УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ФОТОГРАФИЙ

Полезная модель относится к фотографии, объемной фотографии, объемным компьютерным изображениям, системам синхронизации фотосъемки, системам автоматического создания трехмерных изображений.
Известны устройства и программы для создания объемных цифровых моделей, использующие различные технические решения:
- устройства лазерного сканирования (например, патент US 2011176147, патент DE 102010005993). Недостатком устройств на основе лазера является высокая стоимость и невозможность воспроизведения фотореалистичного изображения.
- сканеры на основе линзового растра (патент RU 2098855). Такие устройства относятся к объемной фотографии, объемной кинематографии и голографии, и не предназначены для формирования цифровой объемной модели объекта.
- системы, использующие два и более фотоаппарата (патент US 5057681). Устройства данного класса обладают невысокой точностью воспроизведения геометрии объекта и, кроме того, позволяют создавать лишь объемные модели поверхностей, видимых из одной точки, а не объектов целиком.
- способы и устройства для создания объемных цифровых моделей при помощи многократной фотосъемки объекта с изменением точки съемки. Такие устройства обладают невысокой точностью воссоздания геометрии объекта и требуют активного участия оператора для управления съемкой, перемещения фотоаппарата.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является управляемая компьютером система для синхронизации поворотного стола с фотоаппаратом, преобразующая формат полученных изображений (патент FR 2897954). Данная система позволяет осуществлять фотосъемку в автоматическом режиме и создавать трехмерные фотореалистичные цифровые модели объектов. Данная система использует в качестве движителя электродвигатель постоянного тока. Для обеспечения точности позиционирования используется датчик положения. К недостаткам системы можно отнести необходимость установки контроллеров в компьютер, излишнюю сложность и дороговизну конструкции, возможность делать не более 360 кадров за оборот.
Таким образом, техническая задача заявляемой полезной модели состоит в создании недорогого, простого в использовании устройства, позволяющего осуществлять фотосъемку объекта с разных сторон в ручном и автоматическом режимах, совершая до 1000 кадров за оборот, управлять фотосъемкой при помощи компьютера, синхронизировать работу цифрового фотоаппарата и поворотного стола, автоматически передавать фотографии с фотоаппарата и записывать их на жесткий диск компьютера, создавать при помощи полученных фотографий трехмерные изображения объекта. Создание таких изображений не должно требовать специальных навыков, а просмотр изображения должен быть возможен при помощи широко распространенных персональных компьютеров без установки дополнительного программного обеспечения. При этом должна обеспечиваться достаточная жесткость конструкции, отсутствовать необходимость использования дополнительных роликов для обеспечения достаточной несущей способности и дополнительных блоков управления. Должна также присутствовать возможность использования устройства в перевернутом положении в качестве поворотного подвеса.
В предлагаемой полезной модели поставленная техническая задача достигается за счет совместного использования электронного устройства, фоторегистрирующего устройства, поворотного стола и управляющей программы, выполняемой на электронном устройстве. В поворотном столе содержится несущая рама оригинальной конструкции, вал, шаговый двигатель, понижающая зубчато-ременная передача, встроенный контроллер (блок управления). Используемая в предлагаемой полезной модели конструкция поворотного стола существенно удешевляет стоимость полезной модели.
Схема полезной модели приведена на Фиг.1. Поворотный стол, являющийся частью полезной модели, изображен на Фиг.2. На Фиг.3 изображен механизм, содержащийся внутри основания поворотного стола. Поворотный стол (1) подключен к электронному устройству (2) соединением (3). Фоторегистрирующее устройство (4), установленное на штатив или иную опору (5) подключено к электронному устройству (2) соединением (6). Поворотный стол (1) подключен к электрической сети или другому источнику питания кабелем (7). Опционально к электронному устройству может быть подключен сканер штрих-кодов (8) по каналу (9). Соединения (3), (6), (9) могут осуществляться через USB порт или по другим проводным или беспроводным каналам связи.
Поворотный стол (1) состоит из поворотного элемента (10) и основания (11). В основании имеется разъем USB, либо разъем другого стандарта передачи данных, либо устройство беспроводной передачи данных (12), разъем питания (13), выключатель (14) и решетка вентиляционного отверстия (на фигуре не показана). Может быть также установлен вентилятор. Механизм состоит из блока управления (15), шагового двигателя (16), установленного на креплении двигателя (17), зубчато-ременной понижающей передачи (18), (19), (20), вала (21), блока питания (22), несущих элементов (23), (24), (25), (26), (27). Крепление поворотного элемента (10) к валу (21) осуществляется при помощи креплений (28).
Несущими элементами являются балки (24), (25), (26), (27) и рама (23). Нагрузка, обусловленная массой поворотного элемента и установленного на нем объекта, передается через крепления (28) на вал (21). Через упорный и/или радиально-упорный подшипник (29), соединенный с валом (21), нагрузка передается на раму (23), которая соединена с балками (26) и (27). Балки (26) и (27) соединены с балками (24) и (25). Через отверстия в основании (11) в балки (24) и (25) вставлены опорные элементы (на фигуре не показаны), на которые передается весовая нагрузка.
Шаговый двигатель (16) установлен на креплении шагового двигателя (17), которое жестко соединено с рамой (23). К валу шагового двигателя присоединен шкив (20), соединенный со шкивом (19) ремнем (18). Шкив (19) жестко закреплен на валу (21), обеспечивая передачу крутящего момента.
Электронное устройство (2) может быть выполнено в виде персонального компьютера, портативного компьютера (ноутбука), планшетного компьютера или другого электронного устройства, обладающего требуемой вычислительной мощностью. Кроме того, электронное устройство (2) может быть интегрировано в поворотный стол (1). Фоторегистрирующее устройство (4) может быть выполнено в виде цифрового фотоаппарата, цифровой видеокамеры, веб-камеры, инфракрасной камеры, тепловизора или другого фоторегистрирующего устройства.
Поворотный элемент (10) может быть выполнен в виде диска из дерева, ламинированного ДСП, МДФ, оргстекла, стекла или другого материала с необходимыми механическими и оптическими свойствами. Также поворотный элемент (10) может быть выполнен в виде штанги, рамы или каркаса для закрепления на них предметов.
Опорные элементы могут быть выполнены в виде креплений для монтажа поворотного стола (1) на кронштейн в перевернутом положении. В этом случае нагрузка от подвешенного груза передается на раму (23) через второй упорный и/или радиально-упорный подшипник (30).
Функционирование устройства заключается в следующем. На электронное устройство (2) устанавливается специальное программное обеспечение. Поворотный стол (1) и фоторегистрирующее устройство (4) подключаются к электронному устройству (2) и к источникам питания в соответствии с Фиг.1. На поворотный стол (1) устанавливается любой предмет, трехмерное изображение которого необходимо создать. Фоторегистрирующее устройство (4) направляется таким образом, чтобы в его поле зрения попал установленный на поворотный стол (1) предмет. При помощи меню фоторегистрирующего устройства (4) или с использованием электронного устройства (2) устанавливаются настройки фоторегистрирующего устройства (4), соответствующие текущим условиям естественного или искусственного освещения. При помощи управляющей программы, установленной на электронном устройстве (2), выбирается количество кадров в трехмерной фотографии, которую требуется создать, выбирается ориентация кадра (горизонтальная или вертикальная) и соотношение сторон изображения. После чего при помощи электронного устройства (2) запускается процесс автоматического создания трехмерной фотографии, состоящий в следующем.