3D Scanner gibt es immer mehr auf dem Markt. Für viele sind diese jedoch immer noch zu teuer. Warum also nicht einfach einen 3D Scanner selber bauen, wenn man schon alle Dinge zuhause hat? Mit ein bisschen handwerklichem Geschick und Lust am Basteln gelingt dies auch Dir.
Inhalt
The Microwave – Die Mikrowelle als 3D Scanner
Auf der Website Instructables gibt es immer wieder interessante DIY-Projekt (Do-It-Yourself) für Maker (bzw. Bastler :-) ) zu finden. So habe ich dieses mal die Anleitung für einen eigenen 3D Scanner gefunden, der sich The Microwave nennt.
Mikrowelle deshalb, weil er beispielsweise auch aus einer solchen bestehen könnte. Was man aber auf jeden Fall braucht, ist der Motor für den Drehteller der Mikrowelle, bzw. ein entsprechender elektrischer Drehteller.
Auf die Idee, einen 3D Scanner selber zu bauen, ist der Entwickler sfrayne (wie er sich auf der Website nennt) gekommen, weil es keine 3D Scanner gibt, die Objekte einscannen können, welche kleiner sind, als ein Fußball.
In sechs Schritten einen 3D Scanner selber bauen
1. Problem und die Lösung
Das Problem, das bei kleinen Objekten entsteht, will man sie scannen, ist der Hintergrund. Läuft man mit einem herkömmlichen 3D Scanner um ein Objekt rum oder platziert dieses auf einem Drehteller und fotografiert es ab, hebt es sich nie ganz vom Hintergrund ab. Beim anschließenden Rendern mit einer Photogrammetrie Software wie 3DF Zephyr Free, Meshroom, Autodesk ReCap, usw. (das kostenlose 123D Catch wird nicht mehr angeboten), treten immer wieder Fehler auf und das Ergebnis wird nie, wie man es sich gewünscht hat.
Die Lösung ist eine sogenannte Infinity Wall – Endloswand. Diese wird sehr oft von Fotografen verwendet und findet auch Verwendung in TV-Studios (Bluescreen-Technik). Die fotografierten Objekte oder Personen heben sich so deutlich vom Hintergrund ab und können anschließend optimal bearbeitet werden.
Will man einen 3D Scanner selber bauen, muss man also auf diesen Aspekt besonders achten.
2. Material und Werkzeuge
Welche Materialien Du benötigst:
- ein DIN A3 Papier oder auch größer (Farbe Schwarz für weiße Objekte; ansonsten ein weißes Papier)
- ein Drehteller, der eine Umdrehung in etwa 15 – 30s macht
- ein Licht (am besten ein LED Panel)
- eine Lichtbox oder ein Lichtzelt
Tipp: Eine alte Mikrowelle kann theoretisch auch als Lichtbox samt Drehteller verwenden werden. - ein Smartphone mit Kamera bzw. eine Spiegelreflexkamera
Welche Werkzeuge Du benötigst:
- Schere für das Papier
- passendes Werkzeug zur Montage der Lichtbox
- Klebeband
Welche Photogrammetrie Software Du für die Verarbeitung der Bilder verwenden kannst:
- Meshroom (kostenlos) nur für Windows und Linux
- 3DF Zephyr Free (kostenlos) nur für Windows
- Regard3D (kostenlos) für Mac OS, Windows und Linux
- VisualSFM (kostenlos) für Mac OS, Windows und Linux
- COLMAP (kostenlos) für Mac OS, Windows und Linux
- Agisoft PhotoScan (kostenpflichtig, aber es gibt eine 30-tägige Testversion)
- Autodesk ReCap (kostenpflichtig, aber es gibt eine 30-tägige Testversion)
- Hinweis: Autodesk 123D Catch wird seit April 2017 nicht mehr angeboten
3. Erstellung der Lichtbox
Der Entwickler hat die Lichtbox aus lasergeschnittenem, milchigem Acrylglas (Plexiglas) gefertigt. Daraus hat er auch die LED Lichtfläche erstellt. Für die Schnittbearbeitung mit einem Laser könnte bspw. Mr Beam, ein portabler Lasercutter verwendet werden.
