मैं आपके लिए एक एंड्रॉइड स्मार्टफोन पर आधारित एक DIY स्कैनर प्रस्तुत करता हूं।

एक स्कैनर को डिजाइन और बनाते समय, सबसे पहले, मुझे बड़ी वस्तुओं को स्कैन करने में रुचि थी। न्यूनतम - सटीकता के साथ पूर्ण विकास में एक व्यक्ति का आंकड़ा - कम से कम 1-2 मिमी।

इन मानदंडों को सफलतापूर्वक हासिल किया गया है। प्राकृतिक प्रकाश में (प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के बिना) सफलतापूर्वक वस्तुओं को स्कैन किया। स्कैनिंग क्षेत्र स्मार्टफोन के कैमरे के कैप्चर के कोण और लेजर बीम की दूरी का पता लगाने के लिए पर्याप्त चमक बनाए रखता है (कमरे में दिन के दौरान)। यह पूर्ण ऊंचाई (1.8 मीटर) में 1.2 मीटर की चौड़ाई के साथ एक व्यक्ति का एक आंकड़ा है।

स्कैनर को विचारों से बाहर किया गया था "और क्या कुछ और करना है या कम उपयोगी और दिलचस्प है जब कुछ करना ही नहीं है।" सभी उदाहरण एक "परीक्षण" ऑब्जेक्ट (मानव स्कैन अपलोड करना सही नहीं है) के उदाहरण पर आधारित हैं।

जैसा कि अनुभव दिखाया गया है, इस प्रकार के सॉफ़्टवेयर के स्कैनर के लिए यह गौण है और कम से कम समय उस पर खर्च किया गया था (अंतिम संस्करण के लिए। प्रयोगों और मृत-अंत विकल्पों के अलावा)। इसलिए, मैं लेख में सॉफ़्टवेयर की सुविधाओं पर नहीं लिखूंगा (लेख के अंत में स्रोत कोड से लिंक करें।)

लेख का उद्देश्य गतिरोध शाखाओं और अंतिम कार्यशील संस्करण बनाने के तरीके पर एकत्रित समस्याओं के बारे में बात करना है।

स्कैनर के लिए, अंतिम संस्करण का उपयोग करता है:

1. सैमसंग S5 फोन
2. ग्लास ऑप्टिक्स (सबसे सस्ता नहीं) के साथ 30 mW पर एक लाइन (90 डिग्री लाइन) के लिए लेंस के साथ लाल और हरे रंग की लेजर।
3. स्टेपर मोटर्स 35BYGHM302-06LA 0.3A, 0.9 °
4. A4988 Stepper मोटर ड्राइवर
5. ब्लूटूथ मॉड्यूल HC-05
6. STM32F103C8t बोर्ड

A4988 ड्राइवर आधे चरण में सेट किए गए हैं, जो 15-> 120 गियरबॉक्स के साथ 400 * 2 * 8 कदम प्रति पीआई देता है।

स्कैनिंग तकनीक का विकल्प।

निम्नलिखित विभिन्न विकल्पों पर विचार किया गया।

एलईडी प्रोजेक्टर।

विकल्प पर विचार किया गया और गणना की गई। यहां तक ​​कि महंगे प्रोजेक्टर के पास आवश्यक सटीकता प्राप्त करने के लिए सही समाधान नहीं है। और यह सस्ते वाले के बारे में बात करने लायक भी नहीं है।

एक विवर्तन झंझरी के संयोजन में एक लेजर बीम का यांत्रिक स्कैन।

विचार का परीक्षण किया गया और फिट माना गया। लेकिन कारणों के लिए DIY प्रदर्शन के लिए नहीं:

1. हमें एक पर्याप्त शक्तिशाली लेजर की आवश्यकता है, ताकि विवर्तन के बाद, निशान काफी उज्ज्वल थे (स्मार्टफोन के लेंस की दूरी 1..2% है)। और मेरी आँखों में खेद है। पहले से ही 30mW के साथ एक लेज़र डॉट उपयोगी नहीं है।
2. 2 विमानों में सटीक मैकेनिकल स्कैनिंग की आवश्यकताएं DIY प्रदर्शन के लिए बहुत अधिक हैं।

