3D Scanner App

Das Smartphone als 3D Scanner App

In diesem Blog-Artikel erkläre ich dir, wie du einen physischen Gegenstand Einscannen und wieder auszudrucken kannst. Deswegen möchte ich dir zuerst erklären, wie du einen Gegenstand mit deinem Smartphone als 3D Scanner App richtig einscannst.

Die Fotos solltest du von drei unterschiedlichen Winkeln erstellen. Einmal von unten, also aus einem leicht unteren Winkel. Dann noch aus einem mittleren Winkel und natürlich noch von einem eher oberen Winkel. Du wanderst dann um den Gegenstand und machst aus jedem Blickwinkel mehrere Fotos.

Diese drei Positionen brauchst du, um später daraus ein 3D-Objekt per Software generieren zu können. Achte darauf, dass besonders Kleinigkeiten auch von jeder Seite und aus jedem Winkel erkennbar sind.

Dafür brauchst du natürlich eine gewisse Anzahl von Fotos. Um genau zu sein brauchst du 15 bis 20 Fotos von unten, 15 bis 20 von der Mitte und 15 bis 20 von oben, damit du das 3D-Modell erstellen kannst. Eine gute Beleuchtung von allen Seiten ist ebenfalls wichtig. Schatten sind für die 3D Objekt Software sehr schwierig zum Zusammenfügen und resultiert in einem schlechten Ergebnis.

Beim Erstellen der Fotos mit deinem Smartphone als 3D Scanner App ist es natürlich notwendig, die Kamera richtig zu fokussieren. Auch unscharfe Fotos können dazu führen, dass die Bilder am Ende nicht richtig zusammengefügt werden, was wiederum zu Problemen beim 3D Druck führt.

Deswegen an dieser Stelle der Tipp; wenn du dir diese Ratschläge zu Herzen nimmst, wirst du auf jeden Fall ein gutes Ergebnis für das spätere 3D-Modell erzielen.

Aus Bildern eine Meshcloud erstellen

In diesem Abschnitt möchte ich dir erklären, wie du aus den aufgenommenen Bildern per 3D Scanner App bzw. deinem Smartphone eine sogenannte Meshcloud erstellen kannst. Diese Bilder sind später die Grundlage dafür, dass du ein druckbares 3D-Objekt erstellen kannst.

Zum erstellen einer Meshcloud musst du das Programm Regard 3D benutzen, welches du dir kostenlos unter regard3d.org/index.php/download herunterladen kannst. Das Programm ist für Mac und PC verfügbar.
Regard 3D ist ein sogenanntes Structure-from-Motion-Programm. Das heißt, damit kannst du Bilder in 3D-Objekte umwandeln, sei es für Videoanimationen oder eben auch den 3D-Druck.

Eine kostenpflichtige Alternative ist die Software Agisoft Metashape unter: agisoft.com/downloads/installer. Falls du öfter vorhast 3D-Objekte einzuscannen und umzuwandeln, kannst du dir diese Software einmal anschauen und auch eine Demo herunterladen.

Zunächst erstellst du nun in Regard 3D oben links über das + Smybil ein neues Projekt. Den Ort des Projekts kannst du unter dem Standard-Projekt-Path (Projektpfad) oder auf dem Desktop festlegen. Anschließend gibst du noch einen Projektnamen ein.

Als nächsten Schritt fügst du ein Picture Set hinzu. Das kannst du ganz einfach unter „Add files...“ in der linken Spalte tun. In unserem Beispiel ist das Picture Set die 60 aufgenommenen Bilder per 3D Scanner App bzw. Smartphone.

Dann bekommst du die Fotodateien mit allen möglichen Metadaten in Regard 3D aufgelistet. Nach einem Klick auf „Ok“ wirst du über "Compute matches..." die Bilder analysieren lassen.

Das Programm wird nun schauen, wo es überall Übereinstimmungen auf den 60 verschiedenen Bildern gibt, um Wiedererkennungen bzw. Muster zu finden. 

Nach Abschluss dieses Vorgangs bestätigst du mit „Ok“. Nun musst du noch die Triangulation durchführen.

