Sube tu juego CAD con buenas fotos de referencia

Tomé muchas fotos de referencia para varios proyectos. La primera vez, recuerdo haber sufrido mucho y tener que rehacer un modelo varias veces antes de que una foto funcionara. Además de medir piezas de manera deficiente, perfeccionar sus habilidades de fotografía de referencia le ahorrará mucho tiempo y esfuerzo al intentar reproducir objetos en CAD. Una vez que tiene un modelo de objeto, es fácil proyectar partes coincidentes, reproducir el original o incluso pulir el original para cambios precisos.

Agrego algunas piezas a un deshidratador de alimentos barato de la tienda de importación local. No estoy seguro de si mi proyecto tendrá éxito, pero es un buen proyecto del que hablar como fotos de referencia. El objeto es blanco, borroso y torpe, lo que dificulta la toma de una buena foto para uso de referencia en un programa CAD. Busqué un tutorial decente sobre el tema y solo encontré uno. Quizás mi Google-fu no fue el mejor ese día. De cualquier manera, fue principalmente para hacer buenas imágenes ortogonales, y no cómo optimizar la imagen para extraer dimensiones más tarde.

Hay algunas cosas notables al tomar una foto de referencia. La primera es la distorsión y la configuración de tu equipo para combatirla. El segundo incluye escalas y superficies de referencia para ayudar a producir un modelo final a partir del cual la geometría y las dimensiones se pueden tomar con precisión. Este último postprocesa la imagen para tratar de combatir la distorsión y también para prepararla para su uso en programas CAD y de modelado.

Configurar y distorsionar:

Es importante no intentar ser un buen fotógrafo, en el sentido tradicional, al tomar una foto de referencia. No queremos una foto interesante. Queremos una foto lo más iluminada, discreta y escalada posible. Si tuviéramos que tomar una foto de la cara de alguien usando estos métodos, sería terriblemente incómodo.

El primer equipo que nos ayuda es una cámara cuyo objetivo no distorsiona la foto. Desafortunadamente, no soy fotógrafo, por lo que no puedo decirle qué combinación de lentes le dará el mejor resultado. ¿Quizás alguien pueda ayudar en los comentarios? Sin embargo, encuentro que las lentes con cámaras o teléfonos normales generalmente se muestran lo suficientemente bien para eso. Están diseñados para que una abuela (o Gerrit) pueda obtener la imagen esperada sin tener que saber qué es el ojo de pez o la distorsión de barril.

El verdadero truco es solo una copia de seguridad del tema. Cuanto más lejos del elemento en cuestión y más pequeño sea en la imagen, menos lo afectará la distorsión general de la lente. Obviamente, volver desde el objeto perderá algo de resolución, por lo que depende de para qué lo necesite. Para la mayoría de las aplicaciones, es bueno perder algunos píxeles para una mayor precisión.

Los mismos cuadrados. Uno muy cercano. El otro desde más lejos y luego hizo zoom. Las líneas muestran cómo se curva la cuadrícula. Aunque la segunda foto es mucho peor en calidad, es más precisa. El filtro para corregir la distorsión de la lente no se aplicó a ambas fotos.
Tres dólares bien gastados. El soporte se desenrosca del soporte y permite que se utilice con una rosca de montaje de cámara estándar.

Siguen errores indirectos y de perspectiva. Quieres tomar una foto lo más mortífera posible. Si tiene éxito, los únicos errores serán la distorsión de la lente y partes del objeto se encogerán a medida que desaparezcan en el horizonte. No es necesario un trípode, pero realmente ayuda. Tengo un adaptador de tres dólares para mi teléfono que me permite usarlo como cámara en un trípode barato. No es suave como la seda, puede haber algunos juramentos, pero funcionará para la mayoría de las cosas. Configuraremos el nivel de la habitación con la función más importante que estamos tratando de capturar. Establecerlo para obtener el centro del objeto no es necesariamente tan importante, porque cuanto más se aleje nuestro punto de interés del centro de la lente, más errores de perspectiva y distorsión recibirá.

