DIY Desktop 3D Scanner für kleine Modelle- Der BQ Ciclop.

Bilder und Videos - Komponentenliste/Elektronik - Software - STL Modelle.

Kurzbeschreibung und Eigenschaften - Abstract and features

Um kleine Modelle kurzer Hand eins zu eins kopieren zu können, ohne gleich ein CAD programm bemühen zu müssen, gibt es sog. Desktop 3D Scanner.
Die Firma BQ hat kürzlich den Desktop 3D-Scanner Ciclop als Open Source Projekt vorgestellt. Basierend auf dieser Soft- und Hardware wird im Folgenden der Aufbau dieses Scanners dargestellt. Modfizierte STL Modelle und kostenreduzierte Hardware ermöglichen den einfachen und günstigen Nachbau (Zielwert < 100 EURO). Die komplette Toolkette (Firmware und PC-Software und Postprocessing Software ist als freeware verfügbar. Der Scanner erfüllt folgende Spezifikationen:

• Genauigkeit: 0,5 mm
• Scan Volumen: (D) 250 x (H) 205 mm
• Scanzeit: 2-8 min
• Kosten: < 100 Euro.

Bilder und Videos - Figures and videos

Komponentenliste und STL/OBJ Dateien - Bill of Material and STL/OBJ-files

Elektronik

Bauteil/Item	Stk./Pcs	Hinweis/Hint
Arduino UNO Klon	1	Ein Arduino Klon ist günstiger und tut's auch. Link zu den Win7/8 Treibern mit CH430 Treibern.
USB Kabel für das UNO Board	1
CNC V3 Shield	1	Spannungsversorgung 12V kommt vom UNO Board, dazu Kabel an Steckerkontakt des UNO anlöten und an das CNC Board anklemmen.
Schrittmotor Treiber	1	DRV 8825 inkl. Heatsink. Für 1/16 Mikroschritte muss nur M2 gejumpert werden.
Linien Laser (Rot)	2	5V, 60Grad, Klasse 1 mit 2Pol Stecker
LogiTech HD Webcam C270	1
MOTOR 42BYGHW609P1-X11	1	[Nema 17] mit 4 Pol Stecker
Netzteil für das UNO	1	12V-1.5A

Bauteil/Item	Stk./Pcs	Preis/Price	Bezugsquelle/ Supplier	Kommentar
M3x10 Schraube	10		Baumarkt/Ebay
M3 Mutter	6		Baumarkt/Ebay
M8 Mutter	28		Baumarkt/Ebay
M8x30 Schraube	3		Baumarkt/Ebay
M8 Unterleg-Scheibe	18		Baumarkt/Ebay	5V, 60Grad, Klasse 1 mit 2 Pol Stecker
Gewindestange M8	2	~3 EURO	Baumarkt/Ebay	Auf 400mm zuschneiden
Gewindestange M8	1	~2 EURO	Baumarkt/Ebay	Auf 292mm zuschneiden
Gewindestange M8	4	~3 EURO	Baumarkt/Ebay	Auf 170mm zuschneiden
Kugellager 16014	1	~13 EURO	Ebay
Anti-Rutsch EPDM Matte	1	~3 EURO	Ebay	200mm Druchmesser - 2mm Stärke
8mm Sperrholz Rund-Platte	1	~4 EURO	Ebay	Durchmesser 200mm
3D Scanner Kalibrier Aufkleber	1		www.3d-proto.de	PDF zum Ausdrucken

Gedruckte Teile:

Hinweis: Alle geruckten Bauteil-Modelle wurden unter der Share-Alike Lizenz (CC-BY-SA) von BQ veröffentlicht: http://diwo.bq.com/en/ciclop-released-2/
Änderungen der Modelle werden im Folgenden in den Hinweisen benannt. Diese Modelle werden ebenfalls unter der Share-Alike Lizenz (CC-BY-SA) veröffentlicht.
OBJ/STL-Dateien können unter Slic3r geöffnet und in G-Code gewandelt werden.