स्कैनिंग की एक स्थिर वस्तु पर एक लेजर लाइन का मानक यांत्रिक स्कैन।

अंततः, विभिन्न रंगों के दो लेज़रों के साथ विकल्प चुना गया था।

1. लेज़रों के विभिन्न रंग एक फ्रेम में स्वतंत्र रूप से उनका पता लगाना संभव बनाते हैं।
2. कैमरे के विपरीत पक्षों पर लेज़रों का स्थान आपको एक पास में दो स्कैन प्राप्त करने की अनुमति देता है।
3. एक समय में दो स्कैन आपको स्कैनर संरेखण की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है (स्कैन को परिवर्तित और ओवरलैप करना होगा)।

जैसा कि यह निकला, अंतिम मानदंड सबसे महत्वपूर्ण है। स्कैन की गुणवत्ता पूरी तरह से स्कैनर के ज्यामितीय आयाम और कोण को मापने की सटीकता से निर्धारित होती है। और दो लेज़रों से दो स्कैन की उपस्थिति आपको स्कैन की गुणवत्ता का तुरंत मूल्यांकन करने की अनुमति देती है:
बादलों के बादल घिर गए। यानी दो लेज़रों द्वारा कब्जा किए गए विमान पूरी सतह पर परिवर्तित हो गए।

28BYJ-48 पर यांत्रिक भाग का असफल संस्करण।

हालाँकि मैंने शुरू से ही यह मान लिया था कि यह एक मृत अंत विकल्प है जो आवश्यक सटीकता प्रदान नहीं करता है, फिर भी मैंने इसे विभिन्न ट्रिक्स के साथ जाँच लिया:

1. मोटर की धुरी असर द्वारा तय की जाती है।
2. गियरबॉक्स निकासी नमूनाकरण के लिए घर्षण तत्व और डाट जोड़ा गया।
3. लेजर एक्सपोजर द्वारा फोटोट्रांसिस्टर द्वारा "सटीक स्थिति" निर्धारित करने का प्रयास

लेजर लाइन के एक ही स्थान पर लौटने की पुनरावृत्ति 1.5 मीटर की दूरी पर 2-3 मिमी कम हो गई। गियर ऑपरेशन के दौरान, स्पष्ट चिकनाई के बावजूद, 1.5 मीटर की दूरी पर 1-3 मिमी झटके ध्यान देने योग्य हैं।

यानी 28BYJ-48 बड़ी वस्तुओं के अधिक या कम सटीक स्कैनर के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त है।

मेरे अनुभव के आधार पर स्कैन आवश्यकताओं

स्वीप का एक अनिवार्य तत्व गियरबॉक्स होना चाहिए।

1 / x चरण मोड के बारे में कोई गलती न करें। प्रयोगों से पता चला है कि ए 1688 माइक्रो चरणों पर 1/16 मोड में एक समान नहीं हैं। और 1/8 तक, आंख में यह असमानता ध्यान देने योग्य है।

गियरबॉक्स के लिए सबसे इष्टतम समाधान एक बेल्ट गियर का उपयोग था। हालांकि यह बल्कि बोझिल हो गया है, यह बनाने में आसान और सटीक है।
लेज़रों की स्थिति सटीकता (अधिक सटीक रूप से, स्कैनिंग के लिए लेज़रों की प्रारंभिक स्थिति की स्थिति पुनरावृत्ति) 4 मीटर की दूरी पर लेजर लाइन की चौड़ाई के 5 मिमी के लिए 0.5 मिमी निकली। यानी स्कैनिंग दूरी (1.2-1.8 मीटर) पर इसे मापना आमतौर पर मुश्किल होता है।

पोजिशनिंग - लेज़रों के नीचे डिस्क में स्लॉट्स पर ऑप्टोकॉपर्स (चीनी नाम)।

लेज़रों और स्टेपर मोटर्स के लिए टेलीफोन से कंट्रोल सिग्नल को कंट्रोल सिग्नल ट्रांसमिट करने में समस्या

नियंत्रण चैनल स्कैनिंग गति के मामले में एक अड़चन बन गया। चूंकि यह आपकी खुद की खुशी के लिए एक इत्मीनान से विकास था, स्मार्टफोन के साथ संचार के सभी तरीकों की कोशिश की गई थी।

ऑडियो जैक के माध्यम से नियंत्रण संकेतों का प्रसारण (फोन ऑडियो जैक => आस्टसीलस्कप)

वास्तविक समय में डेटा संचारित करने का सबसे निरोधात्मक तरीका। हाँ, फ़्लोटिंग टाइम के साथ भी। ऑडियो जैक में सिग्नल की वास्तविक उपस्थिति के लिए ऑडियो डेटा ट्रांसमिशन के सॉफ्टवेयर सक्रियण से 500 एमएस (!) तक।