Eine Box aus Holz tut auch sein Übriges. Die Konstruktion kann dabei ähnlich aussehen, wie die auf Instructables vorgestellte Lichtbox. Mit Winkeln aus dem Baumarkt wird der Rahmen befestigt und einfache Sperrholzplatten ergeben die Wände. Die Maße können dabei 45cm x 45cm x 45cm betragen.
Übrigens: Wer sich weniger Arbeit machen möchte, kann die Box auch durch ein Lichtzelt ersetzen. Diese sind meistens sogar mit einer LED-Beleuchtung sowie Endlos-Rückwand ausgesattet.
(0 Kundenrezensionen)4. Infinity Wall – Die Endlos-Rückwand
Wie schon oben beschrieben, benötigen wir eine Infinity Wall – eine Endloswand/ Endlos-Rückwand. Diese besteht aus einem weißen DIN A3 Papier oder größer.
Das Papier musst Du an Deine Lichtbox anpassen (Schere) und anschließend mit Klebeband entsprechend befestigen. Das A und O ist dabei, keine Falten und kein Schmutz in und auf das Papier zu machen. Ansonsten gibt es nachher Probleme mit der Software.
Am Boden muss jetzt nur noch ein Loch für den Drehteller geschnitten werden und dieser dort angebracht werden. Die Oberfläche des Drehtellers sollte auch mit dem verwendeten Papier bestückt werden.
Im folgenden Video ist die Erstellung einer etwas größeren Endloswand zu sehen.
5. Objekt abfotografieren
Nun sollte das Projekt “3D Scanner selber bauen” abgeschlossen und der Scanner einsatzbereit sein.
Der Entwickler hat sich noch eine Besonderheit einfallen lassen und im vorderen Bereich zwei Magnetstreifen angebracht. An diesen befestigt er das Smartphone mit Gummibänder auf einem Querstab. So ist dafür gesorgt, dass die Kamera während des Fotografierens immer an der selben Stelle steht und nicht verwackelt. Wer sich für ein Lichtzelt entschieden hat, muss etwas erfinderisch sein. Am besten man baut eine kleine Vorrichtung aus Holz, an dem das Smartphone ähnlich angebracht werden kann.
Jetzt heißt es ausprobieren. 30-70 Bilder für ein gescanntes Objekt sollten reichen. Anders gesagt, könnte man seine Kamera so einstellen, dass sie alle 0,5 – 1s ein Bild schießt.
6. Software für die Verarbeitung der Bilder
Zu guter Letzt werden die Bilder vom Objekt in die verwendetet Photogrammetrie Software geladen und ein digitales dreidimensionales Modell daraus erstellt. Das folgende Video (englisch) zeigt, wie mit Hilfe von COLMAP, welches für alle gängigen Betriebssysteme erhältlich ist, ein solches Objekt erstellt wird.
Und dann? Entweder man ist mit dem Ergebnis zufrieden oder man beginnt nochmals von vorne mit dem Scannen. Oder, die entsprechende Kenntnisse vorausgesetzt, man bearbeitet das 3D-Objekt mit einem CAD-Programm. Oft werden 3D-Scans sogar nur deshalb gemacht, sodass mit dem erstellten Modell an neuen Ideen entwickelt werden kann – Stichwort: Reverse Engineering. Gute CAD Freeware für Mac, aber auch für Windows findest Du im Artikel.
Weitere Schritte können auch der 3D-Druck sein. Ein zufrieden stellendes und sauberes dreidimensionales Modell kann über die entsprechende Prozesskette direkt auf einen 3D-Drucker übertragen und gedruckt werden. Aber: Einen 3D Scanner selber bauen ist relativ einfach, beim 3D Drucken wird´s dann doch ein bisschen schwieriger und umfangreicher :-).