1. 項(xiàng)目概述用舊手機(jī)和3D打印件打造你的桌面級(jí)3D掃描儀如果你手頭有一臺(tái)閑置的舊手機(jī)又恰好對(duì)3D打印和逆向工程感興趣那么這個(gè)項(xiàng)目可能就是為你量身定做的。我們常聽說3D掃描儀價(jià)格昂貴動(dòng)輒數(shù)千甚至上萬元讓很多創(chuàng)客和愛好者望而卻步。但今天要聊的是如何利用開源硬件和軟件以不到30美元約合200元人民幣的成本自己動(dòng)手組裝一臺(tái)功能完整的桌面級(jí)3D掃描儀。它的核心思路非常巧妙利用智能手機(jī)的高清攝像頭作為“眼睛”一個(gè)由Arduino控制的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)作為“轉(zhuǎn)臺(tái)”再配合開源的三維重建算法軟件將多角度的照片合成為一個(gè)完整的三維模型。這個(gè)項(xiàng)目的魅力在于它的極簡主義和高度可定制性。你不需要復(fù)雜的激光雷達(dá)或結(jié)構(gòu)光投影儀大部分結(jié)構(gòu)件都可以通過你自己的3D打印機(jī)來制造軟件部分也完全開源免費(fèi)。最終你得到的不僅是一臺(tái)能掃描小物件如手辦、零件、水果的工具更是一次深入理解計(jì)算機(jī)視覺、單片機(jī)控制和三維數(shù)據(jù)處理全流程的絕佳實(shí)踐。無論是想為心愛的手辦建立數(shù)字檔案還是想復(fù)制一個(gè)損壞的零件這臺(tái)DIY掃描儀都能派上用場。接下來我將從設(shè)計(jì)思路、材料準(zhǔn)備、組裝調(diào)試到軟件使用完整拆解這個(gè)項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)。2. 核心設(shè)計(jì)思路與方案選型2.1 為什么選擇“攝影測量法”市面上的3D掃描技術(shù)主要分幾類激光三角測量、結(jié)構(gòu)光、以及我們這里采用的攝影測量法。前兩者精度高但硬件復(fù)雜、成本也高。攝影測量法的原理則樸素而強(qiáng)大從不同角度拍攝物體的多張高清照片通過算法分析這些照片中同一特征點(diǎn)的像素位移計(jì)算出其在三維空間中的坐標(biāo)從而“縫合”出整個(gè)模型。對(duì)于DIY項(xiàng)目攝影測量法有天然優(yōu)勢(shì)傳感器現(xiàn)成智能手機(jī)的攝像頭經(jīng)過多年發(fā)展分辨率、對(duì)焦和色彩還原能力已非常出色完全滿足入門級(jí)掃描需求。算法開源像Meshroom、COLMAP、OpenMVG這樣的開源軟件提供了從特征點(diǎn)提取、匹配到稠密點(diǎn)云生成、網(wǎng)格重建的完整流水線。靈活性高掃描質(zhì)量取決于照片數(shù)量、光照和物體紋理。我們可以通過優(yōu)化拍攝流程如增加照片數(shù)量、使用均勻光照來提升效果而不必改動(dòng)硬件。因此我們的硬件設(shè)計(jì)核心就轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾巫屖謾C(jī)攝像頭能穩(wěn)定、自動(dòng)地圍繞物體拍攝一圈照片。2.2 硬件架構(gòu)Arduino 步進(jìn)電機(jī)的經(jīng)典組合為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)拍攝我們需要一個(gè)可控的轉(zhuǎn)臺(tái)。這里最可靠、成本最低的方案就是Arduino搭配步進(jìn)電機(jī)。主控選擇Arduino Nano或Uno是理想選擇。它們價(jià)格低廉約3-5美元社區(qū)資源豐富驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)綽綽有余?？紤]到連接方便性Nano因?yàn)轶w積小更受歡迎。驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選用常見的28BYJ-48型五線四相步進(jìn)電機(jī)。