इस विदेशी की जाँच की गई थी, क्योंकि, काम पर, मुझे मोबाइल चिप कार्ड पाठकों से निपटना पड़ा।

स्मार्टफोन स्क्रीन पर फोटोकोड (फोन स्क्रीन का टुकड़ा => फोटोट्रांसिस्टर्स + STM32F103)

ब्याज की खातिर, यहां तक ​​कि इस तरह के एक विदेशी तरीके को स्क्रीन पर क्लोथस्पिन्स के रूप में 2x2 मैट्रिक्स के साथ फोटोट्रांसिस्टर्स के रूप में परीक्षण किया गया था।

हालाँकि फोन से जानकारी प्रसारित करने का यह तरीका सबसे तेज़ था, लेकिन ब्लूटूथ की तुलना में इतना मौलिक रूप से तेज़ (10 ms बनाम 50ms) नहीं था, जो इसकी कमियों (स्क्रीन पर क्लॉथस्पिन) के साथ डाल देता।

IR चैनल (फोन => TSOP1736-> STM32F103)

आईआर चैनल के माध्यम से व्यावहारिक रूप से सत्यापित और ट्रांसमिशन की विधि। यहां तक ​​कि डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल के कुछ कार्यान्वयन भी किए जाने थे।

लेकिन आईआर भी बहुत सुविधाजनक नहीं निकला (यह फोन पर फोटो सेंसर को माउंट करने के लिए असुविधाजनक है), और ब्लूटूथ की तुलना में बहुत तेज नहीं है।

वाईफाई मॉड्यूल (फोन => ESP8266-RS232-> STM32F103)

इस मॉड्यूल की जाँच के परिणाम पूरी तरह से हतोत्साहित करने वाले निकले। रनटाइम अनुरोध-प्रतिक्रिया (प्रतिध्वनि) अप्रत्याशित रूप से 20-300 एमएस (150 एमएस की औसत) की सीमा में तैर रही है। क्यों और क्या - क्या नहीं समझा। मैं केवल एक लेख भर आया था जिसमें कड़े अनुरोध / प्रतिक्रिया समय की आवश्यकताओं के साथ वास्तविक समय डेटा विनिमय के लिए ESP8266 का उपयोग करने का असफल प्रयास बताया गया था।

यानी ESP8266 "मानक" टीसीपी -> RS232 फर्मवेयर ऐसे उद्देश्यों के लिए उपयुक्त नहीं है।

नियंत्रण मॉड्यूल और सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए चयनित विकल्प

अंततः, सभी प्रयोगों के बाद, ब्लूटूथ (HC-05 मॉड्यूल) चैनल का चयन किया गया। यह 40ms का एक स्थिर (और यह सबसे महत्वपूर्ण) डेटा ट्रांसफर अनुरोध-प्रतिक्रिया समय देता है।

समय काफी बड़ा है और स्कैन समय (कुल समय का आधा) को प्रभावित करता है।
लेकिन सबसे अच्छा विकल्प हासिल नहीं हुआ।

एक नियंत्रण मॉड्यूल के रूप में, SM32F103C8T के साथ एक व्यापक बोर्ड।

एक फ्रेम में एक लाइन का पता लगाने के लिए तरीके।

फ्रेम में लेज़र लाइन्स को अलग करने का सबसे आसान तरीका है, लेज़र को बंद करने और लेज़र के साथ फ्रेम के साथ फ्रेम के घटाव का उपयोग करना।

सिद्धांत रूप में, फ्रेम द्वारा खोज भी घटाव के बिना काम करती है। लेकिन यह दिन के उजाले में बहुत बुरा काम करता है। हालाँकि यह मोड सॉफ्टवेयर में तुलनात्मक परीक्षणों के लिए छोड़ दिया गया था (नीचे की मोड की फोटो। फ्रेम घटाव मोड के साथ अन्य सभी तस्वीरें)।


फ्रेम को घटाए बिना विकल्प का व्यावहारिक मूल्य कम था।

इस शोर की जानकारी से लेजर सिग्नल को निकालना संभव और संभव है। हालांकि, उन्होंने परेशान नहीं किया।

फ्रेम घटाव के साथ विकल्प अच्छी तरह से काम करता है।

लाइन को अनुमानित करने और पूरे फ्रेम को प्रोसेस करने के प्रयासों के साथ कोई भी प्रयोग यह दर्शाता है कि एल्गोरिथ्म जितना जटिल है, उतना ही अधिक बार यह "गलतियाँ" करता है और यहां तक ​​कि मक्खी पर प्रसंस्करण को धीमा कर देता है। एक क्षैतिज रेखा पर लेज़र (लेज़र पॉइंट) खोजने के लिए सबसे तेज़ (और सबसे आसान) एल्गोरिदम था:

