如何構(gòu)建一個(gè)用于3D掃描的電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)

在這個(gè)項(xiàng)目中，我將向您展示如何構(gòu)建一個(gè)用于3D掃描的電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。這個(gè)DIY項(xiàng)目由三個(gè)主要部分組成：頂板、中央齒輪驅(qū)動(dòng)板和底座。頂板保持靜止，作為放置待掃描物體的平臺(tái)。

在設(shè)計(jì)的核心，中間板的特點(diǎn)是一個(gè)內(nèi)部齒輪機(jī)構(gòu)，隱藏在視線之外，這是由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這個(gè)齒輪板旋轉(zhuǎn)360度，包括一個(gè)安裝點(diǎn)，用于附加一個(gè)外部3d打印的手機(jī)支架。這使得智能手機(jī)可以在保持固定距離的情況下圍繞物體平滑旋轉(zhuǎn)。

底板提供結(jié)構(gòu)支撐，容納所有必要的部件。頂、底板固定在一起，中間齒輪盤(pán)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。為了確保運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，系統(tǒng)用四個(gè)滾珠軸承加固。

掃描時(shí)，我使用了一款基于ios的應(yīng)用程序，但用戶可以選擇任何適合自己需求的軟件。這個(gè)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是演示逐步建立一個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的3D掃描過(guò)程。我們開(kāi)始吧!

這個(gè)項(xiàng)目由三個(gè)主要的3d打印部分組成。第一部分為底座，包括三個(gè)軸承槽、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)座、三個(gè)側(cè)面安裝支腿槽和一個(gè)電源開(kāi)關(guān)槽。

第二部分是齒輪盤(pán)。它在中心有一個(gè)軸承槽，是唯一負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)部件。在它的一側(cè)，有一個(gè)安裝點(diǎn)，用于連接手機(jī)座。

第三部分為頂板，放置待掃描物體。這塊是直接從它的中心固定到底板，確保兩者保持完全靜止。

此外，該項(xiàng)目還包括一個(gè)連接到步進(jìn)電機(jī)的小齒輪，三個(gè)固定軸承的引腳和三個(gè)安裝腿。此外，手機(jī)還配有加長(zhǎng)臂和固定板。

如果你沒(méi)有3D打印機(jī)，你可以使用PCBWay的3D打印服務(wù)來(lái)獲得這些零件。STL文件是免費(fèi)的。

在硬件方面，需要四個(gè)608 ZZ軸承來(lái)確保更平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)。需要一些螺栓和螺母來(lái)固定步進(jìn)電機(jī)和手機(jī)支架。最后，將使用流行的28BYJ-48愛(ài)好步進(jìn)電機(jī)。

我們將在接下來(lái)的步驟中介紹電子元件?，F(xiàn)在，讓我們開(kāi)始建立固定軸承的基礎(chǔ)。

?將引腳插入底座的引腳槽中，但不要完全插入。

?然后將軸承插入軸承殼，并將銷完全壓入槽中。

?然后將3英尺的碎片插入基座的腳槽中。它足夠緊，但如果你愿意，你可以用M3螺栓固定它。

?取齒輪部件，將一個(gè)軸承壓入齒輪部件中心的軸承槽內(nèi)。

?將齒輪部分放在基座部分的頂部。

?放置頂板，使頂板部分的母槽與底座中心的公槽相匹配。

?最后，插入手機(jī)支架臂和支架，用M5螺栓和螺母固定。

完成了所有3D部件的裝配。手動(dòng)將中間層齒輪部分轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，若轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，拆下頂板和齒輪部分，將步進(jìn)電機(jī)放入槽內(nèi)，用M3螺栓固定。然后插入步進(jìn)電機(jī)齒輪。這是所有!現(xiàn)在讓我們進(jìn)入電子步驟。

在電子方面，該項(xiàng)目使用ESP8266開(kāi)發(fā)板，允許在需要時(shí)無(wú)線控制轉(zhuǎn)臺(tái)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，使用流行的ULN2003。需要一個(gè)面包板和幾根跳線來(lái)建立電路。

為了給系統(tǒng)供電，將使用一個(gè)9伏的適配器，以及一些電容器和一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，為開(kāi)發(fā)板提供5伏的電壓。一個(gè)電路圖已經(jīng)分享，以幫助您建立面包板設(shè)置。但是，將面包板放置在底座內(nèi)可能會(huì)干擾旋轉(zhuǎn)齒輪，并且松動(dòng)的電線可能導(dǎo)致斷開(kāi)或短路。

出于這個(gè)原因，將使用自定義PCB代替。先前設(shè)計(jì)的PCB非常適合這個(gè)項(xiàng)目。PCB上的電源連接器已經(jīng)更新，最新的版本現(xiàn)在可以在PCBWay項(xiàng)目頁(yè)面上找到。

現(xiàn)在，收集必要的組件和焊接工具——讓我們開(kāi)始焊接吧!

