Обзор Creality CR-Scan Lizard — простой в использовании 3D-сканер

Обзор от Карла. И сегодня он рассмотрит CR-Scan Lizard от Creality. Это устройство представляет собой 3D-сканер, который использует процесс структурированного света для 3D-сканирования. Вместо видимого света используется невидимый свет. Карл уже довольно давно ждет недорогой потребительский 3D-сканер. Однажды, он уже попытался сделать структурированный световой сканер своими руками, с некоторым успехом…..но это заняло довольно много времени. У него ушло несколько часов на идеальную настройку, что заставило его отказаться от проекта. Карл периодически искал в Интернете, но никогда не находил хорошего рабочего DIY-решения, поэтому он рад, что с прошлого года, ему уже не раз встречались относительно недорогие хорошие сканеры.

Технические характеристики Creality CR-Scan Lizard

• Точность: 0,05 мм
• Отношение разрешения: 0,1 – 0,2 мм
• Диапазон одиночного захвата: 200 x 100 мм
• Рабочее расстояние: 150 – 400 мм
• Скорость сканирования: 10 кадров в секунду
• Режим отслеживания: визуальное отслеживание
• Свет: LED+NIR (ближний инфракрасный режим)
• Режим сварки: полностью автоматическая геометрия и визуальное отслеживание (без маркера)

Есть 2 режима сканирования: поворотный стол и ручной. Вы можете сканировать черно-белые текстуры в обоих режимах, а цвет доступен только в режиме поворотного стола.

Распаковка

В базовый комплект CR-Scan Lizard входят сканер, блок питания, поворотный стол, мини-штатив и фирменный Y-кабель, а также удобный чехол для переноски.

Комплект, который мы получили, включал в себя некоторые дополнения и считался премиальным обновлением. Обновление предназначено для захвата текстур отдельной камерой. Идея состоит в том, чтобы использовать смартфон или камеру в сочетании со сканером для захвата цветных текстур.

Первое сканирование с помощью CR-Scan Lizard

Комплект CR-Scan Lizard поставлялся с USB-накопителем с программным обеспечением и инструкциями, но во время исследования Карл узнал, что он устарел. Он перешел на сайт Creality и скачал последнюю версию. Программное обеспечение доступно для Windows и Mac. По состоянию на 21 ноября CR Studio 2.5.4.0030 является последним доступным программным обеспечением, с которым он тестировал. Windows выдает ошибку. Одна проблема для Карла заключается в том, что программное обеспечение запрашивает права администратора каждый раз, когда оно запускается. Не понятно, почему это происходит, поскольку это не должно требоваться, и Creality стоит исправить это.

Карл решил посмотреть, как выглядит файл справки, и в итоге он проследил за ним, а также пару раз ссылался на него для комбинации клавиатура/мышь. Это обновленная версия прилагаемого бумажного краткого руководства. Чего он не ожидал, так это отсутствия калибровки. Фантастично. Creality калибрует сканер CR-Scan Lizard на заводе. Самым первым шагом после установки программного обеспечения является импорт калибровки из сети. Карл нашел файл калибровки, и он относится к серийному номеру его устройства. Calib.txt — это имя файла. Пожалуй, с этим могут возникнуть проблемы в будущем. Карл сделал резервную копию файлов калибровки, тестовую переустановку и импортировал текстовый файл без проблем. Единственное, что он увидел интересного в калибровочном файле, это ссылка на разрешение камеры 1280х720.

Первое же сканирование и Карл остался в восторге, увидев, насколько хорошо это получилось и как мало усилий для этого потребовалось. Он пытался сканировать именно это объект и безуспешно провел несколько часов с DIY-сканером. Рабочий процесс Creality довольно прост. Сделайте несколько сканов под разными углами на поворотном столе, чтобы запечатлеть все детали. Затем позвольте программе выровнять сканы, иногда с небольшой помощью. Сканирование заняло всего 5 минут, а результат был весьма приемлемый.

