Делаем контактный 3D-сканер из дешевого станка с ЧПУ на базе Ардуино
Продолжаем дорабатывать простой станок с ЧПУ на Arduino. Теперь делаем из него контактный 3D-сканер. Механическая часть крайне проста. Значительная доработка потребуется для прошивки платы Ардуино, а также для программы управления станком.
Изготовление контактного датчика для 3D-сканера
Для создания 3D сканера из имеющегося станка с ЧПУ на базе Arduino нам потребуется контактный датчик. Для его изготовления потребуется две металлических полоски, два гвоздя, рейка, резистор сопротивлением в диапазоне 1Ком-10Ком и провода. Выглядит готовый датчик не очень презентабельно, однако функции свои выполняет. В дальнейшем можно изготовить более эстетичный и точный вариант датчика. Последовательность изготовления деталей датчика и его сборка ясна по фотографии.
Фото контактного датчика для 3D-сканера. На рейку крепим две скобы из железных полос. В каждую скобу продевается по гвоздю. Гвоздь под действием силы тяжести опускается вниз (можно поставить пружинки из авторучек). Между острым концом верхнего гвоздя и шляпкой нижнего имеется небольшой зазор. Теперь, если нижний гвоздь (щуп) упрётся в сканируемый объект, он поднимается вдоль рейки и коснётся острия верхнего гвоздя. Таким образом замкнётся цепь датчика и на цифровом пине 2 Ардуино появится сигнал HIGH. Ардуино остановит движение вниз датчика и поднимет его на прежнюю высоту, а на компьютер отправит данные о полученном расстоянии до сканируемого объекта. Обратите внимание, что на случай неполадок щупу 3D-сканера обеспечена возможность значительного хода без повреждения датчика или сканируемого объекта.
Сканер собираем на станке с драйверами шаговых двигателей DM420A, ибо работает он гораздо быстрее, однако можно собрать и на станке с ЧПУ с драйверами ШД на базе микросхемы ULN2003. Схема подключения датчика приведена ниже:
На рисунке изображена схема подключения контактного датчика к плате Arduino. Резистор 1КОм-10КОм выполняет роль стягивающего, и при разомкнутой цепи датчика обеспечивает падение потенциала на цифровом входе до 0В. При замыкании цепи датчика на цифровом пине, работающем в режиме INPUT, появляется значение HIGH (5В). Цепь датчика замыкается при касании щупа датчика сканируемого объекта. Для работы сканера понадобится новая прошивка, которую можно скачать на странице Прошивка. Также необходима программа управления станком с ЧПУ версии не ниже 1.0.2, которую можно скачать на странице Программы.
Описание работы 3D сканера на базе Ардуино
Над рабочей областью строится решётка, в узлах которой с помощью датчика измеряется расстояние до сканируемого объекта. Далее, используя алгоритм бикубической интерполяции, рассчитываются значения расстояния до объекта в промежутках между узлами решётки. Теперь, получив все необходимые данные, программа строит изображение или 3D-модель объекта. Имеется возможность выгрузки полученных значений расстояний до объекта в узлах решётки в отдельный файл, который впоследствии может использоваться на усмотрение пользователя.
Настройка и запуск программы для работы 3D-сканера на базе Ардуино
Запускаем программу Arduino CNC версии не ниже 1.0.2. В главном меню необходимо выбрать пункт Сканер.