Bauteil/Item	Stk./Pcs	Hinweis/Hint
CICLOP 3D Scanner Kalibrier Sticker Platte	1	Alternativ aus Hartschaum oder Holz zuschneiden, 3mm Stärke
CICLOP 3D Scanner Motor Halterung	1	Modifiziert, Bitte mit Support Drucken
CICLOP 3D Scanner Kamera Halter Teil 1 und Teil 2	1	Modifiziert, jetzt bestehend aus 2 Teilen um Größe und Druckzeit zu reduzieren, Bitte beides mit Support Drucken
CICLOP 3D Scanner Elektronik Abdeckung	1	Modifiziert an die neue Elektronik
CICLOP 3D Scanner Laser Halterung	2	Modifiziert: angepasst an neuen Laserdurchmesser
CICLOP 3D Scanner Motor Zahnrad	1	Kleines Zahnrad für eine 5mm Schrittmotor Welle
CICLOP 3D Scanner Drehscheibe	1	Besser mit PLA drucken um Warping zu vermeiden
CICLOP 3D Scanner Kalibrier Platten Halterung	1	Besser mit PLA drucken um Warping zu vermeiden
CICLOP 3D Scanner Kugellager Halter	3

Aufbauanleitung von BQ. Der Kamera Halter besteht in dieser Variante aus nur einem Teil.

Einstellungen zum Drucken in Horus und erster Druck in Deutsch.

Kalibrierung des Scanners unter Horus 0.1.2.4

Software/Toolkette - Toolchain

Firmware auf dem Board - Horus

Die Firmware für das Elektronik-Board mit Arduino UNO und CNC V3 Shield liegt hier und kann mit einer aktuellen Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) Version ab 1.0.x über USB geflashed werden. Diese Firmware funktioniert mit der Horus Version 0.1.2.4 (jedoch nicht mit 0.2.x).

Hier die wichtigen unterstützten G-Codes zum Testen mittels Arduino IDE Serial Monitor (BaudRate=115200, COM Port und Board auswählen) oder Horus PC Software:

• G1 X[xxx] F[yyy] - Dreh-Bewegung auf Position xxx Grad mit Geschwindigkeit yyy/sek
• M17 - Schrittmotor einschalten
• M18 - Schrittmotor ausschalten
• M70 T[x] - Laser x off
• M71 T[x] - Laser x on

PC Software - Horus

Die PC Software zum eigentlichen Scannen und Kalibrieren des Scanners unter den verschiedenen Betriebssystemen (Win, Ubuntu, Mac) liegt unter https://github.com/bq/horus. Die oben verlinkte Firmware funktioniert mit der Horus Version 0.1.2.4.

Post processing Software

Horus generiert eine Punktwolke im PLY format. Diese kann dann mittels kostenlosem Meshlab in eine STL oder OBJ Datei gewandelt werden. Diese können dann in Slic3r entsprechend in G-Code umgerechnet werden.

Folgende Schritte müssen mindestens zum Erstellen der STL Datei aus der Punktewolke PLY unter Mashlab durchgeführt werden:

1. Einlesen der PLY Datei(en) unter File > Import Mesh.
Mehrere Dateien einlesen, falls der Scan aus mehreren Punkte-Wolken zusammenfügt werden muss (Punkt 3-4).

2. Entfernen von Punkten, die nicht zum Modell gehören, mittels Selecting the vertexes und Delete Selected Vertex im oberen Menüband.

(3) Bei mehrere Punktwolken: Zuerst die verschieden Punktwolken ausrichten mit Edit > Align.
Erste Punktwolke als Referenz "festkleben" Glue here Mesh und Set as Base Mesh. Anschließend zweite Wolke mit Point Based Glueing ausrichten (4 Referenzpunkte in beiden Modellen bestimmen).

(4) Mehrere Wolken mergen: Filters > Mash Layer > Flatten Visible Layers (Alle Checkboxen aktivieren).

5. Downsampling, um eine bessere und gleichmäßigere Verteilung der Punkte zu erhalten:
Sampling > Point Cloud Simplyfication mit ~30.000 Punkten mit den Defaultwerten für ein 50x50x50mm Modell (Beschleunigt auch die anschließende Filterung).

6. Normale berechnen lassen unter Filters > Normals, Curvatures and Orientation > Compute normals for point sets. Hier sollten 10, 50 oder 100 Neighbour num ausgewählt werden.
Restliche Eingaben bitte auf den Standardwerten lassen. Mit Apply wird die Aktion ausgeführt und mit Close dann geschlossen.
Mit Render > Show Normal/Curvature werden die Normalen angezeigt. Alle sollten nach Möglichkeit in Außenrichtung oder Innenrichtung (dann: Filters > Normals, Curvatures and Orientation > Invert Faces Orientation anwenden) des Modells zeigen.

7. Mit dem Poisson Filter werden die Flächen erzeugt: Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Surface Reconstruction: Poisson.
Hier können die Werte Octree Depth und Solver Divide erhöht werden um die Auflösung anzugepassen. Die Standardwerte ergeben schonmal gute Ergebnisse.

8. Exportieren des Modells mit File > Export Mesh als STL Datei.