Réalisation d'un scanner 3d à balayage laser

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Sommaire

1 Définition
2 Objectif
3 Méthodologie
4 Etat de l'art / Revue de détail
5 Synthèse

Définition

Un scanner 3D mesure le positionnement d'un échantillonnage de points dans un système de coordonnées. Il existe plusieurs technologies pour numériser un objet en 3D. Le projet retient le principe de la triangulation qui utilise la lumière laser pour sonder son environnement. Le point laser, l'appareil photo et l'émetteur laser forment un triangle. L'angle du côté de l'appareil photo peut-être déterminé en regardant l'emplacement du point laser dans le champ de vision de l'appareil photo. Ces trois données déterminent la forme et les dimensions du triangle et donnent la position du point (ou bande) laser.

La technologie de scanner basée sur la triangulation date de 1978.

Objectif

Réaliser un scanner 3D open hardware et open software multi plateforme, ou à défaut, sous linux. Une bonne ergonomie du logiciel de commande sera recherchée pour un accès de l'ensemble au plus grand nombre. Le parti pris technologique est celui du balayage laser, pour des raisons essentiellement économiques, même si d'autres solutions existent. Elle seront abordées à titre documentaire. Il sera recherché une simplification dans les emprunts aux productions existantes.

Méthodologie

Aujourd'hui, il existe déjà des solutions ouvertes très intéressantes, des projets de recherche universitaires, des initiatives personnelles DIY (do it yourself) et bien sûr des produits commerciaux qui sont totalement opérationnels. La méthode de travail à développer est de recenser un certain nombre de ces solutions pour en étudier les caractéristiques et alimenter une réflexion concourante à la mise au point d'un résultat reproductible.

Etat de l'art / Revue de détail

SCANNERS à BALAYAGE LASER

Quelques sources; http://makezine.com/2015/01/15/5-diy-3d-scanners-to-watch/

a - Les projets aboutis

MakerScanner

http://www.makerscanner.com/

MakerScanner utilise la projection d'une ligne laser sur un objet et enregistre sa position par rapport à une surface de référence plane. IL propose la construction et l'assemblage de pièces imprimées en 3D, une camera et un pointeur laser.

Le logiciel possède une interface simple et intuitive. L'ensemble est par ailleurs très bien documenté sur un site dédié (L’existence du site est attribuable à la grandeur d'âme de la marque Makerbot). Le développement du projet semble cependant stoppé, la version du soft est la 0.3.1. Le code source est accessible via http://www.makerscanner.com/files/makerscanner-0.3.1.tar.gz L'édition du nuage de points obtenu est éditable dans un logiciel tiers comme Meshlab pour l'édition et le maillage du scan.

Un projet alternatif a été développé sur la base logicielle Makerscanner - https://www.thingiverse.com/thing:21672

Spinscan

http://www.thingiverse.com/thing:9972

En 2011 Tony Buser publie le Spinscan, un scanner 3D open source basé sur un laser et un appareil photo numérique équipé d'une table tournante.

Ce projet fondateur a inspiré de nombreux autres scanners open source et aurait inspiré le MakerBot®Digitizer.

Fabscan 100

Le projet Fabscan 100 est intéressant à plus d'un titre. Il a commencé par une thèse de septembre 2011 de Francis Engelmann dans le cadre d'un groupe de travail de l'université RWTH Aachen en Allemagne (The Media Computing Group). http://hci.rwth-aachen.de/FabScan

Il pose les bases de la fabrication d'un matériel technologiquement complexe, proposé et conçu comme un produit "Do-It-Yourself" accessible à toute personne ayant un intérêt suffisant pour construire son propre scanner. L'installation utilise une webcam ordinaire, un module laser abordable, un moteurs pas à pas et une carte Arduino Uno dans sa version la plus récente.

Le prototype de 2011 a été modifié en 2014 après la reprise du développement par René Bohne et Mario Lukas. La rotation du module laser, commandé par un moteur pas à pas dans la première version a été supprimé au profit d'un réglage à la main. La webcam utilisée est une logitech C270, le montage le l'ensemble contient moins de vis et l'électronique a été revue. Puis, la partie avant et le montage de la camera ont été modifiés. http://hci.rwth-aachen.de/fabscan2014_front.

Enfin, la dernière évolution porte sur la découpe du boitier et porte le nom de FabScan CUBE http://hci.rwth-aachen.de/fabscanCUBE.

Le logiciel mis en oeuvre - FabScan - utilise OpenCV , l'algorithme Powercrust, C ++ et Objective-C. https://github.com/francisengelmann/FabScan100. Il est capable de cartographier un nuage de points en couleur de l'objet, transformer le nuage de points en surface maillée et la convertir en STL, format de fichier de stéréolithographie utilisé entre autres pour l'impression 3D. Aucun logiciel de post-traitement (comme MeshLab) n'est nécessaire, ce qui rend cette solution à la fois simple, compact et autonome.

Un tutoriel est disponible pour la version Linux; Linux http://www.mariolukas.de/2014/07/scannen-mit-dem-fabscan/

Un logiciel doté d'une interface très conviviale Simple3DScan à été développé par Wolfgang Schmidt. Il n'existe malheureusement qu'une version Windows pour le moment. http://wolfgangschmidt.info/simple3dscan/

Fabscan CUBE – Fabscan Evolution En cours de développement

http://youtu.be/3Q2Xv1Y1mdU

http://hci.rwth-aachen.de/fabscancube

C2scan

Projet récent sur base du projet Fabscan dont le logiciel de contrôle (Cebscan) a été modifié pour l'ajout d'une translation verticale motorisée du bloc lasers / caméra et du support du double laser. Le logiciel commande la désactivation de la mise au point automatique de la camera qui représente un problème pour la numérisation.

http://c2scan.com/

https://github.com/cebbaker/cebscan/tree/Current