Программное/аппаратное обеспечение

Вот тут-то начинается самое интересное. После того, как он нашел файлы калибровки, он начал просматривать файлы.

Судя по файлам, которые Карл нашел в каталоге установки, производителем камеры является компания Mindvision. Когда он подключил сканер к своему компьютеру на базе Windows, он увидел только две дополнительные камеры. Карл также подключил его к USB-порту на его сервере Unraid для подтверждения. Windows не самый удобный инструмент для такого рода расследований.

Две камеры и один «проектор». Карл смог проверить функции каждого отверстия в сканере, получив доступ к камерам через приложение Windows Camera и заблокировав каждое из них. Он был немного сбит с толку, когда во время просмотра на второй камере загорелись светодиоды. Позже он узнал, что мигающие светодиоды используются для захвата черно-белых текстур.

Вот выдержка из Wikipedia, объясняющая, как работает процесс структурированного света.

Проецирование узкой полосы света на поверхность трехмерной формы создает линию освещения, которая кажется искаженной с точки зрения, отличной от перспективы проектора, и может использоваться для геометрической реконструкции формы поверхности (светового сечения).

Более быстрым и универсальным методом является проецирование узоров, состоящих из множества полос сразу или из произвольных полос, так как это позволяет одновременно получать множество образцов. При взгляде с разных точек зрения узор кажется геометрически искаженным из-за формы поверхности объекта.

Хотя возможны многие другие варианты проецирования структурированного света, широко используются узоры из параллельных полос. На рисунке показана геометрическая деформация одной полосы, спроецированная на простую трехмерную поверхность. Смещение полос позволяет точно получить 3D-координаты любых деталей на поверхности объекта.

Вот короткое видео, демонстрирующее, как выглядит проекция и что видит камера. Карл был очень удивлен, что рисунок кажется не таким правильным, а линии не настолько параллельны, как на других сканерах.

Еще несколько моментов, касающихся программного обеспечения. Программное обеспечение написано с использованием QT для Python, а OpenCV выполняет тяжелую работу. У Карла нет подобных навыков, но он считает, что если бы это был открытый исходный код, сообщество могло бы помочь с разработкой.

Карл изучил файлы конфигурации, чтобы увидеть, с чем еще можно повозиться. Он провел несколько часов, возясь с этими настройками. Полезным параметром, который он нашел, был ScanFrameCnt. Значение по умолчанию — 320, что соответствует примерно 1 полному обороту проигрывателя.

Вот некоторые другие настройки, которые привели к потере большого количества времени. В scaner_settings_Lizard.ini были следующие самые интересные настройки по трате времени.

Выше приведены настройки по умолчанию в файле. Решение было самым интересным. После изменения userconfig на 1 настройки начинают действовать. Карл считает, что разрешение сканера по умолчанию составляет 0,2, что соответствует спецификациям. Он протестировал .1, и файлы стали большими, что привело к мысли, что компьютер завис. Это влияет на облако точек, но может быть больше шума, чем у другого устройства. На картинке выше показывает это. Карл сделал скрин перед принудительным закрытием. Он был немного взволнован, увидев все дополнительные детали. После тщательного осмотра оказалось, что это просто шум. Возможно, с некоторой дополнительной постобработкой, такой как лапласианское сглаживание, результаты будут лучше. Сначала Карл подумал, что сканер улавливает линии слоев. Он вернулся и попробовал еще раз, но был уже более терпеливым. Может быть, с некоторыми дополнительными тестами,

Соображения по поводу ПК

Карлу не удалось найти рекомендуемые характеристики ПК. У него есть AMD Ryzen 9 3900X с RTX 3070 в виртуальной машине Unraid, и выполнение ннекоторых операций занимает не мало времени. Виртуальная машина оставляет немного места, потому что Карл выделяет 3 ЦП на все службы, но она должна быть на уровне Ryzen 3700X. Графический процессор может помочь с этими 3D-задачами, программное обеспечение, похоже, действительно использует мою Nvidia 3070. Сканирование не кажется слишком интенсивным для ЦП, и из комментариев видно, что есть пользователи, которые расстраивались, используя ноутбук или старый ПК при создании сетки, поскольку это приводит к тому, что полностью используется процессор. Вы были предупреждены. Примечание. На момент создания скриншота Карл создавал образ карты microSD, что объясняет 100-процентное использование Disk 1.

