Desktop CT жана 3D сканери Arduino менен: 12 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Джон Бумстед тарабынан жазылуучу Дагы:

Жөнүндө: Жарык, музыка жана электроникадагы долбоорлор. Алардын бардыгын менин сайтымдан табыңыз: www.jbumstead.com jbumstead жөнүндө көбүрөөк маалымат »

Компьютердик томография (КТ) же компьютердик октикалык томография (CAT) көбүнчө денени элестетүү менен байланышкан, анткени ал клиниктерге хирургиялык операция кылбастан пациенттин ичиндеги анатомиялык түзүлүштү көрүүгө мүмкүнчүлүк берет. Адам денесинин ичиндеги сүрөттү көрүү үчүн КТ сканери рентген нурун талап кылат, анткени нурлануу денеге кириши керек. Эгерде объект жарым тунук болсо, анда чындыгында көзгө көрүнгөн жарыкты колдонуп КТ сканерин жүргүзүүгө болот! Техника оптикалык КТ деп аталат, бул оптикалык когеренциялык томография деп аталган эң популярдуу оптикалык иштетүүчү техникадан айырмаланат.

Жарым тунук объектилердин 3D сканерлерин алуу үчүн, мен Arduino Nano жана Nikon dSLRдин жардамы менен оптикалык КТ сканерин курдум. Долбоордун жарымында мен фотограмметрия, башка 3D сканерлөө техникасы, оптикалык КТ сканери менен бирдей аппаратты талап кыларын түшүндүм. Бул нускамада мен компьютердик томографияга жана фотограмметрияга жөндөмдүү системаны карап чыгам. Сүрөттөрдү алгандан кийин, мен 3D реконструкцияларын эсептөө үчүн PhotoScan же Matlabти колдонуу боюнча кадамдарым бар.

3D сканерлөө боюнча толук сабак алуу үчүн, сиз инструктивдүү классты бул жерден текшере аласыз.

Мен жакында Бен Краснов Arduino менен рентген КТ аппаратын курганын билдим. Таасирдүү!

Жибергенден кийин, Михалис Орфанакис өзүнүн үйүндө курулган оптикалык КТ сканери менен бөлүштү, ал үчүн Science of Stage Europe 2017 боюнча 1 -сыйлыкты жеңип алды! Анын курулушу боюнча толук документтер үчүн төмөндөгү комментарийлерди окуңуз.

Оптикалык КТ боюнча ресурстар:

S J Doran жана N Krstaji тарабынан 3-D нурлануу дозиметрлерин сканерлөө үчүн оптикалык компьютердик томографиянын тарыхы жана принциптери

CCDcamera үчүн оптикалык компьютердик томографиянын сканери үчүн үч өлчөмдүү сүрөттү калыбына келтирүү: Ханна Мэри Томас Т, Студенттик мүчө, IEEE, D Devakumar, Paul B Ravindran

Никола Крстажич жана Саймон Дж Дорандын 3D нурлануу гели дозиметриясы үчүн параллель нурлуу CCD оптикалык томографиялык аппараттын фокустуу оптикасы

1 -кадам: Компьютердик Томография жана Фотограмметриянын Фону

КТ сканерлөө объекттин бир жагында нурлануунун булагын (мис. Рентген нурлары же жарык), экинчи жагында детекторлорду талап кылат. Аны детекторго чыгаруучу радиациянын өлчөмү объектинин белгилүү бир жерде канчалык сиңирилүүчү экенине жараша болот. Бул орнотуу менен алынган бир гана сүрөт рентгенди чыгарат. Рентген көлөкөгө окшош жана бардык 3D маалыматтары бирдиктүү 2D сүрөтүндө чагылдырылган. 3D реконструкцияларын жасоо үчүн, КТ сканери объектти же булак детекторунун массивин айлантуу менен көптөгөн бурчтарда рентген сканерине ээ болот.

КТ сканери тарабынан чогултулган сүрөттөр синограммалар деп аталат жана алар рентген нурларынын дененин бир бурчу менен бурчуна карай жутулушун көрсөтөт. Бул маалыматтарды колдонуу менен, объекттин кесилишине тескери радондук трансформация деп аталган математикалык операцияны колдонуу менен жетүүгө болот. Бул операциянын кантип иштээри жөнүндө толук маалымат алуу үчүн бул видеону караңыз.

Ушул эле принцип детектордун милдетин аткаруучу камерасы бар булактын ролун аткаруучу оптикалык КТ сканери үчүн колдонулат. Дизайндын маанилүү бөлүктөрүнүн бири - объекттин ичинде чогулган жарык нурларынын параллель болушу. Башкача айтканда, линза телеборбордук болушу керек.

Фотограмметрия объектти алдыңкы жактан жарыктандырууну талап кылат. Жарык объекттен чагылдырылат жана камера тарабынан чогултулат. Бир нече көрүнүштөр космостогу нерсенин бетинин 3D картасын түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн.