它價(jià)格極低約2-3美元雖然扭矩不大但驅(qū)動(dòng)一個(gè)放置小物件的輕量化轉(zhuǎn)臺(tái)完全足夠。它的特點(diǎn)是精度高可以精確控制旋轉(zhuǎn)角度。驅(qū)動(dòng)板ULN2003驅(qū)動(dòng)板是這款電機(jī)的標(biāo)配僅需1美元左右。它相當(dāng)于一個(gè)電流放大器接收Arduino微弱的控制信號(hào)輸出足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈的電流。結(jié)構(gòu)框架所有非電子的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括電機(jī)座、轉(zhuǎn)臺(tái)、手機(jī)支架、外殼等全部設(shè)計(jì)為可3D打印的部件。這不僅能嚴(yán)格控制成本還能讓你根據(jù)自己手機(jī)尺寸和拍攝需求進(jìn)行靈活調(diào)整。供電整個(gè)系統(tǒng)功耗很低一個(gè)普通的5V/2A的手機(jī)充電寶或USB電源適配器即可驅(qū)動(dòng)Arduino和電機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)的工作流程是Arduino程序控制步進(jìn)電機(jī)每次旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度例如10度然后通過串口通信或簡單的延時(shí)觸發(fā)手機(jī)進(jìn)行拍照需要配合手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)如此循環(huán)直至拍完360度。軟件部分則負(fù)責(zé)處理這一系列照片。注意28BYJ-48電機(jī)是“減速步進(jìn)電機(jī)”內(nèi)部有一套齒輪組雖然增大了扭矩但也意味著它實(shí)際每步的角度很小通常整步模式下約0.0879度/步。在編程時(shí)我們需要計(jì)算讓轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)所需角度對(duì)應(yīng)的步數(shù)而不是直接使用理論步距角。3. 材料清單與3D打印件準(zhǔn)備3.1 電子元件與雜項(xiàng)采購清單總成本嚴(yán)格控制在30美元以內(nèi)以下是詳細(xì)清單及參考價(jià)格基于國際電商平臺(tái)估算物品數(shù)量預(yù)估單價(jià)美元備注Arduino Nano 開發(fā)板13.50也可用Uno但Nano更小巧28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)12.80附帶ULN2003驅(qū)動(dòng)板微型舵機(jī) (SG90)12.50可選用于實(shí)現(xiàn)手機(jī)攝像頭俯仰實(shí)現(xiàn)多排掃描USB數(shù)據(jù)線 (A to Mini-B)11.00為Arduino供電和編程杜邦線 (公對(duì)公、母對(duì)母)1包1.50用于連接電路M3螺絲螺母套件1套2.00用于組裝3D打印件5V/2A USB電源適配器12.00或用充電寶代替小計(jì)約15.30核心成本解析可以看到主要的電子件成本僅15美元左右。剩下的預(yù)算可以應(yīng)對(duì)運(yùn)費(fèi)或者購買質(zhì)量更好的螺絲包。舵機(jī)是可選項(xiàng)基礎(chǔ)版本只需水平旋轉(zhuǎn)但如果想提升掃描質(zhì)量特別是掃描頂部有細(xì)節(jié)的物體增加一個(gè)俯仰軸會(huì)很有幫助。3.2 3D打印結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)與處理這是項(xiàng)目的“重頭戲”也是DIY樂趣所在。你需要打印以下核心部件所有模型文件通?？梢栽赥hingiverse或Printables等開源模型站找到搜索“DIY 3D Scanner”或“Photogrammetry Turntable”底座容納Arduino、驅(qū)動(dòng)板并提供穩(wěn)固的支撐。