Сканирование

Карлу не удалось выполнить много сканирований, так как время было ограниченно. Вот некоторые из них, выполненные с помощью Creality CR-Scan Lizard.

Для окончательного сканирования Карл взял довольно сложный объект. Он изучил программное обеспечение и чувствовал себя довольно уверенно, используя его. Карл использовал все функции: сканирование поворотного стола, сканирование от руки, автоматическое выравнивание, ручное выравнивание и обрезку ненужных данных. Он работал над этим, и, за два дня, это заняло пару часов в общей сложности. Карл не смог отсканировать за один раз, потому что у его не было спрея, чтобы решить проблему с блестящими и темными областями. Дешевый сухой шампунь очень хорошо работает лишь в качестве временной краски. В целом Карл остался доволен результатом.

Точность CR-Scan Lizard

Ниже приведена таблица для измерения точности. Было сделано 2 простых сканирования – сантехническая лента (1 сканирование) и зарядное устройство Apple (2 сканирования). Карл выбрал предметы светлого цвета, чтобы увеличить шансы на точность. Затем он вернулся к дрели, у которой было 12 сканирований, и сделал несколько случайных измерений. Для измерения 3D-объекта Карл вручную использовал Microsoft 3D Builder. Он несколько раз проверял выбросы, чтобы избежать человеческой ошибки. В целом, средняя дельта составила 0,74125.

Эксперименты и причуды

Поворотный стол, поставляемый с CR-Scan Lizard, очень прост, но эффективен. Карл провел несколько экспериментов после того, как узнал, как увеличить количество кадров в файле конфигурации для сканирования проигрывателя. Мысль заключалась в том, что если он удвоит количество кадров и вдвое уменьшит скорость поворотного стола, он сможет захватить больше точек, что даст более качественные сканы.  Карл дошел до того, что увеличил количество кадров более чем в три раза и скорость проигрывателя втрое… но, увы, он не увидел заметной разницы, это лишь добавило время.

Другой быстрый эксперимент заключался в том, чтобы проверить, сможет ли Карл сканировать полностью без привязки. В этой настройке используется Steam Deck с установленной Windows вместе с блоком питания, который может выдавать 12 В для сканера. Ему пришлось купить концентратор USB-C для Steam Deck, и у него уже был повербанк. Оказалось достаточным одного сканирования, чтобы подтвердить концепцию. Программное обеспечение на самом деле не предназначено для такого маленького экрана, и Карлу пришлось автоматически скрывать панель задач, чтобы получить полный доступ ко всем кнопкам и ползункам. Он сделал сканирование в Steam deck, а затем перенес файлы на свой компьютер, чтобы создать 3D-сетку. У него получилось представить разработку 3D-печатного корпуса с резьбой ¼ 20 для сканера и создание полностью мобильного портативного сканера.

Кажется или высокоскоростные устройства USB 3 вообще привередливы? Это вторая материнская плата AM4, у которой USB ведет себя странно. Примерно через неделю сканирования без проблем Карл столкнулся с проблемой, сканер начал давать сбои, и ему не удалось выполнить успешное сканирование. После устранения неполадок ему пришлось перемещать устройства, чтобы найти работающую конфигурацию. Карл знает, что ничего не изменилось, потому что он использовал длинный активный USB-кабель, идущий под его столом, к другой стороне, которая постоянно установлена.

