Жұмыс үстеліндегі CT және 3D сканері Arduino көмегімен: 12 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Авторы: jbumsteadJon BumsteadFollow Толығырақ

Бұл туралы: жарық, музыка және электроникадағы жобалар. Олардың барлығын менің сайтымнан табыңыз: www.jbumstead.com jbumstead туралы толығырақ »

Компьютерлік томография (КТ) немесе компьютерлік осьтік томография (CAT) көбінесе денені бейнелеуге байланысты, себебі ол дәрігерлерге операция жасамай -ақ пациенттің ішіндегі анатомиялық құрылымды көруге мүмкіндік береді. КТ сканеріне адам денесін суретке түсіру үшін рентген сәулелері қажет, себебі сәуле ағзаға енуі керек. Егер объект жартылай мөлдір болса, көрінетін жарықтың көмегімен КТ сканерлеуге болады! Бұл әдіс оптикалық КТ деп аталады, ол оптикалық когеренттік томография деп аталатын әйгілі оптикалық бейнелеу техникасынан өзгеше.

Жартылай мөлдір объектілердің 3D сканерлеуін алу үшін мен Arduino Nano және Nikon dSLR көмегімен оптикалық CT сканерін құрдым. Жобаның жартысында мен фотографометрия, басқа 3D сканерлеу техникасы, оптикалық КТ сканерімен бірдей жабдықты қажет ететінін түсіндім. Бұл нұсқаулықта мен компьютерлік томография мен фотограмметрияға қабілетті мен жасаған жүйені қарастырамын. Кескіндерді алғаннан кейін менде 3D қалпына келтіруді есептеу үшін PhotoScan немесе Matlab пайдалану бойынша қадамдар бар.

3D сканерлеу бойынша толық сабақ алу үшін нұсқаулықтар сабағын мына жерден тексеруге болады.

Мен жақында Бен Краснов Arduino көмегімен рентгенографиялық КТ аппаратын жасағанын білдім. Әсерлі!

Хабарламаны жібергеннен кейін, Михалис Орфанакис өзінің үйінде құрастырылған КТ оптикалық сканерімен бөлісті, ол үшін Science of Stage Europe 2017 -де 1 -ші жүлдеге ие болды! Оның құрылысы туралы толық құжаттама алу үшін төмендегі түсініктемелерді оқыңыз.

Оптикалық КТ ресурстары:

S J Doran мен N Krstaji 3-D сәулелік дозиметрлерді сканерлеуге арналған оптикалық компьютерлік томографияның тарихы мен принциптері

CCDcamera негізіндегі оптикалық компьютерлік томография сканерінің үш өлшемді кескінін қалпына келтіру, Ханна Мэри Томас Т, студент мүшесі, IEEE, D Devakumar, Paul B Ravindran

Николя Крстажич пен Саймон Дж Доранның 3D сәулелік гель дозиметриясына арналған параллель сәулелі CCD оптикалық томографиялық аппаратының фокустық оптикасы

1 -қадам: компьютерлік томография мен фотограмметрияның фоны

КТ сканерлеу объектінің бір жағында сәулелену көзін (мысалы, рентген сәулелері немесе жарық), ал екінші жағында детекторларды қажет етеді. Детекторға түсетін сәулелену мөлшері объектінің белгілі бір жерде қаншалықты сіңіргіштігіне байланысты. Тек осы қондырғы арқылы алынған жалғыз сурет-бұл рентген. Рентген көлеңке тәрізді және барлық 3D ақпараты бірыңғай 2D кескінге проекцияланған. 3D қалпына келтіру үшін КТ сканері объектіні немесе көзді анықтаушы массивті айналдыру арқылы көптеген бұрыштарда рентген сканерлеуін алады.

КТ сканері жинаған суреттер синограммалар деп аталады және олар рентген сәулелерінің дененің бір бөлігі арқылы бұрышқа жұтылуын көрсетеді. Осы мәліметтерді қолдана отырып, объектінің көлденең қимасын кері радондық түрлендіру деп аталатын математикалық амалдың көмегімен алуға болады. Бұл операция қалай жұмыс істейтіні туралы толық ақпарат алу үшін мына бейнені қараңыз.

Детектордың рөлін атқаратын камерасы бар жарықдиодты диапазоны бар оптикалық КТ сканері үшін де осы принцип қолданылады. Дизайндың маңызды бөліктерінің бірі - линза арқылы жиналатын жарық сәулелері объект арқылы өтуде параллель болады. Басқаша айтқанда, линза телесентрлік болуы керек.

Фотограмметрия объектіні алдыңғы жағынан жарықтандыруды талап етеді. Жарық объектіден шағылады және камерамен жиналады. Кеңістіктегі объектінің бетінің 3D -картасын жасау үшін бірнеше көріністі пайдалануға болады.