電機(jī)座固定28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)確保其軸心垂直。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)直接安裝在電機(jī)輸出軸上的圓盤用于放置掃描物體。平臺(tái)表面通常會(huì)設(shè)計(jì)有同心圓紋理或網(wǎng)格這并非裝飾而是為攝影測量軟件提供豐富的、非鏡面的紋理特征點(diǎn)對(duì)于掃描表面光滑、單色的物體如一個(gè)白色杯子至關(guān)重要。立柱與手機(jī)支架立柱從底座升起手機(jī)支架固定在立柱上應(yīng)能夾持不同尺寸的手機(jī)。支架的設(shè)計(jì)應(yīng)確保手機(jī)攝像頭中心大致與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)中心等高。可選俯仰機(jī)構(gòu)如果加入了舵機(jī)需要打印一個(gè)包含舵機(jī)座和手機(jī)支架俯仰擺動(dòng)結(jié)構(gòu)的部件。打印與后處理建議材料PLA即可它易于打印、成本低、強(qiáng)度足夠。填充率15%-20%即可在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下節(jié)省材料和時(shí)間。層高0.2mm標(biāo)準(zhǔn)層高能獲得不錯(cuò)的表面質(zhì)量。對(duì)于需要精密配合的軸孔部位可以嘗試0.16mm或0.12mm層高以獲得更準(zhǔn)確的尺寸。關(guān)鍵處理務(wù)必保證旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與電機(jī)軸的連接緊密且同心。如果模型設(shè)計(jì)是緊配合打印后可以用砂紙稍微打磨電機(jī)軸或平臺(tái)內(nèi)孔確保能用力壓入但又不晃動(dòng)。同心度不好會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)時(shí)物體“畫圓圈”嚴(yán)重影響掃描精度。表面處理對(duì)于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)如果自帶的紋理打印不清可以用馬克筆手動(dòng)畫上一些不對(duì)稱的標(biāo)記點(diǎn)同樣能提供特征。4. 電路連接與Arduino程序解析4.1 硬件接線圖與原理接線非常簡單是典型的單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)電路。以Arduino Nano和ULN2003驅(qū)動(dòng)板為例將28BYJ-48電機(jī)的5根線通常顏色為紅、橙、黃、粉、藍(lán)按順序插入U(xiǎn)LN2003驅(qū)動(dòng)板的電機(jī)接口。連接驅(qū)動(dòng)板與Arduino驅(qū)動(dòng)板IN1- ArduinoD8驅(qū)動(dòng)板IN2- ArduinoD9驅(qū)動(dòng)板IN3- ArduinoD10驅(qū)動(dòng)板IN4- ArduinoD11驅(qū)動(dòng)板(5V/12V) - Arduino5V注意如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)無力可嘗試外接5V電源到此口但務(wù)必與Arduino共地驅(qū)動(dòng)板-(GND) - ArduinoGND為什么是D8-D11這沒有硬性規(guī)定只是習(xí)慣上使用這組連續(xù)的數(shù)字引腳方便在代碼中定義為數(shù)組。你可以更改為其他任意4個(gè)數(shù)字引腳只需在代碼中同步修改即可。4.2 Arduino控制程序詳解程序的核心是控制步進(jìn)電機(jī)按指定步數(shù)和速度旋轉(zhuǎn)。