La iluminación también es importante. Puede usar un poco de luz dura para mostrar detalles con sombras, pero es importante tener en cuenta la longitud de la sombra y la dirección de la luz en el papel para ayudar más adelante al dibujar las dimensiones. Lo mejor es una luz brillante y uniforme que no borre las sombras de la pieza. Piense en los primeros proyectos de arte. Cuando sombreaba un cubo o una esfera, deseaba el gradiente más suave posible. Si exponiera demasiado la estrella moribunda, solo tendría un círculo blanco sobre un fondo negro, y todos esos bothanos morirían por nada.

Escala de referencia:

Utilizo algunas cosas para hacer una escala adecuada para mis imágenes. La más útil es una cuadrícula. Puede tener dimensiones arbitrarias, ya que su propósito principal es ayudarnos a configurar la foto y eliminar la distorsión más adelante en el proceso. Debido a que se encuentra detrás del objeto, es difícil saber qué tamaño tiene la cuadrícula sin usar trigonometría innecesaria. Por lo general, uso un tapete de corte que viene correctamente con una cuadrícula pintada. Es bastante fácil encontrar una plantilla en línea para imprimir si es necesario. Es bueno tener cuadrados grandes y fáciles de ver en lugar de pequeños.

Este proceso no es extremadamente preciso, pero con cuidado y suerte a veces se puede lograr dentro de un milímetro. Si completamos estos con algunos trucos de calibre, podemos mejorar. Me gusta tomar una combinación de graduados o una escuadra de maquinista y colocarla junto al objeto. Una regla de madera también servirá.

Es bueno usar el cuadrado para colocar la pieza verticalmente a la mesa de manera que quede ortogonal a la cámara. Me gusta usar un nivel láser para proyectar una línea desde la cámara al objeto. Esto elimina todas las conjeturas de la ecuación.

Las dos escalas de referencia que suelo utilizar. Alfombrilla de corte y escuadra de combinación. Un nivel láser sujeto al trípode ayuda a ajustar correctamente el nivel de la cámara.

Consejos para fotos:

  • No intente hacer todo con una foto. Si necesita el contorno de un objeto. Configure una foto para hacer el boceto. Si necesita la interfaz para ese objeto, configure una foto solo para eso. Siempre puede personalizar más planos de referencia en su software CAD. Por lo general, es más rápido y da mejores resultados al tomar dos fotos que obligar a una a hacer dos trabajos diferentes.
  • Si hay información en el dispositivo que se puede recolectar sin la ayuda de la foto de referencia, regístrela por separado. No intente aumentar las dimensiones y la información de la foto si se puede hacer de manera más correcta.
  • Limpiar a fondo el objeto. Perdí algo de tiempo descifrando una característica que en realidad era solo suciedad o aceite.
  • Si es un objeto de color realmente extraño o brillante y puede permitirse arruinarlo, rocíelo con un color gris apagado.
  • Si es un objeto delgado y plano, algunos lectores han dado este útil truco en el puesto de calibre, un escáner de superficie plana hará un trabajo maravilloso al reproducirlo en dos dimensiones.
  • Asegúrese de exponer la foto con la máxima cantidad de grises y definición en el objeto. No queremos grandes reflejos ni grandes tonos. Quizás la foto sea aburrida, pero está bien.
  • Si el objeto es realmente grande y oscurece la cuadrícula, existe un truco para generar la distorsión en el plano requerido. Supongamos que desea que el contorno de un objeto se tome en su plano central. Fotografíe el objeto. Ahora, marque el centro del objeto en la mesa y marque el borde de la cuadrícula. Retire el objeto y luego mueva la cuadrícula al centro del objeto usando las líneas marcadas. Tome una foto sin mover el diseño de la cámara. Ahora tiene una imagen de la distorsión en el centro del objeto. Corrija la foto de la cuadrícula y luego corrija también la foto original para obtener un boceto preciso.
  • Marque el borde de la almohadilla y el centro del objeto. Fotografíe el objeto. Fotografíe el objeto. Combina las imágenes. Ajuste la distorsión y la iluminación. Cultivo. Luego utilícelo para extraer la geometría favorita. De esta manera, configura la distorsión en el plano desde el que desea capturar los datos y no en el plano en el que se encuentran sus referencias.

    Postprocesamiento

    En el posprocesamiento, lo haremos.

