Поворотный стенд для предметной объёмной фотосъёмки

Приветствую!

.

.

Небольшое введение для тех, кто впервые узнаёт о таком (нумалоли :-) )

.

Предметная 3D-фотосъёмка – это фотографирование объектов, вращающихся на 360 градусов с применением определённого количества сделанных рабочих кадров. Такая фотосъёмка позволяет максимально точно передать необходимую визуальную информацию о предмете для более полного восприятия и оценки.

Принцип заключается в использовании поворотного стенда, на который размещается объект фотографирования. Делается стартовый снимок, затем платформа поворачивается на некоторый угол, делается новый снимок, и так далее. Угол поворота зависит от желаемого количества кадров за полный оборот.

Объёмная предметная фотосъёмка больше всего находит своё применение в сфере рекламы, а также набор рабочих кадров с помощью специального программного обеспечения можно преобразовать в цифровую 3D-модель. Для 3D-сканирования можно использовать и сам поворотный стенд, разместив на нём объект сканирования и используя стационарный 3D-сканер. В некоторых системах трёхмерного сканирования уже предусмотрены такие столы.

.

Теперь предыстория

.

В прошлом работал я в одном питерском центре детского технического творчества педагогом, преподавал детишкам трёхмерное моделирование и бумажное моделирование. У одного из ребятёнков возникла идея сделать некую вращающуюся поверхность, чтобы можно было фотографировать свои поделки со всех сторон. А как раз на носу был конкурс всяческих изобретений 'От идеи до воплощения', так что работа закипела.

Подробно описывать не буду, как и что делалось. Моделилось в SolidWorks, печаталось на Picaso Pro 250, начинка из Arduino Uno и различных модулей к ней в виде маленького шаговика и радиомодуля Bluetooth.

Получился поворотный стенд, который управлялся с приложения на смартфоне по bluetooth. Умел как просто непрерывно вращаться в одну или иную сторону с регулируемой скоростью, так и поворачивать объект на определённый угол для круговой фотосъёмки. В итоге получилось как-то так:

.

История

.

Поворотный стенд, описываемый в данной статье, способен работать как в режиме непрерывного вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки, так и в режиме объёмной фотосъёмки. Отличие от большинства существующих систем состоит в том, что при получении серии кадров используется смартфон, подключаемый к устройству через разъём для наушников.

За основу корпуса стенда были использованы настенные часы, а в качестве вращающейся поверхности использована стеклянная круглая разделочная доска. Все остальные элементы конструкции (фланцы под подшипники, зубчатый редуктор, крепление вращающейся поверхности к оси вращения, панель управление платформой и т.д.) спроектированы в системе автоматизированного проектирования (САПР) SolidWorks и распечатаны на 3D-принтерах.

.

Основа стенда - настенные часы

.

.

Проектирование печатных элементов в SolidWorks

.

Ось вращения крепится к корпусу через подшипники в печатных фланцах. Для передачи вращательного движения от мотора используется понижающий редуктор с косыми зубьями. Это сделано для устранения возможного люфта между шестернёй и ведомым колесом. Мотор используется шаговый, поскольку он позволяет поворачивать платформу точно на определённый угол.

Крепление вращающейся поверхности к оси было решено осуществить с помощью специального зажима, в которую плотно вставляется разделочная доска. На зажим установлены 3 опорных подшипника, чтобы частично снять нагрузку с подшипников и придать устойчивость платформе.

.

Сборка стенда и проверка электроники

.

После сборки механической части, началось проектирование электроники и программной составляющей. Управляет поворотным стендом плата Arduino Pro Micro на микроконтроллере ATmega32U4. Шаговый двигатель используется 28BYJ-48 с драйвером ULN2003. Для плавной и красивой индикации режимов работы стенда используется модуль из 8-ми светодиодов WS2812 с чипом адресной индексации. Устройства ввода: микро-кнопки и потенциометр. Для связи со смартфоном использована мобильная проводная гарнитура с микрофоном качелькой громкости. Стенд «имитирует» нажатие кнопки громкости через транзисторную оптопару PC817B.

.

Панель управления стендом

.

Краткое описание режимов работы:

• При нажатии на кнопку 2 или 4 (на рис.) программа переходит в режим непрерывного вращения против часовой или по часовой стрелке, в зависимости от нажатой кнопки. Потенциометром 5 регулируется скорость вращения платформы. В это время светодиодная лента изображает эффект «бегущий огонь» зелёного цвета, направление и скорость движения которого зависит от направления и скорости вращения стола.

  
  
  

• Кнопка 3 прекращает вращение и переводит стенд в режим ожидания, при этом светодиоды плавно мигают белым цветом.

  
  
  

• Кнопка 1 – режим 3D-фотосъёмки. Количество кадров регулируется потенциометром 5 до нажатия на кнопку 1, после нажатия и до завершения алгоритма показания потенциометра и нажатия на другие кнопки игнорируется. В данном режиме стенд поворачивает платформу на определённый угол в зависимости от заданного количества снимков, с цифрового пина платы на оптопару подаётся логическая 1, тем самым замыкая контакты кнопки на гарнитуре (сигнализируется красной подсветкой), делается пауза в 1,5 секунды, чтобы смартфон сфокусировался и сделал снимок, и затем процесс повторяется, пока не будет сделан полный оборот стола. По завершению алгоритма программа переходит в режим ожидания.

  
  
  

.

Поворотный стенд в сборе

.

.

Демонстрация работы мобильной системы предметной 3D-фотосъёмки

.

Ну и примеры фотографий:

Поскольку сейчас работаю в центре протезирования, то захотелось сделать предметную съёмку косметического протеза пальца и элемента тяговой кисти