mich würde interessieren wie man die Daten (3D Koordinaten) dann in ein
verwendbares Format bringt!?
Gibts denn ein allgemein verwendetes und gut dokumentiertes 3D Format?

Autor: Sebastian (Gast)
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Ja also ich versuchs mit dem 3V - Linienlasrermodul OLP-503PL von
Conrad. kostet 49,95EUR.

Ich hab schon mal nach der beschreibung von DXF gesucht, aber wie das
so ist hat man nie Zeit.

Die Bilder aus der Cam lesen ist aber mittlerweile kein Problem mehr.

Ich schreib mal alles Stückchenweise hier rein wenns was neues gibt,
auch wenns einige nervt ;)

cu
sebi

Autor: Sebastian (Gast)
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Hi,
also es geht...

Ich hab gestern den Laster bekommen und vorhin mal mit Python
rumrespielt. Hat ne Stunde gedauert doch dann hatte ich schon ein
wenig.

Ich hab die Bilder mal im Dateianhang einkopiert.

Ich finds Cool!

cu
sebi

Autor: Thomas K (Gast)
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hmm. Ein bisschen "dick" der Laserstrahl, oder?
Aber von der Bildbe- bzw. verarbeitung schaut es ja schon gut aus.

Autor: leif (Gast)
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@ reinhard tarnick

ich bin sehr an deinem aufbau und ergebnissen interessiert. auch was
meßbereich und auflösung angeht .. abo

Autor: Alex22 (Gast)
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www.david-laserscanner.com

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