如何构建一个用于3D扫描的电动转台

在这个项目中，我将向您展示如何构建一个用于3D扫描的电动转台。这个DIY项目由三个主要部分组成：顶板、中央齿轮驱动板和底座。顶板保持静止，作为放置待扫描物体的平台。

在设计的核心，中间板的特点是一个内部齿轮机构，隐藏在视线之外，这是由一个步进电机驱动。这个齿轮板旋转360度，包括一个安装点，用于附加一个外部3d打印的手机支架。这使得智能手机可以在保持固定距离的情况下围绕物体平滑旋转。

底板提供结构支撑，容纳所有必要的部件。顶、底板固定在一起，中间齿轮盘独立旋转。为了确保运动平稳，系统用四个滚珠轴承加固。

扫描时，我使用了一款基于ios的应用程序，但用户可以选择任何适合自己需求的软件。这个项目的主要目标是演示逐步建立一个电动转台的3D扫描过程。我们开始吧!

这个项目由三个主要的3d打印部分组成。第一部分为底座，包括三个轴承槽、一个步进电机座、三个侧面安装支腿槽和一个电源开关槽。

第二部分是齿轮盘。它在中心有一个轴承槽，是唯一负责旋转的运动部件。在它的一侧，有一个安装点，用于连接手机座。

第三部分为顶板，放置待扫描物体。这块是直接从它的中心固定到底板，确保两者保持完全静止。

此外，该项目还包括一个连接到步进电机的小齿轮，三个固定轴承的引脚和三个安装腿。此外，手机还配有加长臂和固定板。

如果你没有3D打印机，你可以使用PCBWay的3D打印服务来获得这些零件。STL文件是免费的。

在硬件方面，需要四个608 ZZ轴承来确保更平稳的旋转。需要一些螺栓和螺母来固定步进电机和手机支架。最后，将使用流行的28BYJ-48爱好步进电机。

我们将在接下来的步骤中介绍电子元件。现在，让我们开始建立固定轴承的基础。

•将引脚插入底座的引脚槽中，但不要完全插入。

•然后将轴承插入轴承壳，并将销完全压入槽中。

•然后将3英尺的碎片插入基座的脚槽中。它足够紧，但如果你愿意，你可以用M3螺栓固定它。

•取齿轮部件，将一个轴承压入齿轮部件中心的轴承槽内。

•将齿轮部分放在基座部分的顶部。

•放置顶板，使顶板部分的母槽与底座中心的公槽相匹配。

•最后，插入手机支架臂和支架，用M5螺栓和螺母固定。

完成了所有3D部件的装配。手动将中间层齿轮部分转动几圈，若转动平稳，拆下顶板和齿轮部分，将步进电机放入槽内，用M3螺栓固定。然后插入步进电机齿轮。这是所有!现在让我们进入电子步骤。

在电子方面，该项目使用ESP8266开发板，允许在需要时无线控制转台。对于步进电机驱动器，使用流行的ULN2003。需要一个面包板和几根跳线来建立电路。

为了给系统供电，将使用一个9伏的适配器，以及一些电容器和一个电压调节器，为开发板提供5伏的电压。一个电路图已经分享，以帮助您建立面包板设置。但是，将面包板放置在底座内可能会干扰旋转齿轮，并且松动的电线可能导致断开或短路。

出于这个原因，将使用自定义PCB代替。先前设计的PCB非常适合这个项目。PCB上的电源连接器已经更新，最新的版本现在可以在PCBWay项目页面上找到。

现在，收集必要的组件和焊接工具——让我们开始焊接吧!

如果PCB的焊接过程完成，将步进电机驱动芯片插入板中。确保正确对齐-芯片上的缺口应该与PCB上的缺口匹配。

接下来，将PCB放在基板上并连接步进电机。现在，是时候设置电源连接了。一个2针的开关用于接通和关闭电路，但这是可选的——你也可以直接连接电源适配器。

由于该项目使用较旧的PCB版本，因此将使用桶顶连接。然而，更新的PCB版本包括一个2针端子块，更容易布线。将电源线剪成合适的长度，连接到开关上，并焊接固定。为了防止短路，我使用了电工胶带，但为了更安全的连接，建议使用热缩管。

一旦电路设置好，我们就可以开始编程了。打开提供的源代码，并根据您的电机连接更新引脚号码。这是一个简单的代码，使步进电机在一个方向上旋转。将代码上传到电路板后，将其插入PCB板并上电。

在第一次测试中，马达熄火并发出一些噪音。如果发生这种情况，请尝试反转电机连接。您可以更改代码中的引脚序列或简单地翻转电机连接器。

现在它工作了!马达运转平稳。接下来，把齿轮板在中心。如果旋转仍然是平稳的，附加顶板以及。

正如你所看到的，转盘现在功能齐全，旋转起来毫不费力。在下一步中，我们将探索应用程序端。

在研究iPhone的3D扫描应用程序时，我在YouTube频道Through Iris上看到了一个很棒的视频。这个视频回顾了多个应用程序，对于这个项目，我选择了Polycam。由于这个项目的主要焦点是电动转盘，我将只介绍应用程序的基本使用。如果你也想使用Polycam，我建议你在YouTube上观看Andrew Sink的一步一步的指南。

下载应用程序后，您可以关闭订阅页面，继续免费测试。在扫描界面中，您将发现两种捕获模式。在手动模式下，每次拍摄你都需要按下快门按钮，而在自动模式下，你只需要在扫描开始和结束时按下录制按钮。

现在，把你想要扫描的对象放在旋转工作台的正中央。然后，把你的手机安装在支架上，按下录制按钮，然后启动转盘。该应用程序将自动捕获和保存图像在定期间隔的桌子旋转。如果需要，还可以降低电机步进速度，这可以提高扫描质量。基于源代码中当前的步进速度，一个完整的旋转捕获大约60个图像。

扫描完成后，停止录制并按应用程序中的上传和过程完成扫描。现在，你的3D网格已经准备好了!看看结果，我对它的效果感到惊讶，即使是快速的测试扫描。有了更精确的设置，我相信细节会更好。

代码

// wait for a single step of stepper

int delaytime = 2;

// ports used to control the stepper motor

// if your motor rotate to the opposite direction,

// change the order as {4, 5, 6, 7};

int port[4] = {15, 13, 12, 14};

// sequence of stepper motor control

int seq[8][4] = {

{ LOW, HIGH, HIGH, LOW},

{ LOW, LOW, HIGH, LOW},

{ LOW, LOW, HIGH, HIGH},

{ LOW, LOW, LOW, HIGH},

{ HIGH, LOW, LOW, HIGH},

{ HIGH, LOW, LOW, LOW},

{ HIGH, HIGH, LOW, LOW},

{ LOW, HIGH, LOW, LOW}

};

void rotate(int step) {

static int phase = 0;

int i, j;

int delta = (step > 0) ? 1 : 7;

step = (step > 0) ? step : -step;

for(j = 0; j < step; j++) {

phase = (phase + delta) % 8;

for(i = 0; i < 4; i++) {

digitalWrite(port[i], seq[phase][i]);

}

delay(delaytime);

}

// power cut

for(i = 0; i < 4; i++) {

digitalWrite(port[i], LOW);

}

}

void setup() {

pinMode(port[0], OUTPUT);

pinMode(port[1], OUTPUT);

pinMode(port[2], OUTPUT);

pinMode(port[3], OUTPUT);

}

void loop() {

rotate(100);

}

本文编译自hackster.io