    • Elimina la distorsión.
    • Arregla la luz.
    • Corta la foto correctamente para el software CAD.
    • Por lo general, uso Photoshop para editar mis fotos, pero GIMP funcionará bien. Tanto GIMP como Photoshop ahora incluyen un filtro de distorsión de cámara. Desea utilizar esto primero antes de pasar a los errores de perspectiva que pueden haber aparecido en la imagen. Aquí la cuadrícula que ponemos detrás del objeto es útil. El objetivo es enderezar algunas líneas de cuadrícula cóncavas o convexas. Después de hacer esto, tendremos buenas líneas para el siguiente paso.

      El siguiente paso es usar los transformadores para distorsionar la foto hasta que todas las líneas estén cuadradas entre sí. Seguramente son un paralelogramo, un trapecio o una extraña combinación de los dos. Si es realmente extremo, es mejor que tome la foto y dedique más tiempo a la maquetación. Si realmente lo acertó, puede omitir estos dos pasos y esa será la foto con la mayor precisión.

      Es posible que la luz de la foto se apague. Usa la herramienta Niveles para cambiarla hasta que obtengamos el degradado suave que estamos buscando. Puede ser tentador aclarar la foto o nivelarla para que los blancos sean blancos. La fotografía de productos moderna nos ha enseñado que lo que buscamos son fotografías brillantes y de aspecto limpio. Este no es nuestro objetivo. Intentamos extraer información geométrica de la foto. Queremos una foto donde los grados de las sombras estén más definidos y los bordes se destaquen claramente del fondo. Puede parecer un poco oscuro o descolorido, pero si puede ver todo claramente, está bien hecho. Trate de pensar en viejas fotos educativas en blanco y negro de libros de texto.

      Lo último es recortar la foto. Queremos cortar lo más cerca posible del objeto. Hago zoom hasta que el borde de mi recorte solo toca los píxeles de mi objeto. Hacemos esto porque estableceremos una dimensión en la que queremos que el software mida la foto en nuestro software CAD. Si tenemos píxeles adicionales alrededor de nuestro objeto, descartará las medidas que realicemos.

      Después de haber recortado la foto, también recomiendo distorsionar la foto para que coincida con el formato de imagen del objeto original. Por ejemplo, si tomó una foto de un cilindro con un diámetro de 10 pulgadas y 15 pulgadas de alto, asegúrese de que la foto, si se tomó antes, tenga una proporción perfecta de 2: 3. Si los errores de perspectiva se eliminaron correctamente en el diseños y posprocesamiento, deberíamos tener una imagen muy cercana del objeto en ese punto.

      Foto original Gracias al diseño, no tenemos mucho que arreglar. El filtro de la lente correcta y algo de rotación. Ajustó la luz para dar la mayor cantidad de información sobre su geometría. Me vendría bien una mejor iluminación. La imagen fue recortada y girada. Tenga en cuenta un pequeño error de perspectiva en el que mi cámara estaba más alta que el centro del objeto. También una pequeña rotación. Sin embargo, está lo suficientemente cerca para el propósito para el que lo necesito.

      Conclusión

      Ojalá después de todo el trabajo tengamos una foto que podamos usar en nuestro software de modelado elegido. Varía entre ellos, pero el flujo de trabajo estándar es crear un avión y dibujar curvas en un boceto. Después de eso, es muy sencillo resaltarlos o convertirlos en superficies útiles. Para trabajos que no están en tres dimensiones, como obtener un boceto de tablero, también puede importar la imagen a un programa de vectores como Inkscape o Illustrator y rastrear el bosquejo. Una vez que lo tenga, puede exportarlo a un formato que le guste a su programa CAD.

      Utilice la foto en su CAD o software de modelado para elegir la geometría necesaria.

      Espero que esto haya sido de ayuda. Estoy seguro de que muchos de ustedes han resuelto estos problemas a su manera. ¿Qué trucos y métodos usas para obtener una buena foto de referencia?

      • dice:

        La solución obvia aquí es 'Plátano a escala'.

        • Mike Szczys dice:

          Siempre que tenga una referencia que coincida exactamente con el International Prototype Banana.

          • dice:

            Eso me recuerda ... mi banana necesita ser calibrada.
            Odiaría que se rebajara a 'Solo referencia'.