Еще одна особенность заключается в том, что ему приходилось подключать сканер CR-Scan Lizard в определенном порядке, иначе все его USB-устройства вели себя странно, и иногда Карлу приходилось выполнять полную перезагрузку для восстановления. Сканер имеет Y-кабель с USB-разъемом Type-A и штекерным разъемом для питания, который идет к настенной розетке. Сначала нужно было подать питание на разъем баррель, а затем подключить к порту USB. Когда он закончил, ему пришлось сделать наоборот, отключить USB, а затем выключить его. После того, как он понял это, проблема была устранена.

Сканирование текстур с помощью CR-Scan Lizard

В завершение, Карлу удалось провести последний тест — сканирование с текстурой.

Использование встроенного черно-белого сканера CR-Scan Lizard прошло без происшествий и заняло лишь немного больше времени. Всего 1 флажок для захвата черно-белых текстур с помощью второй встроенной камеры. Показывается цветное сканирование.

Карл провел эксперимент с черно-белым сканированием. Вы можете экспортировать файлы STL или OBJ. Файлы STL включают только геометрию, поэтому ему пришлось экспортировать в OBJ. OBJ — это только часть 3D, и можно ссылаться на сопутствующие файлы. Один из них может включать в себя файл текстуры JPG. В этом эксперименте Карл взял текстуру JPG и пропустил ее через онлайн-черно-белый колоризатор. Хотя это никоим образом не соответствует реальным цветам, ему показалось, что получилось довольно интересно и стилизованно. Карл не стал тратить время пытаясь улучшить или протестировать различные веб-сайты и рабочие процессы. Возможно, экспериментируя, можно добиться лучших результатов.

Карл полагает, что это был промах, не включить ни дополнительный датчик цвета с низким разрешением, ни заменить черно-белое на цветное. Для последнего может быть техническая причина. Через мгновение вы поймете причину этого.

Цветовые текстуры — это совсем другое. Во-первых, установка уникальна и немного неуклюжа. Карлу не удалось найти письменных инструкций, поэтому он посмотрел это видео , созданное Creality. На видео показано старое программное обеспечение, которое необходимо обновить, так как сьемки велись достаточно близко, можно понять, как оно работает. В цветной комплект входит дополнительный более тяжелый штатив с монтажной планкой с резьбой 2 ¼ 20 для поддержки сканера и дополнительного веса камеры. Дистанционный триггер с поддержкой USB является частью комплекта, чтобы, как следует из названия, дистанционно запускать ваш смартфон или камеру.

В процесс добавлен дополнительный шаг для захвата цветных текстур. Настройка аналогична обычному сканированию, и Карл использовал Pixel 6 для съемки фотографий. Что оказалось чересчур.

Во-первых, это шаг предварительного просмотра. Вы выравниваете смартфон и сканер и правильно определяете расстояние, глядя на предпросмотр в программном обеспечении. На следующем шаге сканируется сам поворотный стол, на котором ничего нет, чтобы платформа могла быть удалена из сканирования, после чего объект помещается на поворотный стол и сканируется. Это будет последний шаг перед созданием сетки, если только не будут сделаны дополнительные сканы под разными углами, если не захватывается цвет. Этот последний шаг для цветных текстур запускает вашу камеру каждые пару секунд через Bluetooth. Возможно вам потребуется повторить шаги 3 и 4, пока не будут захвачены все детали.

После захвата вы выравниваете сканы либо автоматически, либо вручную, а затем создаете сетку. К каждому сканированию добавляется около 30-40 секунд для захвата данных о цвете. Затем скопируйте все изображения, перенесенные на ПК, в папку в папке вашего проекта. Затем нажмите внешнее наложение текстуры, и откроется другое окно. Скажите ему, где находятся фотографии, и откроется предварительный просмотр. Вы размещаете рамку вокруг объекта, и программа обрезает все фотографии, уменьшая их размер и удаляя ненужные данные. Нажмите «Далее» и ожидайте. Есть диалог, в котором говорится, что это может занять много времени, и они не шутят.