• पंक्ति के प्रत्येक बिंदु के लिए, विन्यास में निर्दिष्ट विंडो में लेजर रंग स्तर (RGB) के वर्गों का योग माना जाता है (13 px - खिड़की के लिए प्रयोगात्मक रूप से इष्टतम मूल्य)
• लेजर बिंदु "रंग" स्तरों के योगों के अधिकतम मूल्य के साथ खिड़की के बीच में है।

"हरे" और "लाल रेखाओं" की खोज करके एक फ्रेम को संसाधित करने का समय 3ms है।

लाल और हरे रंग के लेजर के लिए बिंदु बादलों को अलग से गिना जाता है। उचित यांत्रिक समायोजन के साथ, उन्हें <1 मिमी की सटीकता के साथ कम किया जाता है।

सटीकता और संरेखण

सटीकता 1.2 मीटर की दूरी पर 1 मिमी के भीतर थी। अधिकतर फोन के कैमरे (1920x1080) के रिज़ॉल्यूशन और लेजर बीम की चौड़ाई के कारण होता है।

स्थैतिक और गतिशील को कॉन्फ़िगर करने के लिए सही स्कैन प्राप्त करना बहुत महत्वपूर्ण है। मेशलैब में दोनों बिंदुओं को लोड करते समय सटीकता / अशुद्धि स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। आदर्श रूप से, बिंदु बादलों को एक दूसरे के पूरक होना चाहिए, एकाग्र होना चाहिए।

स्थैतिक मापदंडों को एक बार में यथासंभव सटीक रूप से सेट किया जाता है:

1. कैमरे के दृश्य के कोण की स्पर्शरेखा।
2. लेज़रों के "कंधों" की लंबाई (लेंस के केंद्र से रोटेशन के अक्ष तक)।

और हां, एक निश्चित स्कैनिंग दूरी पर लेजर लेंस का अधिकतम ध्यान केंद्रित करना और लेजर लाइनों की "ऊर्ध्वाधरता"।

फ्रेम के आभासी विमान के सापेक्ष लेज़रों की स्थिति के वास्तविक कोण के गतिशील पैरामीटर को माउंट में फोन को मिलाते समय हर बार फिर से समायोजित करना पड़ता है। इसके लिए सॉफ्टवेयर में कॉन्फ़िगरेशन मोड बनाया जाता है। केंद्र में लेजर स्क्रीन को कम करने और कोण को समायोजित करके, दोनों लेज़रों के लिए गणना की गई दूरी को जितना संभव हो उतना सही (मापा) दूरी के करीब सेट करना आवश्यक है।

ठीक ट्यूनिंग से पहले:


समायोजन के बाद:

निष्कर्ष

शायद इस डिजाइन को किसी के द्वारा दोहराया जा सकता है। मैंने शीसे रेशा से लेकर सीएनसी तक सभी विवरण काट दिया।

बेशक, सीएनसी मिलिंग मशीन के बिना, लेजर के तहत एक चरखी बनाना मुश्किल है। लेकिन इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि आपको अधिकतम 90 डिग्री के रोटेशन के कोण की आवश्यकता है, उचित धैर्य के साथ, पुली को एक फ़ाइल के साथ भी काटा जा सकता है।

लेकिन यह सीएनसी पर करना बेहतर है। रोटरी असेंबली के अक्षीय खेल की आवश्यकताएं अधिक हैं। विनिर्माण और संरेखण की सटीकता से स्कैन की गुणवत्ता 100% निर्धारित होती है।

स्कैनर ने पृष्ठभूमि में किया। कई बार, कुछ महीनों के लिए रुक-रुक कर। इसलिए, मैं इसके निर्माण की कुल जटिलता का आकलन नहीं कर सकता।

संरचना की कुल लागत बहुत अधिक नहीं है। जैसा कि मेरे प्रयोगों से पता चला है, हालांकि यह बड़ी वस्तुओं के औद्योगिक स्कैनर से दूर है, आप काफी सभ्य स्कैन प्राप्त कर सकते हैं।
स्कैन की गुणवत्ता मुख्य रूप से यांत्रिक भाग की सटीकता से प्रभावित होती है। इस अर्थ में, DIY में औद्योगिक स्कैनर के लिए बनाए गए यांत्रिकी से निपटना मुश्किल है।

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