            • notarealemail dice:

              Mi plátano fue calibrado debido a los isótopos de potasio. Voy a cambiar a pepinos a partir de ahora.
              Por muy serio que sea; por alguna razón, tu publicación creó mi día.

        • Chorro de agua dice:

          O un escáner láser de bolsillo.

          • Jan Ciger (@ janoc200) dice:

            La forma de lidiar con la perspectiva y la distorsión de la lente es calibrar la cámara. No hay lentes en el mercado que no distorsionen tu escena y, a menos que tomes las imágenes realmente sin vida (exteriores, objetos grandes, etc.), siempre tendrás una distorsión de la perspectiva.

            Hay un buen tutorial sobre cómo calibrar su cámara aquí:
            http://wiki.ros.org/camera_calibration/Tutorials/MonocularCalibration

            Por eso también existe un famoso kit de Matlab (también funciona con Octave):
            http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/htmls/parameters.html

            Luego, corrige su imagen; esto corregirá la distorsión de la lente. Las líneas volverán a ser líneas y no arcos. Por último, incluso puedes hacer una homografía y proyectar la imagen como si estuviera muerta, corrigiendo la distorsión de la perspectiva. Solo necesita un rectángulo en la escena con dimensiones conocidas, para que sea fácil encontrar las coincidencias de imagen necesarias para eso. Esto se hace fácilmente con OpenCV, creo que ROS también tiene una herramienta para ello.

            Una vez hecho esto, puede medir directamente las dimensiones y los ángulos de las fotos. Sin embargo, solo los obtendrá en píxeles. Si quieres milímetros / pulgadas / lo que sea, tienes que dar un último paso y es averiguar el tamaño de los píxeles de tu cámara en unidades del mundo real. Eso es fácil: tome una imagen fija de una regla y calcule la cantidad de píxeles por unidad de distancia. Split le dará el factor de escala para convertir de píxeles a mm que necesita. ¡No olvide hacerlo para un eje horizontal y vertical, ya que la mayoría de las cámaras no tienen píxeles cuadrados!

            Última nota: si está utilizando una cámara con una lente de zoom, no olvide arreglar el zoom. Mover el zoom cambia la distancia focal de la lente e invalidará su calibración.

            • Chorro de agua dice:

              En general, es cierto que no hay lentes en el mercado que no distorsionen su escena, pero el escaneo láser de una nube de puntos no "apunta" como una pila de lentes de cámara, se enfoca en un sensor plano, por lo que es principalmente resistente a ese tipo de distorsión.

          • Jan Ciger (@ janoc200) dice:

            El escaneo láser no es muy útil a menos que esté dispuesto a hacer mucho posprocesamiento. La nube de puntos es literalmente eso: una nube de puntos. Incluyendo todo el ruido, los errores y la gran cantidad de datos que no desea. Si realmente desea tomar recursos de él o convertirlo en algo utilizable en CAD, tendrá que hacer mucho trabajo manual. Las redes que salen de estos escáneres después de incrustar las nubes de puntos son algo que puede imprimir en 3D, pero rara vez tienen la precisión necesaria para el uso de CAD. Hay algunos programas especiales que le permiten recuperar primitivas 3D de los escaneos, como encontrar aviones o cilindros, pero eso es bastante caro.

            Las fotos con muchas referencias confiables y dimensionales funcionan más fácilmente que el escaneo de nubes de puntos. Los escaneos son adecuados para objetos "orgánicos" muy irregulares que de otro modo serían difíciles de medir, pero por lo demás extremadamente difíciles de usar.

            • Chorro de agua dice:

              Convertir el "mundo real" a CAD es realmente difícil. RapidWorks es un ejemplo de software que funciona para convertir datos sin procesar en datos CAD, pero estoy totalmente de acuerdo en que la nube de puntos es solo un punto de partida. Pero es al menos una captura real de la geometría del mundo real. Siempre puede cargar los datos de nubes de puntos en algo como MeshLab (http://meshlab.sourceforge.net/) y escalarlos con precisión y convertirlos automáticamente en redes. Luego, tome medidas precisas de eso, directamente desde su programa CAD elegido, incluso SketchUp o similar. También puede, con datos de escaneo bastante precisos, escalar hacia arriba, hacia arriba. Vi que esto capturaba con precisión cámaras enteras.