下面是一個(gè)基礎(chǔ)版本的代碼解析包含關(guān)鍵注釋// 定義步進(jìn)電機(jī)引腳 #define IN1 8 #define IN2 9 #define IN3 10 #define IN4 11 // 定義旋轉(zhuǎn)參數(shù) int stepsPerRevolution 4096; // 28BYJ-48電機(jī)單圈總步數(shù)64步/圈 * 64:1減速比 4096 int delayTime 2; // 每一步之間的延遲毫秒控制轉(zhuǎn)速 int photos 36; // 計(jì)劃拍攝的照片總數(shù)360度 / 36 每10度一張 // 步進(jìn)電機(jī)單步的勵(lì)磁序列4相8拍運(yùn)行更平穩(wěn) int stepSequence[8][4] { {1, 0, 0, 0}, {1, 1, 0, 0}, {0, 1, 0, 0}, {0, 1, 1, 0}, {0, 0, 1, 0}, {0, 0, 1, 1}, {0, 0, 0, 1}, {1, 0, 0, 1} }; void setup() { // 初始化電機(jī)控制引腳為輸出模式 pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); Serial.begin(9600); // 初始化串口用于調(diào)試或接收指令 Serial.println(3D Scanner Turntable Ready!); } void stepMotor(int step) { // 根據(jù)傳入的步數(shù)0-7設(shè)置四個(gè)引腳的輸出 digitalWrite(IN1, stepSequence[step][0]); digitalWrite(IN2, stepSequence[step][1]); digitalWrite(IN3, stepSequence[step][2]); digitalWrite(IN4, stepSequence[step][3]); } void rotateDegrees(float degrees) { // 計(jì)算需要移動(dòng)的步數(shù) int stepsToMove (degrees / 360.0) * stepsPerRevolution; for (int i 0; i stepsToMove; i) { for (int j 0; j 8; j) { // 一個(gè)完整的8拍循環(huán) stepMotor(j); delay(delayTime); } } } void loop() { if (Serial.available() 0) { char command Serial.read(); if (command s) { // 收到s開始自動(dòng)掃描流程 Serial.println(Start scanning...); float anglePerPhoto 360.0 / photos; for (int i 0; i photos; i) { Serial.print(Taking photo ); Serial.println(i1); // 此處應(yīng)觸發(fā)手機(jī)拍照。一種簡單方法是在此處點(diǎn)亮一個(gè)LED用手機(jī)APP檢測到LED亮起后自動(dòng)拍照。 // 我們這里用串口指令模擬并延時(shí)給拍照留出時(shí)間。 Serial.println(CAPTURE); // 發(fā)送拍照指令需手機(jī)端監(jiān)聽 delay(3000); // 等待3秒假設(shè)拍照完成 rotateDegrees(anglePerPhoto); // 旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)位置 } Serial.println(Scan complete!); } } }程序邏輯解讀stepsPerRevolution 4096這是28BYJ-48電機(jī)旋轉(zhuǎn)一整圈所需的步數(shù)。了解這個(gè)值是精準(zhǔn)控制角度的基礎(chǔ)。