Optional: Wir schauen uns noch ganz kurz an, wo Matches im vorherigen Schritt erkannt wurden. Übereinstimmungen auf Bildern werden durch verbundene Linien gekennzeichnet. Nun starten wir als nächsten Schritt die Triangulation.

Bilder werden analysiert

Das heißt, es werden alle Bilder tiefgehend analysiert, sodass die Struktur erkannt und aus den Bildern herausgerechnet wird – ein relativ schwer zu erklärender Prozess, welcher ebenfalls sehr viel Rechenleistung von deinem Prozessor erfordert und einige Zeit benötigt.

Dabei werden die Bilder über ein 3D-Modell gelegt, beziehungsweise Regard 3D versucht folgendes zu verstehen: Was für ein Objekt habe ich hier? Wie sieht das Objekt aus? Wo sind Wölbungen etc.?

Jetzt musst du aus dem, was trianguliert wurde noch eine Pointcloud erstellen. Dafür nutzt du als nächstes den Button “Create dense Pointcloud...“.

Standardeinstellungen können an dieser Stelle problemlos übernommen werden. Im Anschluss startet die Densification. Bei diesem Schritt berechnet das Programm die Pointcloud, mit der du dann anschließend weiterarbeiten kannst.

Du hast jetzt eine Wolke aus sehr vielen Punkten erzeugt. Dahinter erkennst du schon zaghaft die Figur, die eingescannt wurde. Natürlich berechnet das Programm auch viele Partikel mit, die nicht relevant für das 3D-Modell sind mit.

Aber du siehst schon wie die Figur aus ganz vielen kleinen Punkten besteht, die aus den Bildern herausgerechnet wurden. Jetzt exportierst du aus Regard 3D die Pointcloud, die du anschließend brauchen wirst, um daraus eine .obj Objektdatei zu erstellen.

Für diesen nächsten Schritt brauchst du das Programm MeshLab. Das Programm kannst du unter meshlab.net/#download herunterladen und installieren. MeshLab berechnet aus der erzeugten Pointcloud eine sogenannte Objektdatei. Zunächst öffnest du mit MeshLab die Pointcloud Datei. Dabei handelt es sich um die MeshLab.mlp-Datei, die Regard 3D im Projekt-Pfad erzeugt hat.

Diese .mlp Datei muss nun in MeshLab zuerst geöffnet und anschließend direkt exportiert werden, um daraus mit der Exportfunktion eine .obj-Datei zu erzeugen.

Die Umwandlung von einer .obj in eine fertige sauber druckbare stl.-Datei ist übrigens sehr, sehr zeitaufwendig und dafür sind viele weitere Schritte notwendig. Diesen Schritt könntest du vielleicht selbst machen, aber es lohnt sich aus meiner Erfahrung nicht, für jedes eingescannte Objekt diese Aufbereitungszeit aufzuwenden.

Deswegen lohnt es sich eher, einen Dienstleister zu nutzen. Wenn du die Aufbereitung aber trotzdem ausprobieren möchtest, findest du eine gute Anleitung zum Bereinigen der Pointcloud von Artefakten unter diesem Link: https://youtu.be/Q-nwm03cjvw.

Wie gesagt ist der CAD Dienstleister die effizientere Wahl. Wie du einen günstigen CAD Dienstleister dafür findest und beauftragst zeige ich dir im nächsten Abschnitt. Vorher möchte ich dir aber noch eine Alternative zur Aufbereitung vorstellen.

Diese findest du unter dieser Adresse: excelsior.cs.ucsb.edu/PhotoModel3D/webUpload.html. Der Link ist etwas kompliziert. Aber das Tool kann Fotos direkt in eine druckbare .stl-Datei umwandeln, sodass du dir die Schritte in Regard3D im Idealfall sparst. Das Problem dabei ist, das das Ergebnis vielleicht nicht ganz so sauber wird, als wenn es ein Dienstleister nachbearbeiten würde.

