Ширээний CT ба 3D сканнер Arduino -той: 12 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Жон Бумстэд Зохиогчийн бусад зүйлийг дагах:

Тухай: Гэрэл, хөгжим, электроникийн чиглэлээр хийсэн төслүүд. Бүгдийг нь миний сайтаас хайж олоорой: www.jbumstead.com jbumstead -ийн тухай дэлгэрэнгүй »

Компьютерийн томографи (CT) эсвэл тооцоолсон тэнхлэгийн томографи (CAT) нь ихэвчлэн биеийн дүрслэлтэй холбоотой байдаг, учир нь энэ нь эмч нарт мэс засал хийлгүйгээр өвчтөний анатомийн бүтцийг харах боломжийг олгодог. Хүний биеийг дүрслэн харуулахын тулд цацраг туяа нь бие махбодид нэвтэрч байх ёстой тул CT сканнер нь рентген туяа шаарддаг. Хэрэв объект хагас тунгалаг байвал нүдэнд харагдах гэрлийг ашиглан томографи хийх боломжтой болно. Энэхүү техникийг оптик CT гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь оптик когеренцийн томографи гэж нэрлэгддэг хамгийн алдартай оптик дүрслэлээс ялгаатай юм.

Хагас тунгалаг объектуудын 3D сканнер авахын тулд би Arduino Nano болон Nikon dSLR ашиглан оптик CT сканнер бүтээв. Төслийн дундуур би 3D скан хийх өөр нэг техник болох фотограмметр нь оптик CT сканнертай ижил тоног төхөөрөмж шаарддаг болохыг ойлгосон. Энэхүү зааварчилгаанд би өөрийн бүтээсэн СТ, фотограмметр хийх системийг авч үзэх болно. Зургийг олж авсны дараа би 3D сэргээн босголтыг тооцоолохын тулд PhotoScan эсвэл Matlab ашиглах алхмуудтай болсон.

3D сканнердах бүрэн анги авахын тулд та эндээс зааварчилгааны ангиудыг үзэх боломжтой.

Би саяхан Бен Краснов Arduino-той рентген CT төхөөрөмж бүтээсэн тухай олж мэдсэн. Сэтгэл хөдөлгөм!

Микалис Орфанакис нийтлүүлснийхээ дараа өөрийн гараар бүтээсэн оптик CT сканнераа хуваалцсан бөгөөд үүнийхээ төлөө 2017 оны Тайзны Европ дахь шинжлэх ухааны 1 -р шагналыг хүртсэн байна. Түүний бүтцийн талаархи бүрэн баримт бичгийг доорх тайлбараас уншина уу.

Оптик CT дээрх нөөцүүд:

S J Doran, N Krstaji нарын 3 хэмжээст цацрагийн дозиметрийг сканнердах оптик тооцоолсон томографийн түүх ба зарчим

ICEEE, D Devakumar, Paul B Ravindran оюутны гишүүн Ханна Мэри Томас Т.

Никола Крстажич, Саймон Ж Доран нарын 3D цацрагийн гель дозиметрийн зэрэгцээ цацраг туяа бүхий CCD оптик томографийн аппаратын фокус оптик.

Алхам 1: Компьютерийн томографи ба фотограмметрийн суурь мэдээлэл

Томографи хийхдээ объектын нэг талд цацрагийн эх үүсвэр (жишээлбэл рентген эсвэл гэрэл), нөгөө талд детектор шаардлагатай. Детектор руу цацруулж буй цацрагийн хэмжээ нь тухайн объектыг тодорхой байршилд шингээх чадвараас хамаарна. Зөвхөн энэхүү тохиргоог ашиглан олж авсан ганц зураг нь рентген зураг үүсгэдэг. Рентген зураг нь сүүдэртэй адил бөгөөд бүх 3D мэдээллийг нэг 2D дүрслэлд тусгасан болно. 3D сэргээн босголтыг хийхийн тулд CT сканнер нь объект эсвэл эх сурвалж илрүүлэгч массивыг эргүүлэх замаар олон өнцөгт рентген сканнердах боломжийг олгодог.

КТ сканнераар цуглуулсан зургуудыг синограм гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээр нь биеийн нэг зүсэлттэй өнцөг ба рентген туяаны шингээлтийг харуулдаг. Энэхүү өгөгдлийг ашиглан урвуу радоны хувиргалт гэж нэрлэгддэг математик үйлдлийг ашиглан объектын хөндлөн огтлолыг олж авах боломжтой. Энэ ажиллагаа хэрхэн явагддаг талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг энэ видеог үзнэ үү.

Үүнтэй ижил зарчмыг камерын детектор, LED массивыг эх үүсвэр болгон ашигладаг оптик CT сканнерд ашигладаг. Загварын чухал хэсгүүдийн нэг бол линзээр цуглуулсан гэрлийн туяа нь объектоор дамжин өнгөрөхөд зэрэгцээ оршдог явдал юм. Өөрөөр хэлбэл линз нь алсын зайнаас төвлөрсөн байх ёстой.

Photogrammetry нь объектыг урд талаас нь гэрэлтүүлэхийг шаарддаг. Гэрлийг объектоос тусгаж, камераар цуглуулдаг. Орон зайд байгаа объектын гадаргуугийн 3D зураглалыг бий болгохын тулд олон дүрсийг ашиглаж болно.