      • Felix dice:

        Un buen truco para evitar la desalineación es utilizar un escáner de superficie plana normal (siempre que el elemento coincida con la superficie de escaneo).

        • Elliot Williams dice:

          Y cuando _es_ grande: https://la-tecnologia.com/2015/09/09/smart-phone-camera-turns-laser-cutter-into-hi-res-scanner/

          • notarealemail dice:

            ¡Me habia olvidado de eso! No usaré un escáner ni un cortador láser, pero un trípode que gire suavemente es algo que haría para las panorámicas. Sé que me desvié del tema, pero gracias Elliot por recordarme un proyecto que nunca dejó la servilleta en la que estaba escrito.

      • Jeff dice:

        Bien hecho y pensado.

      • niru dice:

        Si está filmando en modo RAW, puede importarlo a Darktable. Darktable tiene un filtro de corrección de lentes que toma metadatos de la foto que identifica sus cámaras, lentes y exposiciones, y corrige la imagen en busca de aberraciones geométricas o cromáticas.

        • Chorro de agua dice:

          Solo para su información, darktable es solo Linux (y OSX), a menos que alguien quiera ingresar e importarlo a Windows. Sin embargo, tampoco me queda claro si eliminará por completo todos los artefactos. Quiero decir, si dispara a, digamos, una distancia focal de 10 mm, ¿realmente corregirá eso?

          • Chorro de agua dice:

            Oh, también. ImageMagick también puede realizar muchas correcciones de imagen y es extremadamente versátil y se puede escribir.
            Aquí hay un ejemplo / walk: http://www.imagemagick.org/Usage/lens/

            También es Linux nativo, pero puede funcionar con Windows a través de Cygwin.

            • piffregister dice:

              ImageMagick también tiene versiones nativas de Windows, compiladas con VC ++. Están cerca de la parte inferior de la página de descarga.

              • Chorro de agua dice:

                Así es. La versión de Windows de IM no funciona bien con otros programas de Linux en Windows sin Cygwin, desafortunadamente. Entonces, generalmente elijo la opción Cygwin, pero tiene sus rarezas, bueno, usas Windows en lugar de Linux, por lo que cosas como el nombre de archivo sutil y varias diferencias de uso pueden ser un problema.

            • Sr. Nombre Requerido dice:

              Sí, ImageMagick es genial para esto. Utilizo su modo de transformación afín para eliminar la perspectiva de fotos antiguas de vehículos de la Segunda Guerra Mundial, para modelar a escala y restaurar vehículos a tamaño completo. Por ejemplo, podría encontrar una imagen lateral separada de tres cuartos de un camión. Luego transformo la foto a una vista en planta / altura / frontal / trasera según sea necesario, escalando / transformando en 1 mm por píxel a las medidas del vehículo. Luego cargo la imagen transformada en mi antiguo programa CAD y la subo. De esa manera puedo obtener la ubicación y el tamaño correctos para los patrones de camuflaje, plantillas, marcas u otros detalles que quiero raspar.

      • Stephanie dice:

        Una herramienta de creación de perfiles puede resultar útil. Consigue un medidor de contorno.
        La iluminación adecuada es tan fácil como comprar una de esas tiras de LED, cortarla y montarla en un respaldo de aluminio. Puedes poner un difusor al frente, pero no importa. Utilizo 2 de estos para fotografiar PCB.
        Use MUCHA luz y la apertura más pequeña que pueda. Por lo general, tengo mi f-stop alrededor de los 16 o más. Quieres que todo el objeto salga bien y claro.
        También puede utilizar un programa de nube de puntos que puede dar buenos resultados, pero para obtener mejores resultados, necesita preparación.

        Y Gerrit, es terriblemente difícil ponerse al día contigo, como si no tuvieras una dirección de correo electrónico o una página de contacto (quería hablar contigo sobre cuestiones de impresión 3D).

      • Alex Rich dice:

        Gran artículo, definitivamente usaré la idea de la cuadrícula.