Фотограмметрия объекттин үстүнкү профилин түзүүгө мүмкүндүк берсе, КТ сканери объекттердин ички структурасын калыбына келтирүүгө мүмкүндүк берет. Оптикалык КТнын негизги жетишпеген жагы, сиз сүрөттөр үчүн жарым-жартылай тунук объекттерди гана колдоно аласыз (мисалы, мөмө-жемиштер, кыртыш кагазы, гамми аюулары ж. Б.), Ал эми фотограмметрия көпчүлүк объекттерде иштей алат. Мындан тышкары, фотограмметрия үчүн алда канча өнүккөн программалык камсыздоо бар, ошондуктан реконструкциялар укмуштай көрүнөт.

2 -кадам: Системага сереп

Мен сканер менен сүрөткө тартуу үчүн 50 мм фокустук ф/1.4 линзасы бар Nikon D5000 колдондум. Телесентрлик сүрөткө жетүү үчүн мен 50мм линзадан түтүктү кеңейтүүчү 180мм ахроматикалык дублетти колдондум. Талаанын тереңдигин жогорулатуу үчүн линза f/11 же f/16 чейин токтотулду.

Камера камераны Arduino Nano менен туташтырган пульттун жардамы менен башкарылган. Камера сканерлене турган объектти жана электрониканы камтыган кара кутуга туташкан PVC конструкциясына орнотулган.

КТ сканерлөө үчүн объект арткы жактан жогорку кубаттуу LED массиви менен жарыктандырылат. Камера чогулткан жарыктын көлөмү объект тарабынан канчалык сиңирилгенине жараша болот. 3D сканерлөө үчүн, объект Arduino менен башкарылган даректүү LED массивинин жардамы менен алдыңкы жактан жарыктандырылат. Объект H-көпүрөсү (L9110) жана Arduino аркылуу башкарылган тепкичтүү мотордун жардамы менен айланат.

Скандоонун параметрлерин тууралоо үчүн, мен сканерди Lcd экраны, эки потенциометр жана эки баскыч баскычы менен иштеп чыккам. Потенциометрлер сканердеги сүрөттөрдүн санын жана экспозиция убактысын көзөмөлдөө үчүн колдонулат жана баскычтар "кирүү" жана "баштапкы абалга келтирүү" баскычы катары иштейт. Lcd экраны сканерлөөнүн параметрлерин көрсөтөт, анан сатып алуу башталгандан кийин сканерлөөнүн учурдагы абалы.

Үлгүнү КТ же 3D сканерине жайгаштыргандан кийин, сканер бардык сүрөттөрдү алуу үчүн камераны, светодиоддорду жана моторду автоматтык түрдө башкарат. Сүрөттөр андан кийин Matlab же PhotoScan аркылуу объектинин 3D моделин калыбына келтирүү үчүн колдонулат.

3 -кадам: Жеткирүү тизмеси

Электроника:

• Arduino Nano
• Step мотору (3.5V, 1A)
• H-көпүрө L9110
• 16x2 Lcd экраны
• 3X 10k потенциометр
• 2X баскычтар
• 220 Ом резистор
• 1 кох резистор
• 12V 3A электр менен камсыздоо
• Бак конвертер
• Аялдын кубаты
• Кубаттуу баррель сайгычы
• Micro USB узартуу кабели
• Power switch
• Потенциометрдин баскычтары
• ПХБ боюнча карама -каршылыктар
• Прототип тактасы
• Зым ороочу зым
• Электр лента

Камера жана жарык берүү:

• Камера, мен Nikon D5000 dSLR колдондум
• Негизги линза (фокустук аралыгы = 50мм)
• Tube extender
• Ахроматикалык дублет (фокустун узактыгы = 180мм)
• Жалюзи пульту
• Даректүү LED тилкеси
• Utilitech pro 1-lumen LED көчмө жарык
• Жарыкты чачуу үчүн кагаз

Жарык кутуча:

• 2x26cmx26cm ¼ дюймдук калың фанера
• 2x30cmx26cm ¼ дюймдук калың фанера
• 1x30cmx25cm ½ дюймдук калың фанера
• 2x ½ дюйм диаметри таяктар
• 8x L түрүндөгү PVC муундары ½ дюймдук диаметри
• 8x Т түрүндөгү PVC муундары ½ дюймдук диаметри
• 1x PVC капкак ½ дюйм диаметри
• 4 фут 1x2 карагай
• Жука алюминий барак
• Кара плакат тактасы
• Гайкалар жана болттар
• Жаз

Куралдар:

• Кандооч
• Power drill
• Зым ороочу курал
• Dremel
• Jigsaw
• Сым кескичтер
• Кайчы
• Тасма

4 -кадам: Кутунун дизайны жана 3D туташтыргычтары

Epilog Challenge 9 боюнча башкы сыйлык