3D Scanner : Scanning small objects and recreating them visually as a mesh in a computer

• Main Authors: Egenäs, Carl, Sacilotto, Axel
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Mekatronik 2021
• Subjects: Mechatronics; 3D Scanner; Arduino; Stepper Motor; Mesh; Mekatronik; 3D-Scanner; Stegmotor; Mechanical Engineering; Maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-296160

The purpose of this project was to construct a 3D scanner capable of scanning smaller objects and visualize them in a computer with satisfying accuracy. The goal was then to generate an STL file able to be 3D printed in an attempt at reverse engineering. Components, materials and tools were provided by KTH to the best of their ability and abudget of 1000 SEK was given to purchase components not available at KTH. The scanner was designed using Solid Edge and utilizes two stepper motors to scan objects. One motor is used to rotate a platform that the object is placed upon and the second stepper motor is used to move an elevator on which a distance sensor is mounted. By keeping track of the elevator’s height in conjunction with the rotation of the object, the distance measured by the sensor can be converted into a point in a Cartesian coordinate system. Several different methods were tested in order to see how results varied. Firstly, the density of scanned points was increased, meaning that the sensor returned values more often as the stepper motor was rotating. Secondly, multiple measurements were made for a single point to determine an average distance and in that way reduce noise and uncertainty. Placing a single laser sensor perpendicular to the object rotating plate proved to be the optimal arrangement in terms of accuracy with the limited budget provided for this project. The scans are very time consuming which makes it important to decide whether to prioritize speed or accuracy. === Syftet med detta projekt var att konstruera en 3D-scanner kapabel att scanna mindre objekt och visualisera dem i en dator med tillfredsställande resultat. Målet var sedan att generera en STL-fil som går att skriva ut i 3D-skrivare för att försöka använda sig av reverse engineering. Komponenter, material och verktyg försågs av KTH så gott det gick och en budget på 1000 kr var tillgänglig för att inhandla komponenter som inte fanns på KTH. Skannern designades med hjälp av Solid Edge och använder sig av två stegmotorer för att skanna object. En motor användes för att rotera den plattform som objektet placerades på och den andra stegmotorn användes för att flytta en hiss varpå en avståndssensor monterades. Genom att hålla koll på hissens höjd i kombination med rotationen av objektet kan avståndet som sensorn uppmäter konvertera still en punkt i det kartesiska koordinatsystemet. Ett flertal metoder testades för att undersöka hur resultaten varierade. För det första ökades densiteten av skannade punkter, det vill säga sensorn returnerade värden oftare än stegmotorn roterade. För det andra genomfördes ett flertal mätningar för varje enskild punkt för att bestämma ett medelavstånd och på så sätt minimera brus och osäkerhet. Att placera en enstaka lasersensor vinkelrätt mot objektroterande plattan visade sig vara det optimala arrangemanget för noggrannhet med den begränsade budgeten för det här projektet. Inskanningarna är väldigt tidskrävande vilket gör det viktigt att bestämma sig för att prioritera snabbhet eller noggrannhet.