Deswegen rate ich dir absolut dazu: Nimm einen Dienstleister in Anspruch beim aufbereiten deiner Pointcloud zum perfekt druckbaren 3D-Modell. Denn damit wirst du absolut saubere Ergebnisse bekommen und sparst jede Menge Arbeitszeit.

Meshcloud in druckbares 3D-Modell wandeln

In diesem Abschnitt möchte ich dir erklären, wie du aus deiner Pointcloud zu einem druckbaren 3D-Modell kommst. Wie ich bereits im letzten Abschnitt erwähnt habe, empfehle ich dir dafür einen Dienstleister zu nutzen, der sich mit sowas auskennt.

Es gibt dafür Seiten wie Fiverr. Das ist eine Website, auf der du Freiberufler und Selbstständige für kleinere Dienstleistungen beauftragen kannst. Über diesen Link kannst du bei der ersten Bestellung 20% Rabatt bekommen: fiverr.com/s2/de2ef5ba67*

Im Folgenden möchte ich dir erklären, wie du auf dieser Webseite agierst und dein druckbares .stl File bestellst. Wenn du jetzt den 20% Rabatt-Link aufrufst, erscheint eine Seite mit den 20% Rabatt-Angebot.

Um dich anzumelden, trägst du deine E-Mail-Adresse ein, wählst einen Nutzernamen und ein Passwort. Für die Bestellung deines 3D-Druck Objektes empfehle ich dir nach der Anmeldung unter folgenden Link demnNutzer eng_zezo: fiverr.com/eng_zezo.

Diesen Nutzer empfehle ich dir, wenn es um die Erstellung von druckbaren .stl-Files geht. Da diese Dienstleister häufig im Ausland sitzen, empfiehlt sich als erstes eine Kontaktaufnahme auf Englisch.

Je nach Komplexität ist die .stl-Datei dann nach fünf bis zehn Tagen fertig. Das heißt, du musst einen Moment warten, bis du die .stl-Datei zurückbekommst.

Du kannst den Dienstleister einfach ganz nett anfragen, ob es möglich wäre, deine Pointcloud Datei in eine .stl umzuwandeln. Dabei empfehle ich dir unbedingt auch die .obj Datei anzuhängen. So kann der Dienstleister dir Rückmeldung geben, inwiefern das Ganze möglich ist und ob du Korrekturen vornehmen musst.

Wenn der Upload der .obj Datei abgeschlossen ist, kannst du die Anfrage senden. Je nachdem, wie lange dein Dienstleister braucht, wirst du in der Regel nach einer Weile eine Nachricht mit dem fertigen Ergebnis bekommen. In meinem Fall waren das ungefähr 7 Tage nach Buchung.

Danach lässt sich die Datei ganz einfach herunterladen. Und schon hast du deine fertig druckbare .stl-Datei, die du in der Slicer Software öffnen und daraus dort weiterverarbeiten kannst. 

Fertiges 3D-Modell wieder ausdrucken

In diesem Abschnitt möchte ich dir noch erklären, wie du deine erstellte .stl Datei ausdrucken kannst. Dafür nimmst du die .stl-Datei, die du im letzten Abschnitt vom Dienstleister bekommen hast und lädst sie in die Slicer Software deiner Wahl.

Zunächst musst du noch die Größe anpassen, da die Anzeige etwas klein sein kann, nach Lieferung vom Dienstleister oder dem Export aus MeshLab. Danach erstellst du wie gewohnt deine .gcode-Datei, die du ausdrucken kannst.

Im fertigen Druckergebnis erkennst du nun zahlreiche Details, die du bereits am Computer sehen konntest und nun auf deinen 3D-Druck übertragen hast.

Und so einfach kannst du letztendlich Fotos die du mit deinem Smartphone oder anderer 3D Scanner App aufgenommen hast, wieder zu einem physischen Objekt werden lassen.

* = Affiliate Link (3ddruckerlernen.de ist Teilnehmer des Partnerprogramms von Amazon EU, das zur Bereitstellung eines Mediums für Websites konzipiert wurde, mittels dessen durch die Platzierung von Werbeanzeigen und Links zu Amazon.de Werbekostenerstattung verdient werden kann.)