Fotogrammetriapöydän rakentelua osa 1

Fotogrammetria on tekniikka, missä kappaleesta saadaan kolmiulotteisia mittoja kuvien avulla. Tekniikka on ollut olemassa jo jonkun aikaa, mutta minun nähdäkseni vasta viime vuosina softat ja teknologia ovat kehittyneet tarpeeksi "aloittelijaystävällisempään" suuntaan. Videossa nopea recap aiheesta:

3D-tulostus on mukavaa puuhaa, mutta kappaleiden kopioiminen käsipelillä ei niinkään. Kun kappaleesta otetaan tarpeeksi monta kuvaa, tarpeeksi monesta eri kuvakulmasta (ylhäälta, alhaalta, sivuilta jne), voidaan esimerkiksi Meshroom-sovelluksen avulla luoda mallista ensin pistepilvi ja sitten pintamalli. Tämä ei tietenkään ole idioottivarmaa, eikä mitenkään erityisen nopeaa, mutta mielenkiintoinen tekniikka kokeiltavaksi.

Pyöröpöydän hammastus
Pyöröpöydän mekaaninen rakenne (proto)

Olen tässä siis jo jonkun aikaa värkännyt yllä olevan kuvan mukaisen pyörivän pöydän kanssa, mistä onkin eräs video Mini Nuken rakentelussa. Kyseessä on yksinkertaisesti motorisoitu pöytä, joka askelmoottorin avulla pyörittää alustaa ja täten sen päällä olevaa kappaletta. Juuri sellainen, mitä videon fotogrammetriassa tarvitaan.

Fotogrammetriaa ja ko. tekniikkaa olen erään tuttavani luona jo kerran kokeillutkin opettelumielessä. Silloin käytössä oli käsin veivattava pyöritinpöytä ja kuvien otto tapahtui manuaalisesti kännykällä suljinnäppäintä painamalla. Ajattelin, että olisipa kätevää jos tätä voisi hieman automatisoida, siitäpä se ajatus sitten lähti.

Pyörivän alustan suunnittelu Autodesk Fusion 360 ja Openscad -ohjelmilla

Aloitin suunnittelemaan pyörivää moottoroitua pöytää minulta jo löytyvien tarvikkeiden pohjalta ja aluksi testailinkin romutetusta paperitulostimesta puretun askelmoottorin avulla hammastusten toimivuutta.

Suunnittelin hammastukset Thingiverse käyttäjä Janssen86:n tekemän Openscad-skriptin avulla (Danke Schön vain) ja siirsin hammasrattaat STL-tiedostona Fusioniin. Kovin kummoisia suunnittelukriteereitä ei minulla tässä ollut, muuta kuin että alustan halkaisija ei saa ylittää tulostusalustan halkaisijaa. Muutoin aikalailla hattuvakioilla vetelin parametrit skriptille menemään.

Openscadin avulla voidaan luoda geometrisia muotoja matemaattisen laskennan pohjalta.

Fusionissa aloitin mallintamaan hammaskehän ja hammasrattaan asemoinnin jälkeen muita pyörittimen osia ja ensimmäisestä versiosta tuli alla olevan kuvan mukainen.

Suunnittelukriteerinä oli mahdollisimman yksinkertainen, helposti purettava ja mahdollisimman nopeasti printattava laitos. Prototyyppi numero 1 oli syntynyt.

Pyöritinpöydän ensimmäinen versio
Pyöritinpöydän ensimmäinen versio

Testailin versio numero 1:stä tulostimen askelmoottorilla, mutta ikäväkseni huomasin että pyörittimen kyyti ei kyseisellä moottorilla ollut kovin tasaista, joten jouduin vaihtamaan moottoria.

Onneksi kuitenkin Arduino puuhaboksista löytyi moottori jota voidaan käyttää ULN2003 ajuripiirin avulla. Tällä moottorilla ja Arduinon stepper-kirjaston avulla pöytä pyörii nätisti ja tasaisesti, joten pääsin suunnittelussa eteenpäin.

Tilasin Ebaysta useamman kappaleen Arduino Nanoja, kun sattuivat aika halpoja olemaan, sekä 28BYJ-48 12V moottoreita ja niille vielä ajuripiirilevyjä. Jatkoin seuraavien versioiden suunnittelua näiden pohjalle.

Arduino Nano (2,2 € Ebaysta)

Muokkasin olemassa olevaa moottorin pidikettä sopimaan tilatuille moottoreille ja tuloksena syntyi alla olevan kuvan mukainen tellinki.

Pyöröpöydän versio numero 3 tai 4.
Pyöröpöydän versio numero 3 tai 4.

Pöytä pyöri hyvin koekytkentäalustalla hyppylankojen välityksellä, joten oli aika viedä integraatioastetta syvemmälle ja tehdä näistä palikoista yhtenäisempi kokonaisuus.

Halusin lisätä pyöröpöytään ohjainpaneelin, joten otin suunnitelmaan mukaan 2x16 LCD-näytön (HD47780), muutamat näppäimet ja RGB-ledin.

Elektroniikan kotelo

Suunnittelin olemassa olevalle elektroniikalle kotelon, mihin komponentit sijoitetaan. Fusionista tuli lopulta ulos aika palikkamallinen kotelo, mutta hei, en ole mikään muotoilija muutenkaan.

Elektroniikkakotelo
Elektroniikan kotelo mallia Tesla Cybertruck.

Printtasin ohjauspaneelin kannen mustasta PLA:sta ja laatikko-osan huvin ja kokeilun vuoksi mustasta PETG:stä.

Ohjauspaneelissa kiinni LCD-näyttö,  näppäinkortti ja RGB-led.
Ohjauspaneelissa kiinni LCD-näyttö, näppäinkortti ja RGB-led.
Ohjauspaneeli edestäpäin.
Ohjauspaneeli edestäpäin.

Boksista ei nyt ole kuvaa valmiista tuotoksesta, mutta otetaan lisää kuvia tuleviin kirjoituksiin.

PETG tulostus
Kotelo tulostuksessa kuvan ottohetkellä

Seuraava steppi on juottaa kaikki tarvittavat johdot kiinni Arduino Nanolle sekä moottorinohjaimelle ja aloittaa ohjelman teko. Ainiin, koska käytän virtalähteenä 12 voltin hakkuriteholähdettä, niin tähän tarvitaan myös jännitteenmuuntimia väliin.

Seuraava osa: Fotogrammetriapöydän rakentelua osa 2!

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.