        Después de terminar su modelo, imprima una escala 1: 1 dibujada en papel, recórtela y verifique la conformidad con la pieza original. Esto ahorra mucho tiempo en la impresión 3D para realizar el control.

      • Joshua Terrell dice:

        Fotogrametría: medición mediante fotografías. Es mi técnica de ingeniería favorita, ¡gracias por el artículo!

        • Sr. Nombre Requerido dice:

          En ese caso, lo más probable es que disfrute de "OSS Briefing Film - Iconography", una película introductoria detallada en dos partes de la USAAF sobre cómo se hizo la inteligencia fotográfica de la Segunda Guerra Mundial. Utilizando un dispositivo llamado iconoscopio que contiene un rastro de celuloide de la foto de reconocimiento colocada en la "punta" y la "inclinación" correctas del plano de la cámara, t la imagen se proyectó en una superficie plana donde los objetos perdieron su perspectiva y, por lo tanto, se escalaron y diseñaron. Desafortunadamente, esta película interesante estaba disponible en un sitio web llamado ' realmilitaryvideos.com 'que ya no funciona, y no pude encontrarlo en Youtube, pero es una gran visualización si logras rastrearlo.

          • Sr. Nombre Requerido dice:

            Lo intenté de nuevo y la increíble memoria de Google la tiene si busca la película y hace clic en el menú "Caché de videos". 🙂

      • Willem B dice:

        Hay un código bastante bueno de corrección de distorsión OpenCV flotando por el sitio. Tome las más de 10 fotos de calibración de un tablero de ajedrez, obtenga su matriz de calibración y ejecute el inconmensurable script de Python para OpenCV. Me ha funcionado muy bien hasta ahora y no es necesario que tome la foto desde el otro lado de la tienda.

        Si tienes prisa, la aplicación de Google Polarr también corregirá la distorsión de la lente, sin fotos calibradas. (solo incluye tu cuadrícula detrás del tema.

      • Roto dice:

        De hecho, prefiero separar el objeto en primitivas como círculos, cuadrados, cilindros, barras, etc., realice estas medidas, los bordes redondeados no son demasiado difíciles. La mayoría de los programas de diseño 3D le permiten dibujar primitivas directamente y probablemente el objeto real se creó de esa manera.

        Cuando disparo, uso mis lentes a distancias focales más largas. Por lo general, cualquier DSL con una lente principal de 50 mm u 85 mm está prácticamente libre de distorsiones. Las cámaras de apuntar y disparar a menudo tienen una distorsión de barril en el gran angular y una almohadilla de alfiler en la configuración de zoom largo, así que elija una distancia focal entre ellas. Por lo general, el sensor / película equivalente de 50 mm a 85 mm a 35 mm funciona mejor.
        Sin embargo, tenga cuidado con el apilamiento focal, algunas lentes cambian de distancia focal, lo que genera una diferencia de tamaño a la misma distancia.

        Utilizo Adobe Illustrator para mover y ampliar la vista lateral, frontal y superior y utilizo guías para alinearlas. Utilizo el calibre para obtener dimensiones. Por lo general, los alineo y uso una referencia para escalarlos para todas las fotos a la vez.

        A menudo trazo los contornos 2D con la herramienta de lápiz y los importo como dibujos vectoriales eps en el paquete 3D. Luego se trata de utilizar operaciones de saliente y bola para reproducir el objeto.

        Si un objeto es blanco o transparente sin referencias, puede utilizar un foco, proyector o guía láser para obtener algunas pautas de referencia. Alternativamente, puede usar cinta de pintura, cubrir el objeto y dibujar líneas de referencia directamente sobre el objeto. Especialmente con las formas orgánicas, esto puede ayudar mucho, incluso para los escáneres de nubes de puntos.

      • Sr. Nombre Requerido dice:

        Aquí hay un video increíble de alguien que hizo una mini copia impresa en 3D de Apple ///: un caso completamente de imágenes. Realmente maravilloso de ver: https://www.youtube.com/watch?v=ITsdbaqbObY

      • ingeniero_aburrido dice:

        Hugin hace un trabajo increíble al corregir lentes y perspectiva. Lo he estado usando durante años tanto para panoramas como para fotos de referencia.

        http://hugin.sourceforge.net/

Isabella Ortiz
Isabella Ortiz

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