Фотограмметр нь объектын гадаргуугийн профайлыг хийх боломжийг олгодог бол СТ нь объектын дотоод бүтцийг сэргээн засварлах боломжийг олгодог. Оптик CT-ийн гол сул тал бол та зөвхөн дүрслэлд хагас тунгалаг объектыг ашиглаж болно (жишээлбэл, жимс, салфетка, гамми баавгай гэх мэт), харин фотограмметр нь ихэнх объектод ажиллах боломжтой байдаг. Цаашилбал, фотограмметр хийх илүү дэвшилтэт програм хангамж байдаг тул сэргээн босголт нь гайхалтай харагдаж байна.

Алхам 2: Системийн тойм

Би сканнер ашиглан зураг авахад 50 мм фокусын урттай f/1.4 линзтэй Nikon D5000 -ийг ашигласан. Алсын зайн дүрслэлд хүрэхийн тулд би хоолойн сунгагч бүхий 50 мм линзээс тусгаарлагдсан 180 мм -ийн акроматик хос дээл ашигласан. Талбайн гүнийг нэмэгдүүлэхийн тулд линзийг f/11 эсвэл f/16 болгож зогсоосон.

Камерыг камерыг Arduino Nano -той холбосон хөшигний удирдлага ашиглан удирддаг байв. Камерыг сканнердах объект болон электроникийн хар хайрцганд холбосон PVC бүтцэд суурилуулсан болно.

CT сканнердахын тулд объектыг арын талаас нь өндөр хүчдэлийн LED массиваар гэрэлтүүлдэг. Камераар цуглуулсан гэрлийн хэмжээ нь тухайн объектыг хэр хэмжээгээр шингээж авахаас хамаарна. 3D сканнердахын тулд уг объектыг Arduino -той удирддаг хаягтай LED массив ашиглан урд талаас нь гэрэлтүүлдэг. Объектийг H-bridge (L9110) ба Arduino ашиглан удирддаг stepper мотор ашиглан эргүүлнэ.

Сканнердах параметрүүдийг тохируулахын тулд би сканнерыг Lcd дэлгэц, хоёр потенциометр, хоёр товчлууртай товчлуураар бүтээсэн. Потенциометрийг сканнердах зургийн тоо, өртөлтийн хугацааг хянахад ашигладаг бөгөөд товчлуурууд нь "оруулах", "дахин тохируулах" товчлуураар ажилладаг. Lcd дэлгэц нь скан хийх сонголтуудыг харуулдаг бөгөөд худалдан авалт эхэлмэгц сканнердах одоогийн төлөвийг харуулдаг.

CT эсвэл 3D сканнердах дээжийг байрлуулсны дараа сканнер нь бүх зургийг авахын тулд камер, LED, моторыг автоматаар хянадаг. Дараа нь эдгээр зургийг Matlab эсвэл PhotoScan ашиглан объектын 3D загварыг сэргээн засварлахад ашигладаг.

Алхам 3: Нийлүүлэлтийн жагсаалт

Электроник:

• Ардуино Нано
• Stepper мотор (3.5V, 1A)
• H гүүр L9110
• 16x2 Lcd дэлгэц
• 3X 10 к потенциометр
• 2X товчлуур
• 220 Ом эсэргүүцэл
• 1 кох эсэргүүцэл
• 12V 3A цахилгаан хангамж
• Бак хөрвүүлэгч
• Эмэгтэй цахилгаан оролт
• Цахилгаан баррель залгуур
• Микро USB өргөтгөл кабель
• Цахилгаан унтраалга
• Потенциометрийн товчлуурууд
• ПХБ -ийн зөрчилдөөн
• Прототип самбар
• Утас боох утас
• Цахилгаан соронзон хальс

Камер ба гэрэлтүүлэг:

• Камер, би Nikon D5000 dSLR ашигладаг байсан
• Үндсэн линз (фокусын урт = 50 мм)
• Хоолой сунгагч
• Акроматик хос (фокусын урт = 180 мм)
• Хөшигний алсын удирдлага
• Хаягдах боломжтой LED зурвас
• Utilitech pro 1-lumen LED зөөврийн гэрэл
• Гэрэл сарниулах зориулалттай цаас

Гэрлийн хайрцаг:

• 2x26cmx26cm ¼ инчийн зузаантай фанер
• 2x30cmx26cm ¼ инчийн зузаантай фанер
• 1x30cmx25cm ½ инчийн зузаантай фанер
• 2x ½ инчийн диаметртэй гогцоо саваа
• 8x L хэлбэртэй PVC холболт ½ инчийн диаметртэй
• 8x T хэлбэртэй PVC холбоосууд ½ инчийн диаметртэй
• 1x PVC хошуу ½ инчийн диаметртэй
• 4 хөл 1x2 нарс
• Нимгэн хөнгөн цагаан хуудас
• Хар зурагт хуудас
• Самар ба боолт
• Хавар

Хэрэгсэл:

• Гагнуурын төмөр
• Цахилгаан өрөм
• Утас боох хэрэгсэл
• Дремел
• Jigsaw
• Утас таслагч
• Хайч
• Тууз

Алхам 4: Хайрцагны дизайн ба 3D холболт

Epilog Challenge 9 тэмцээний том шагнал