Design och konstruktion av en 3D-scanner för små objekt

Abstract

Detta arbete beskriver konstruktionen av ett skanningssystem för små objekt, utvecklat på uppdrag av Wiretronic AB. Systemet är ämnat att komplettera Wiretronic’s existerande lösningar genom att erbjuda högdetaljerad fotografering av små objekt i storleksordningen 0,5-20mm i syfte att användas för 3D-modellering och träning av AI-modeller. Systemet består av en kvartcirkelformad båge med fyra kameramoduler, ett stegmotordrivet rotationsbord, LED-belysning med manuellt justerbar ljusstyrka och färgtemperatur, samt en Raspberry Pi 4B som beräkningsenhet. Tre avbildningslösningar utvärderades. Raspberry Pi HQ-kameran med teleobjektiv valdes då den optiska förstorningen möjliggjorde effektivt utnyttjande av sensorns upplösning och gav ett tillräckligt skärpedjup för de aktuella objekten. Valet av motorsystem gjordes på teoretisk grund, där stegmotorns positioneringsnoggrannhet utan behov av extern återkoppling bedömdes vara det mest lämpade alternativet. Detta bekräftades vid praktisk testning, där stegmotorn uppvisade mycket god noggrannhet och repeterbarhet. LED-strips med hög färgåtergivning och justerbar färgtemperatur valdes som belysningslösning då dessa gav ett jämnare ljus med färre skuggproblem jämfört med punktformade LED-moduler. Det färdiga systemet fungerar väl och uppfyller de ställda kraven. Identifierade förbättringsmöjligheter inkluderar en mer precis tillverkningsmetod för de mekaniska delarna, då 3D-printing med kommersiell utrustning introducerar geometriska toleransavvikelser som ger en viss gungning i rotationsbordet som blir märkbar först vid inzoomning på objektet. Fast montering av kameramodulerna via deras kretskortsfästen skulle ge en mer robust långsiktig lösning jämfört med det klämbaserade monteringssystemet. Belysningsstyrningen som i nuvarande utförande sker manuellt via potentiometrar skulle med fördel kunna regleras via Raspberry Pi för smidigare kontroll och reproducerbarhet.