Обратите внимание на выделенную память. Это было абсолютно нелепо и забивало NVMe SSD, используемый Карлом. Он остановился примерно через час и предпринял некоторые шаги, чтобы не превышать 20 ГБ памяти, которые имелись у него. Чтобы получилось меньше 20 Гб, он манипулировал картинками. Первое – Карл уменьшил размер изображений со 100 МБ до 13 МБ, пропустив их через онлайн-обработчик изображений и затем начал наложение текстур заново, и этого оказалось недостаточно. По-видимому, всему виной разрешение. Несжатые картинки с пикселя имеют размер 4080х3072 и весят около 1,5 Мб каждая. Сжатие уменьшило его примерно до 200 КБ на изображение. Затем он прогнал их через другой инструмент, чтобы уменьшить разрешение. После некоторых проб и ошибок, Карл уменьшил их до 1020×768. А после кадрирования в софте получились 858х482. Все это заняло 2 часа, но, по крайней мере, твердотельный накопитель NVMe не изнашивался. Конечно, для захвата данных о цвете можно было бы использовать недорогую камеру.

Оглядываясь назад, некоторые вещи можно было бы сделать иначе. Сначала увеличить масштаб приложения камеры, чтобы попытаться захватить как можно больше данных. Возможна ориентация камеры за сканером. Хотя Карл не уверен, что это сработает. Камера должна быть как можно ближе к камере сканера, чтобы избежать ошибок параллакса. Также можно было бы уменьшить размер выходного файла, уменьшив качество в приложении камеры телефона.

Степень успеха

Однако, при сканировании поворотного стола около 80% изображений были успешными. Это означает, что Карлу приходилось удалять каждое 5-е сканирование и повторять. Не нужно было переориентировать сканирование, стоило просто начать его заново. Ручное сканирование некоторых объектов было не столь успешным. Если в поле зрения не было достаточного количества уникальных перекрывающихся точек отслеживания, сканер довольно легко терял отслеживание, или повторяющийся шаблон вызывал проблемы. Терялось отслеживание и получались странные сканы, и восстановить их было трудно.

Автоматическое выравнивание также сработало в 4 из 5 раз. Всего несколько раз приходилось выравнивать вручную. Остальное время Карл взял на себя автовыравнивание. Это работает следующим образом: вы выбираете 2 скана, которые больше всего перекрываются. Назначьте 1, который не перемещается, и автоматически выровняйте второй по статическому. Работайте по сканам, пока все не будут выровнены. Успех с автоматическим выравниванием сводился к порядку работы. Карл был действительно впечатлен тем, как мало повторного сканирования и выравнивания ему пришлось сделать. У Карла заняло много времени решение аналогичных задач на DIY-решении.

Последние мысли

Карлу понравилось устройство. Поскольку он не заботится о текстурах, он сделал их последними. Он собираюсь использовать сканер CR-Scan Lizard для обратного проектирования, и он бы выбрал базовую модель. Это означает, что отсканируйте объект, затем перенесите его в Fusion 360 для справки и создайте объект в цифровом виде. На его взгляд, это действительно мощный инструмент. Карл может допустить небольшие неточности и исправить все критичное, проведя измерения в реальном мире.

Карл был разочарован производительностью при сканировании печатной платы, потому что это было одной из первых вещей, о которых он подумал, когда его попросили сделать обзор устройства… но их не так уж сложно просто измерить, и экономия времени в реальном времени достигается при необходимости измерений/эталонов для сложных объектов. Если вы ищете сканер и столкнулись с одним из этих 3D-сканеров с лазерной указкой на поворотном столе, Карл не советует вам рассматривал ни один из них. Это дорогая игрушка. Ему прислали один давным-давно, и он так и не опубликовал обзор, потому что устройство работало очень плохо.

Базовая модель Creality продается за 493 доллара вместо обычной цены в 617 долларов в их магазине. Европейские читатели также могут приобрести его за 607,20 евро, а если акция закончится, используйте код купона LizBlog для 15% скидки. В качестве альтернативы базовая модель CR-Scan Lizard в настоящее время доступна на Amazon за 674 доллара.

Выражаем свою благодарность источнику с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.