«Как победить циклопа»: как собрать и отладить 3D-сканер, который поставили в вашу школу

«Как победить циклопа»: как собрать и отладить 3D-сканер, который поставили в вашу школу
Дмитрий Юрьевич Усенков

Летом 2017 года в школы в рамках гос. поставок по проекту «Техносфера современной школы» поступили комплекты 3D-оборудования, в том числе 3D-принтеры Hephestos и 3D-сканеры Ciclop. Однако и 3D-принтеры, и 3D-сканеры поставлялись в виде «конструктора» – набора деталей, из которых требовалось самостоятельно собрать принтер и сканер, отладить и настроить их. Данное пособие поможет вам сделать эту работу. Оно содержит советы и рекомендации автора, которому уже довелось выполнять сборку и настройку 3D-сканера Ciclop.

Циклоп, или, если точнее, Ciclop – это 3D-сканер для сканирования небольших объектов. Данная модель (с поворотным столиком и одним или двумя лазерами – рис. 1) разработана уже достаточно давно и используется многими «самодельщиками» – тем более что все пластиковые детали конструкции печатаются на 3D-принтере. Именно такие сканеры в исполнении испанской фирмы BQ были летом 2017 года поставлены в московские школы вместе с 3D-принтерами Hephestos по проекту «Техносфера современной школы» (об этом проекте и о сборке 3D-принтеров Hephestos читайте в другой брошюре данной серии – «Укрощение Гефеста»: как собрать и отладить 3D-принтер, который поставили в вашу школу – https://www.litres.ru/dmitriy-urevich-usen/ukroschenie-gefesta-kak-sobrat-i-otladit-3d-printer-k ).

Принцип работы сканера достаточно прост: лазерный луч в виде тонкой вертикальной полосы попадает на установленный на вращающемся столике исходный объект, и за счет неровностей поверхности объекта (выступов или впадин) световая полоса искажается, становится изогнутой, изломанной или разорванной. Программное обеспечение (программа Horus – на этот раз разработчики вместо древнегреческой решили обратиться к древнеегипетской мифологии) обрабатывает поступающее с веб-камеры изображение и за счет изменений яркости и контраста выделяет на общем фоне эту яркую линию. А далее по форме этой линии определяется (вычисляется) соответствующий участок поверхности объекта. Столик при этом вращается шаговым двигателем, и сканер постепенно «срисовывает» данный объект в цифровую модель, формируя облако точек. (В принципе, для сканирования достаточно и одного лазера, но можно использовать сразу два, чтобы ускорить работу и повысить точность сканирования.)

Как и «гефесты», «циклопы» поставлялись в школы в виде набора деталей, в расчете, что в школах найдутся специалисты, способные эту технику собрать и настроить, – поэтому в большинстве случаев это оборудование скорее всего пылится где-нибудь на складе. Однако собрать и настроить сканер Ciclop не так уж сложно (и во всяком случае гораздо проще, чем 3D-принтер). Давайте этим займемся.

1. Сборка

Сразу отметим: в отличие от комплектов 3D-принтера Hephestos для сканера Ciclop печатная (бумажная) инструкция по сборке отсутствует. Есть только электронные руководства, которые можно найти на сайте производителя – фирмы BQ:

– руководство по сборке конструкции в целом и поворотного столика – https://storage.googleapis.com/bqcom15.statics.bq.com/prod/resources/manual/Ciclop_QSG_01_EN-1484575721.pdf,

– руководство по сборке электронных компонентов – https://storage.googleapis.com/bqcom15.statics.bq.com/prod/resources/manual/Ciclop_QSG_02_Electronics-1475832890.pdf.

Обе указанные инструкции – на английском языке (впрочем, на сайте BQ есть те же файлы и на других языках, но не на русском). Это, конечно, нарушение закона РФ «О защите прав потребителей», но инструкции выполнены в том же интуитивно понятном стиле (в картинках), что и инструкции по сборке 3D-принтеров, так что языкового барьера у вас скорее всего не возникнет. А приведенные ниже советы помогут избежать и некоторых не вполне очевидных трудностей.

Детали сканера поставляются в аккуратном картонном чемоданчике и разложены в три отдельных коробки: детали столика, детали основы сканера и электронные компоненты.

1. Сборка сканера начинается со сборки столика. При этом с плексигласовой основы («блина») сначала нужно снять непрозрачную защитную пленку (с той стороны, с которой на «блине» наклеен штрих-код). Именно на эту сторону укладывается и затем крепится опора подшипника. А после того как столик будет собран, нужно с его обратной (верхней) стороны снять тонкую прозрачную защитную пленку и аккуратно, ровно по краям наклеить на эту поверхность столика резиновое покрытие, отделив от имеющегося в комплекте гибкого резинового круга прикрывающую клеевой слой защитную бумагу.

2. Следующий этап – сборка основания сканера – его «станины». При подготовке резьбовых шпилек нужно сначала навернуть гайки с обеих сторон, и только потом, снаружи этих гаек, надеть шайбы. При соединении двух основных корпусных деталей – подставки столика и «башенки», которую надо расположить надписью «Ciclop» в сторону столика, – сначала нужно ввинтить более короткую шпильку, расположенную посередине и чуть выше остальных. При этом в подставку столика среднюю шпильку нужно ввернуть до упора (отверстие там глухое), а в «башенку» – так, чтобы кончик шпильки не торчал во внутреннем отверстии «башенки» (рис. 2). Затем ввинчиваются длинные шпильки по бокам. При этом сначала их нужно вывинтить дальше за подставку столика (рис. 3), а затем ввинчивать в «башенку», вращая шпильки и придерживая гайки. Шпильки должны быть ввернуты в «башенку» так, что их концы должны выйти вровень с задней поверхностью «башенки», и при этом противоположные их концы не должны особо выступать за пределы поверхности подставки столика (рис. 4).

3. Сборка «рук циклопа». При подготовке резьбовых шпилек рекомендуется только навинтить с обоих их концов гайки, но шайбы устанавливать на каждую шпильку непосредственно перед ее ввинчиванием в «башенку» (иначе шайбы все равно с них, скорее всего, свалятся в процессе многочисленных поворотов и переворотов конструкции). Начинать монтаж надо, перевернув уже собранную часть станины сканера вверх ногами – тогда станут видны гнезда для вкладывания гаек (рис. 5).

Сначала в эти гнезда нужно вложить только по одной гайке – и ввернуть сначала шпильки, которые в этом положении будут нижними (а при нормальном расположении сканера – соответственно, верхними). Затем нужно в те же самые гнезда вложить еще по одной гайке для крепления второй пары шпилек – но если это сделать просто так, то гайки попросту провалятся в гнезда. Чтобы удержать их на правильном месте, в инструкции рекомендуют вставить прилагается шестигранный ключ (в виде Г-образного прутка) в отверстие, расположенное между шпильками (рис. 6), и только потом вкладывать гайку в этот паз, рассчитывая, что стержень ключа удержит гайку в правильном положении. Реально же гайка все равно оказывается чуть глубже. Поэтому рекомендуется повернуть всю конструкцию набок (так, что гнездо для гаек окажется горизонтальным), вложить туда гайку и аккуратно продвинуть ее на нужное место тем же шестигранным ключом, стараясь «поймать» и наживить резьбу (а если гайка «ушла» дальше, чем нужно, – просто вытряхнуть ее наружу и повторить операцию заново). При этом не забываем надевать шайбы на шпильки перед ввинчиванием их в «башенку», а шайбы на наружные концы шпилек наденем уже после того, как все четыре шпильки займут свои места.