Фотограмметрия объектінің бетін профильдеуге мүмкіндік береді, ал CT сканерлеу объектілердің ішкі құрылымын қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Оптикалық КТ-нің басты кемшілігі-сіз тек бейнелеу үшін жартылай мөлдір заттарды қолдана аласыз (мысалы, жеміс-жидектер, мата қағаздары, желім аюлар және т. Сонымен қатар, фотограмметрияға арналған әлдеқайда жетілдірілген бағдарламалық қамтамасыз ету бар, сондықтан қайта құру керемет көрінеді.

2 -қадам: жүйеге шолу

Мен сканермен суретке түсіру үшін 50 мм фокустық ф/1,4 объективі бар Nikon D5000 қолдандым. Телекорталық бейнеге қол жеткізу үшін мен түтік ұзартқышы бар 50 мм линзадан бөлінген 180 мм ахроматикалық дублет қолдандым. Өріс тереңдігін арттыру үшін линза f/11 немесе f/16 дейін тоқтатылды.

Камера камераны Arduino Nano -мен байланыстыратын пульттің көмегімен басқарылды. Камера сканерленетін объект пен электрониканы сақтайтын қара жәшікке қосылатын ПВХ құрылымына орнатылған.

КТ сканерлеу үшін объект артқы жағынан жоғары қуатты жарықдиодты массивпен жарықтандырылады. Камера жинайтын жарық мөлшері заттың қаншалықты сіңірілуіне байланысты. 3D сканерлеу үшін нысан алдыңғы жағынан Arduino көмегімен басқарылатын адрестік жарықдиодты массив көмегімен жарықтандырылады. Нысанды H-көпірі (L9110) мен Arduino көмегімен басқарылатын қадамдық қозғалтқыштың көмегімен айналдырады.

Сканерлеу параметрлерін реттеу үшін мен сканерді Lcd экранымен, екі потенциометрмен және екі түйменің көмегімен жасадым. Потенциометрлер сканерлеудегі фотосуреттер санын және экспозиция уақытын бақылау үшін қолданылады, ал түймелер «енгізу» және «қалпына келтіру» түймесі ретінде қызмет етеді. Lcd экранында сканерлеудің опциялары көрсетіледі, содан кейін алу басталғаннан кейін қарап шығудың ағымдағы күйі көрсетіледі.

Үлгіні CT немесе 3D сканерлеуге орналастырғаннан кейін сканер барлық суреттерді алу үшін камераны, жарық диодты және моторды автоматты түрде басқарады. Содан кейін суреттер Matlab немесе PhotoScan көмегімен объектінің 3D моделін қалпына келтіру үшін қолданылады.

3 -қадам: жабдықтау тізімі

Электроника:

• Ардуино Нано
• Қадамдық қозғалтқыш (3,5В, 1А)
• H көпірі L9110
• 16x2 Lcd экраны
• 3X 10к потенциометрлер
• 2X түймелері
• 220 Ом резистор
• 1 кОм резистор
• 12В 3А қуат көзі
• Бак түрлендіргіші
• Әйелге арналған қуат ұясы
• Қуат бөшкесі ашасы
• Micro USB ұзартқыш кабелі
• Қуат қосқышы
• Потенциометрдің тұтқалары
• ПХД тоқтаулары
• Прототип тақтасы
• Сымды орау сымы
• Электрлік таспа

Камера мен жарықтандыру:

• Камера, мен Nikon D5000 dSLR қолдандым
• Негізгі линза (фокус ұзындығы = 50 мм)
• Түтік ұзартқыш
• Акроматикалық дублет (фокус ұзындығы = 180 мм)
• Ысырма пульті
• Адресативті жарықдиодты жолақ
• Utilitech pro 1-lumen жарықдиодты портативті жарық
• Жарықты таратуға арналған қағаз

Жарық қорабы:

• 2x26cmx26cm ¼ дюйм қалыңдығы фанера
• 2x30cmx26cm ¼ дюйм қалыңдығы бар фанера
• 1х30смх25см ½ дюйм қалың фанера
• Диаметрі 2x ½ дюймдік штангалар
• Диаметрі ½ дюйм болатын 8x L тәрізді ПВХ қосылыстары
• 8x Т-тәрізді ПВХ қосылыстары ½ дюйм
• Диаметрі 1 дюйм ПВХ шляпасы
• 4 фут 1х2 қарағай
• Жұқа алюминийден жасалған парақ
• Қара плакат тақтасы
• Гайкалар мен болттар
• Көктем

Құралдар:

• Пісіру темірі
• Қуат бұрғы
• Сымды орау құралы
• Дремель
• Джигсо
• Сым кескіштер
• Қайшы
• Таспа

4 -қадам: қорап дизайны және 3D қондырғылары

Epilog Challenge 9 бас жүлдесі