rotateDegrees(float degrees)函數(shù)這是核心。它將目標(biāo)角度轉(zhuǎn)換為需要執(zhí)行的步數(shù)然后通過循環(huán)執(zhí)行stepMotor函數(shù)來驅(qū)動(dòng)電機(jī)?？刂屏鞒淘趌oop中程序等待串口指令。當(dāng)收到s字符時(shí)開始循環(huán)發(fā)送“CAPTURE”指令或觸發(fā)一個(gè)IO口點(diǎn)亮LED- 延時(shí)等待拍照 - 旋轉(zhuǎn)固定角度 - 重復(fù)直到拍完所有照片。實(shí)操心得delayTime參數(shù)很關(guān)鍵。太小如1ms電機(jī)可能因扭矩不足而失步即指令發(fā)了電機(jī)沒轉(zhuǎn)到位太大如5ms則掃描過程會(huì)變得很慢。建議從2ms開始測試觀察電機(jī)運(yùn)行是否平穩(wěn)、有力?？梢栽谵D(zhuǎn)臺(tái)上貼個(gè)標(biāo)記讓它旋轉(zhuǎn)360度后看是否準(zhǔn)確回到原點(diǎn)來檢驗(yàn)是否失步。5. 手機(jī)端控制與拍攝設(shè)置5.1 如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)拍照讓手機(jī)與Arduino協(xié)同工作是關(guān)鍵一步。有幾種實(shí)現(xiàn)思路藍(lán)牙串口APP 宏指令推薦在手機(jī)上安裝如“Serial Bluetooth Terminal”等APP與一個(gè)額外的藍(lán)牙模塊如HC-05會(huì)增加幾美元成本配對(duì)。Arduino通過藍(lán)牙發(fā)送特定指令如“CAPTURE”APP收到后可以觸發(fā)手機(jī)的音量鍵拍照部分APP支持此功能或通過手機(jī)的無障礙服務(wù)模擬點(diǎn)擊屏幕拍照按鈕。這是成本與自動(dòng)化程度較好的平衡。物理觸發(fā)最穩(wěn)定Arduino在每次該拍照時(shí)點(diǎn)亮一個(gè)LED。將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)這個(gè)LED并使用一款支持“檢測到亮度變化自動(dòng)拍照”的APP如某些延時(shí)攝影APP。當(dāng)LED亮起APP自動(dòng)拍照。這種方法零延遲、最可靠但需要找對(duì)APP。無線網(wǎng)絡(luò)與腳本對(duì)于高級(jí)用戶可以在手機(jī)和電腦處于同一Wi-Fi下使用ADB命令或Tasker等自動(dòng)化工具通過電腦腳本控制手機(jī)拍照。這需要一定的開發(fā)背景。對(duì)于大多數(shù)愛好者第一種藍(lán)牙方案是最可行的。你需要額外購買一個(gè)HC-05藍(lán)牙模塊約4美元將其TX、RX、VCC、GND分別連接到Arduino的RX、TX、5V、GND。修改上面的Arduino代碼將Serial.println(CAPTURE);改為通過藍(lán)牙串口發(fā)送。手機(jī)端APP設(shè)置好接收到“CAPTURE”時(shí)執(zhí)行拍照動(dòng)作。5.2 拍攝環(huán)境與參數(shù)優(yōu)化拍攝質(zhì)量直接決定最終模型質(zhì)量。請(qǐng)遵循以下原則光照均勻、柔和、無影是關(guān)鍵。避免使用手機(jī)閃光燈它會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的硬陰影和高光。最佳選擇是在陰天的戶外或者在室內(nèi)使用2盞以上的臺(tái)燈用白紙或柔光布遮擋從兩側(cè)打向物體消除陰影。一個(gè)低成本方案是制作一個(gè)“柔光棚”用白色卡紙圍成一個(gè)半封閉空間頂部和兩側(cè)開口外部打光。背景使用純色、無紋理的背景最好是亞光面的。綠色或藍(lán)色的無紡布是很好的選擇便于后期軟件區(qū)分物體和背景。手機(jī)設(shè)置關(guān)閉自動(dòng)對(duì)焦鎖定對(duì)焦在物體上防止每張照片焦點(diǎn)變化。