如果PCB的焊接過(guò)程完成，將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片插入板中。確保正確對(duì)齊-芯片上的缺口應(yīng)該與PCB上的缺口匹配。

接下來(lái)，將PCB放在基板上并連接步進(jìn)電機(jī)。現(xiàn)在，是時(shí)候設(shè)置電源連接了。一個(gè)2針的開(kāi)關(guān)用于接通和關(guān)閉電路，但這是可選的——你也可以直接連接電源適配器。

由于該項(xiàng)目使用較舊的PCB版本，因此將使用桶頂連接。然而，更新的PCB版本包括一個(gè)2針端子塊，更容易布線。將電源線剪成合適的長(zhǎng)度，連接到開(kāi)關(guān)上，并焊接固定。為了防止短路，我使用了電工膠帶，但為了更安全的連接，建議使用熱縮管。

一旦電路設(shè)置好，我們就可以開(kāi)始編程了。打開(kāi)提供的源代碼，并根據(jù)您的電機(jī)連接更新引腳號(hào)碼。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼，使步進(jìn)電機(jī)在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。將代碼上傳到電路板后，將其插入PCB板并上電。

在第一次測(cè)試中，馬達(dá)熄火并發(fā)出一些噪音。如果發(fā)生這種情況，請(qǐng)嘗試反轉(zhuǎn)電機(jī)連接。您可以更改代碼中的引腳序列或簡(jiǎn)單地翻轉(zhuǎn)電機(jī)連接器。

現(xiàn)在它工作了!馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。接下來(lái)，把齒輪板在中心。如果旋轉(zhuǎn)仍然是平穩(wěn)的，附加頂板以及。

正如你所看到的，轉(zhuǎn)盤(pán)現(xiàn)在功能齊全，旋轉(zhuǎn)起來(lái)毫不費(fèi)力。在下一步中，我們將探索應(yīng)用程序端。

在研究iPhone的3D掃描應(yīng)用程序時(shí)，我在YouTube頻道Through Iris上看到了一個(gè)很棒的視頻。這個(gè)視頻回顧了多個(gè)應(yīng)用程序，對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我選擇了Polycam。由于這個(gè)項(xiàng)目的主要焦點(diǎn)是電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，我將只介紹應(yīng)用程序的基本使用。如果你也想使用Polycam，我建議你在YouTube上觀看Andrew Sink的一步一步的指南。

下載應(yīng)用程序后，您可以關(guān)閉訂閱頁(yè)面，繼續(xù)免費(fèi)測(cè)試。在掃描界面中，您將發(fā)現(xiàn)兩種捕獲模式。在手動(dòng)模式下，每次拍攝你都需要按下快門(mén)按鈕，而在自動(dòng)模式下，你只需要在掃描開(kāi)始和結(jié)束時(shí)按下錄制按鈕。

現(xiàn)在，把你想要掃描的對(duì)象放在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的正中央。然后，把你的手機(jī)安裝在支架上，按下錄制按鈕，然后啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)。該應(yīng)用程序?qū)⒆詣?dòng)捕獲和保存圖像在定期間隔的桌子旋轉(zhuǎn)。如果需要，還可以降低電機(jī)步進(jìn)速度，這可以提高掃描質(zhì)量?；谠创a中當(dāng)前的步進(jìn)速度，一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)捕獲大約60個(gè)圖像。

掃描完成后，停止錄制并按應(yīng)用程序中的上傳和過(guò)程完成掃描?，F(xiàn)在，你的3D網(wǎng)格已經(jīng)準(zhǔn)備好了!看看結(jié)果，我對(duì)它的效果感到驚訝，即使是快速的測(cè)試掃描。有了更精確的設(shè)置，我相信細(xì)節(jié)會(huì)更好。

代碼

// wait for a single step of stepper

int delaytime = 2;

// ports used to control the stepper motor

// if your motor rotate to the opposite direction,

// change the order as {4, 5, 6, 7};

int port[4] = {15, 13, 12, 14};

// sequence of stepper motor control

int seq[8][4] = {

{ LOW, HIGH, HIGH, LOW},

{ LOW, LOW, HIGH, LOW},

{ LOW, LOW, HIGH, HIGH},

{ LOW, LOW, LOW, HIGH},

{ HIGH, LOW, LOW, HIGH},

{ HIGH, LOW, LOW, LOW},

{ HIGH, HIGH, LOW, LOW},

{ LOW, HIGH, LOW, LOW}

};

void rotate(int step) {

static int phase = 0;

int i, j;

int delta = (step > 0) ? 1 : 7;

step = (step > 0) ? step : -step;

for(j = 0; j < step; j++) {

phase = (phase + delta) % 8;

for(i = 0; i < 4; i++) {

digitalWrite(port[i], seq[phase][i]);

}

delay(delaytime);

}

// power cut

for(i = 0; i < 4; i++) {

digitalWrite(port[i], LOW);

}

}

void setup() {

pinMode(port[0], OUTPUT);

pinMode(port[1], OUTPUT);

pinMode(port[2], OUTPUT);

pinMode(port[3], OUTPUT);

}

void loop() {

rotate(100);

}

本文編譯自hackster.io