Ish stoli kompyuter va 3D skaneri Arduino bilan: 12 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Jon Bumstead tomonidan Muallif tomonidan batafsil:

Haqida: yorug'lik, musiqa va elektronika sohasidagi loyihalar. Hammasini mening saytimda toping: www.jbumstead.com jbumstead haqida ko'proq ma'lumot »

Kompyuter tomografiyasi (KT) yoki kompyuter aksiyal tomografiyasi (CAT) ko'pincha tanani tasvirlash bilan bog'liq, chunki bu klinisyenlarga hech qanday jarrohlik amaliyotisiz bemor ichidagi anatomik tuzilishni ko'rish imkonini beradi. Inson tanasini tasvirlash uchun kompyuter tomografiyasi rentgen nurlarini talab qiladi, chunki nurlanish tanadan o'tishi kerak. Agar ob'ekt yarim shaffof bo'lsa, ko'rinadigan yorug'lik yordamida kompyuter tomografiyasini o'tkazish mumkin! Texnika optik KG deb ataladi, bu optik kogerentsiya tomografiyasi deb nomlanuvchi eng mashhur optik tasvirlash texnikasidan farq qiladi.

Yarim shaffof ob'ektlarning 3D skanerini olish uchun men Arduino Nano va Nikon dSLR yordamida optik KT skanerini qurdim. Loyihaning yarmida men tushundimki, fotogrammetriya, boshqa 3D skanerlash texnikasi, optik CT skaneri bilan bir xil uskunani talab qiladi. Bu yo'riqnomada men kompyuter tomografiyasi va fotogrammetriya qobiliyatiga ega bo'lgan tizimni ko'rib chiqaman. Rasmlarni olgandan so'ng, menda 3D -rekonstruksiyalarni hisoblash uchun PhotoScan yoki Matlab -dan foydalanish bo'yicha qadamlar bor.

3D skanerlash bo'yicha to'liq dars uchun siz bu erda ko'rsatiladigan darslar bilan tanishishingiz mumkin.

Men yaqinda Ben Krasnow Arduino bilan rentgen tomografiya mashinasini qurganini bilib oldim. Ta'sirchan!

Xabar yuborilgandan so'ng, Mixalis Orfanakis o'z uyida qurilgan optik KT skaneri bilan bo'lishdi, buning uchun u 2017 yilgi Evropada fan bo'yicha birinchi sovrinni qo'lga kiritdi! Uning tuzilishi haqida to'liq hujjatlar uchun quyidagi izohlarni o'qing.

Optik KT bo'yicha manbalar:

S J Doran va N. Krstaji tomonidan 3 o'lchamli nurlanish dozimetrlarini skanerlash uchun optik kompyuter tomografiyasining tarixi va tamoyillari

Xanna Meri Tomas T, IEEE, D Devakumar, Pol B Ravindran talaba a'zosi, Xonna Meri Tomas T, CCD kameraga asoslangan optik kompyuter tomografiya skaneri uchun uch o'lchovli tasvirni qayta tiklash.

3D nurlanishli gel dozimetriyasi uchun parallel nurli CCD optik tomografiya apparati optikasi Nikola Krstajich va Simon J Doran

1 -qadam: Kompyuter tomografiyasi va fotogrammetriya haqida ma'lumot

Kompyuter tomografiyasi ob'ektning bir tomonida nurlanish manbasini (masalan, rentgen nurlari yoki yorug'lik), boshqa tomonida esa detektorlarni talab qiladi. Detektorga etkazadigan nurlanish miqdori ob'ektning ma'lum bir joyda qanchalik singdiruvchanligiga bog'liq. Faqatgina ushbu sozlash yordamida olingan bitta tasvir rentgen nurini yaratadi. Rentgen soyaga o'xshaydi va uning barcha 3D ma'lumotlari bitta 2D tasvirda aks ettirilgan. 3D-rekonstruksiya qilish uchun KT skaneri ob'ektni yoki manba-detektor massivini aylantirish orqali ko'p qirrali rentgen nurlarini oladi.

KT skaneri tomonidan yig'ilgan tasvirlar sinogramma deb ataladi va ular rentgen nurlarining tananing bir bo'lagi va burchagi orqali yutilishini ko'rsatadi. Ushbu ma'lumotlardan foydalanib, teskari Radon konvertatsiyasi deb nomlangan matematik operatsiya yordamida ob'ektning kesimini olish mumkin. Ushbu operatsiya qanday amalga oshirilishi haqida to'liq ma'lumot olish uchun ushbu videoni ko'ring.

Xuddi shu tamoyil detektor vazifasini bajaruvchi kamerali va manba vazifasini bajaruvchi LED massivli optik KT skanerida ham qo'llaniladi. Dizaynning muhim qismlaridan biri shundaki, ob'ektiv orqali to'plangan yorug'lik nurlari ob'ekt bo'ylab harakatlanayotganda parallel bo'ladi. Boshqacha aytganda, linzalar telesentrik bo'lishi kerak.

Fotogrametriya ob'ektni old tomondan yoritilishini talab qiladi. Yorug'lik ob'ektdan aks etadi va kamera tomonidan yig'iladi. Kosmosdagi ob'ekt sirtining 3D xaritasini yaratish uchun bir nechta ko'rinishdan foydalanish mumkin.