鎖定曝光/白平衡確保所有照片亮度和色調(diào)一致。使用最高分辨率提供更多像素細(xì)節(jié)。格式使用JPG即可RAW格式雖好但文件太大處理慢。拍攝路徑基礎(chǔ)版只水平旋轉(zhuǎn)一圈。為了獲得物體頂部和底部的數(shù)據(jù)你需要手動(dòng)改變手機(jī)高度拍第二圈、第三圈或者使用帶俯仰舵機(jī)的升級(jí)版自動(dòng)完成。6. 從照片到3D模型開源軟件處理全流程6.1 軟件選型Meshroom 入門指南在Windows/Linux平臺(tái)上Meshroom是目前最友好、功能最全的開源攝影測量軟件之一基于AliceVision框架。它的界面直觀基本是“拖入照片點(diǎn)擊開始”的流程。處理流程詳解導(dǎo)入照片將拍攝的所有照片通常36-72張拖入Meshroom的“Image Gallery”節(jié)點(diǎn)。特征提取與匹配軟件會(huì)自動(dòng)運(yùn)行“FeatureExtraction”和“ImageMatching”節(jié)點(diǎn)。它會(huì)檢測每張照片中的SIFT或AKAZE特征點(diǎn)并找出不同照片間的匹配點(diǎn)。這是最耗時(shí)的步驟之一。稀疏點(diǎn)云重建“StructureFromMotion”節(jié)點(diǎn)利用匹配點(diǎn)計(jì)算出每張照片的相機(jī)位置和一組稀疏的3D點(diǎn)云。你可以在3D查看器中看到初步的、點(diǎn)很稀疏的模型和相機(jī)位姿一個(gè)個(gè)小方塊。稠密點(diǎn)云重建“PrepareDenseScene”和“DepthMapEstimation”、“DepthMapFiltering”節(jié)點(diǎn)會(huì)生成每張照片的深度圖然后融合成稠密點(diǎn)云。此時(shí)模型已經(jīng)“實(shí)心”了但表面是由無數(shù)點(diǎn)構(gòu)成的。網(wǎng)格重建與紋理映射“Meshing”節(jié)點(diǎn)將稠密點(diǎn)云轉(zhuǎn)化為三角面片網(wǎng)格。“Texturing”節(jié)點(diǎn)則將原始照片的顏色信息烘焙到網(wǎng)格表面生成帶紋理的、可視化的3D模型。導(dǎo)出最后可以從“Texturing”節(jié)點(diǎn)導(dǎo)出OBJ或GLTF格式的模型導(dǎo)入到3D建模軟件或切片軟件中。關(guān)鍵參數(shù)調(diào)整在節(jié)點(diǎn)屬性中Describer Types特征描述子類型。sift更精確但慢akaze更快。對(duì)于手機(jī)照片可以先嘗試akaze。Dense Point Cloud Resolution稠密重建分辨率。默認(rèn)為2即原圖1/2分辨率。如果你的照片分辨率高如1200萬像素可以保持為2如果覺得細(xì)節(jié)不夠可以嘗試設(shè)為1全分辨率但處理時(shí)間和內(nèi)存占用會(huì)暴增。Meshing Max Points網(wǎng)格化最大點(diǎn)數(shù)。默認(rèn)40萬如果模型復(fù)雜可以提高到100萬。6.2 常見處理問題與修復(fù)技巧即使拍攝完美軟件處理也可能出問題。以下是一個(gè)速查表問題現(xiàn)象可能原因解決方案稀疏點(diǎn)云非常少或沒有1. 照片特征太少物體光滑、單色2. 照片模糊或?qū)共粶?zhǔn)3. 光照變化劇烈1. 在轉(zhuǎn)臺(tái)和物體上添加標(biāo)記點(diǎn)。2. 重新拍攝確保對(duì)焦清晰。3. 確保光照均勻恒定。模型破碎、有空洞1. 某些角度照片缺失如底部2. 物體有反光或透明部分3. 匹配錯(cuò)誤1. 補(bǔ)拍缺失角度的照片。2. 在反光部位噴涂啞光劑如遮瑕膏。3. 在Meshroom中檢查并刪除位姿明顯錯(cuò)誤的相機(jī)。模型變形、拉伸相機(jī)位姿計(jì)算錯(cuò)誤SFM失敗嘗試在“FeatureExtraction”中更換描述子類型sift/akaze?；蚴褂酶鼘I(yè)的軟件如COLMAP先計(jì)算位姿再導(dǎo)入Meshroom。紋理模糊或錯(cuò)位1. 