Fotogrametriya ob'ektni sirtdan profilga chiqarishga imkon bersa, kompyuter tomografiyasi ob'ektlarning ichki tuzilishini tiklashga imkon beradi. Optik KTning asosiy kamchiligi shundaki, siz faqat tasvir uchun yarim shaffof ob'ektlardan foydalanishingiz mumkin (masalan, mevalar, to'qima qog'ozi, gummie ayiqlari va boshqalar), fotogrammetriya ko'pchilik ob'ektlar uchun ishlashi mumkin. Bundan tashqari, fotogrametriya uchun ancha ilg'or dasturiy ta'minot mavjud, shuning uchun rekonstruktsiya ajoyib ko'rinishga ega.

2 -qadam: tizimga umumiy nuqtai

Men skaner yordamida tasvirga olish uchun 50 mm fokusli f/1.4 linzali Nikon D5000 ishlatardim. Telesentrik tasvirga erishish uchun men 50 mm linzadan naychali uzatgich bilan ajratilgan 180 mm akromatik dubletdan foydalanardim. Maydon chuqurligini oshirish uchun linzalar f/11 yoki f/16 ga tushirildi.

Kamera kamerani Arduino Nano -ga ulaydigan deklanşör yordamida boshqarildi. Kamera PVX konstruktsiyasiga o'rnatiladi, u skaner qilinadigan ob'ekt va elektronika saqlanadigan qora qutiga ulanadi.

Kompyuter tomografiyasi uchun ob'ekt orqa tomondan yuqori quvvatli LED massivi bilan yoritilgan. Kamera tomonidan yig'iladigan yorug'lik miqdori ob'ektni qanchalik yutishiga bog'liq. 3D skanerlash uchun ob'ekt old tomondan Arduino bilan boshqariladigan adresli LED -massiv yordamida yoritiladi. Ob'ekt H-ko'prigi (L9110) va Arduino yordamida boshqariladigan qadamli dvigatel yordamida aylanadi.

Skanerlash parametrlarini sozlash uchun men skanerni Lcd ekrani, ikkita potentsiometr va ikkita tugma bilan ishlab chiqdim. Potentsiometrlar skanerdagi fotosuratlar sonini va ta'sir qilish vaqtini nazorat qilish uchun ishlatiladi va tugmalar "kirish" va "qayta o'rnatish" tugmachalari vazifasini bajaradi. Lcd ekranida skanerlash variantlari ko'rsatiladi, so'ngra sotib olish boshlangandan so'ng skanerning hozirgi holati ko'rsatiladi.

Namunani CT yoki 3D skanerlash uchun joylashtirgandan so'ng, skaner barcha tasvirlarni olish uchun kamerani, LEDlarni va Dvigatelni avtomatik boshqaradi. Keyin tasvirlar Matlab yoki PhotoScan yordamida ob'ektning 3D modelini qayta qurish uchun ishlatiladi.

3 -qadam: ta'minot ro'yxati

Elektronika:

• Arduino Nano
• Bosqichli dvigatel (3,5V, 1A)
• H-ko'prik L9110
• 16x2 Lcd ekran
• 3X 10k potentsiometrlar
• 2X tugmachalari
• 220 Ohm qarshilik
• 1 kohm qarshilik
• 12V 3A quvvat manbai
• Buck konvertori
• Ayollar uchun quvvat rozetkasi
• Quvvat barreli vilkasi
• Micro USB uzatma kabeli
• Quvvat kaliti
• Potentsiometr tugmalari
• PCB bilan uzilishlar
• Prototip taxtasi
• Tel o'tkazgich
• Elektr tasmasi

Kamera va yoritish:

• Kamera, men Nikon D5000 dSLR ishlatardim
• Asosiy optikasi (fokus uzunligi = 50 mm)
• Quvur kengaytirgichi
• Akromatik dubl (fokus uzunligi = 180 mm)
• Yopish pulti
• Manzil uchun LED tasmasi
• Utilitech pro 1-lumenli LED portativ yorug'lik
• Yorug'likni tarqatish uchun qog'oz

Chiroq qutisi:

• 2x26 sm x 26 sm dyuymli qalin kontrplak
• 2x30 sm x 26 sm dyuymli qalin kontrplak
• 1x30 sm x 25 sm ½ dyuymli qalin kontrplak
• 2x ½ dyuymli diametrli dublonlar
• Diametri ½ dyuymli 8x L shaklidagi PVX bo'g'inlar
• Diametri ½ dyuymli 8x T shaklidagi PVX bo'g'inlar
• 1x diametri PVC dyuymli PVX qopqoq
• 4 oyoqli 1x2 qarag'ay
• Yupqa alyuminiy varaq
• Qora plakatlar taxtasi
• Yong'oq va murvat
• Bahor

Asboblar:

• Lehimlash temir
• Quvvat matkapi
• Tel o'rash vositasi
• Dremel
• Jigsaw
• Tel kesgichlar
• Qaychi
• Lenta

4 -qadam: Qutining dizayni va 3D o'rnatish

Epilog Challenge 9 da bosh mukofot