拍攝時(shí)手機(jī)移動(dòng)了2. 白平衡不一致1. 確保手機(jī)支架穩(wěn)固。2. 拍攝前鎖定白平衡。可在后期使用“Global Warping”等紋理優(yōu)化選項(xiàng)。避坑技巧處理前務(wù)必在Meshroom的“Image Gallery”中仔細(xì)檢查每一張照片刪除任何模糊的、手指意外入鏡的、或者對(duì)焦錯(cuò)誤的照片。一張壞照片可能污染整個(gè)重建結(jié)果。另外第一次跑流程時(shí)可以先只用一半數(shù)量的照片如每隔一張選一張進(jìn)行測試快速驗(yàn)證流程是否通順再使用全部照片進(jìn)行高質(zhì)量重建。7. 模型后處理與3D打印應(yīng)用7.1 網(wǎng)格修復(fù)與簡化從Meshroom導(dǎo)出的模型通常不是“完美”的可能需要一些后處理修復(fù)非流形幾何模型可能存在孤立的頂點(diǎn)、重復(fù)的面或非流形邊即一條邊被多于兩個(gè)面共享。這些錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致3D打印失敗。可以使用Meshmixer或Blender的“3D打印工具箱”中的“清理”或“檢查”功能來自動(dòng)修復(fù)。填補(bǔ)空洞對(duì)于掃描缺失的部分如物體底部接觸轉(zhuǎn)臺(tái)的部分可以使用Meshmixer的“雕刻”模式下的“填充”工具或Blender的“網(wǎng)格填充”功能進(jìn)行手動(dòng)修補(bǔ)。網(wǎng)格簡化攝影測量產(chǎn)生的網(wǎng)格往往面數(shù)極高數(shù)百萬不利于編輯和打印?？梢允褂肕eshLab的“Quadric Edge Collapse Decimation”過濾器在盡量保持形狀的前提下將面數(shù)減少到10萬-50萬左右。7.2 從掃描到打印一個(gè)完整案例假設(shè)我們掃描了一個(gè)小雕像并想打印一個(gè)副本。檢查壁厚在切片軟件如Cura中打開修復(fù)后的模型使用“預(yù)覽”模式檢查壁厚。掃描生成的模型可能某些部位非常薄。如果低于你的打印機(jī)噴嘴直徑通常0.4mm需要在建模軟件中加厚或直接切片時(shí)設(shè)置一個(gè)合理的“外殼厚度”。添加底座如果模型底部是空的掃描不到需要為它添加一個(gè)平坦的底座以便打印?？梢栽贛eshmixer中創(chuàng)建一個(gè)圓柱然后用“布爾并集”將其與模型底部合并。生成支撐對(duì)于懸垂部分切片軟件會(huì)自動(dòng)生成支撐。對(duì)于掃描件由于其形狀有機(jī)支撐可能較多?？梢钥紤]將模型旋轉(zhuǎn)到一個(gè)更佳的角度以減少支撐接觸面提高后期處理質(zhì)量。切片與打印選擇合適的層高如0.15mm用于細(xì)節(jié)、填充率15-20%然后開始打印。最終你不僅獲得了一個(gè)實(shí)體復(fù)制品更擁有了該物體的數(shù)字資產(chǎn)。你可以用它進(jìn)行虛擬展示、動(dòng)畫制作或者進(jìn)行修改設(shè)計(jì)如用Blender給雕像加個(gè)帽子然后再打印出來。這個(gè)從物理到數(shù)字再回到物理的閉環(huán)正是DIY 3D掃描與打印結(jié)合的魅力所在。整個(gè)項(xiàng)目從硬件組裝、編程、拍攝到軟件處理涉及了多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)交叉。成本雖低但挑戰(zhàn)和樂趣一點(diǎn)也不少。最讓我有成就感的一刻不是看到第一個(gè)粗糙的模型出現(xiàn)而是在反復(fù)調(diào)整光照、修改代碼延遲參數(shù)、嘗試不同軟件設(shè)置后終于得到一個(gè)干凈、完整的網(wǎng)格。它提醒我在數(shù)字制造的世界里精密的算法和靈巧的雙手同樣重要。如果你在組裝過程中遇到電機(jī)抖動(dòng)、軟件卡住等問題別灰心那正是學(xué)習(xí)過程的一部分。不妨把問題現(xiàn)象和你的排查步驟記錄下來社區(qū)里總有熱心的高手能給你指出關(guān)鍵的那一步。