Лидар своими руками: Самодельный лидар: OpenTOFLidar / Хабр

Конструирование LIDAR своими руками. Часть1 / Хабр

Данная статья посвящена изучению принципов и практической реализации технологии обнаружения и определения дальности с помощью активных оптических систем (LIDAR)

LIDAR – Light Detection and Ranging – технология получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, применяющих явления поглощения и рассеяния света в оптически прозрачных средах.

На сегодняшний день оптические локационные системы являются наиболее распространёнными системами, привлекающих к себе внимание учёных и практиков как инструменты, обеспечивающие максимальную информативность и точность при наблюдениях и дистанционных измерениях.

Оптическая локация, представляет собой совокупность методов обнаружения, измерения координат, а также распознавания формы удалённых объектов с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. Одной из известных оптических локационных систем является технология LIDAR.

Целью статьи является, исследование различных областей применения оптических локационных систем, более глубокое познание в их использовании, огромнейшая ценность этих систем в наше время, их дальнейшие тенденции и возможности развития. А также статья направлена на выявление современной и актуальной технологии, работающей на основе оптических локационных систем.

Технология LIDAR

Лидары – лазерные локационные оптико-электронные системы (ОЭС) активного типа, предназначенные для активного дистанционного зондирования окружающей среды с целью получения информации для решения научных, производственных, экологических и метрологических задач.

Исторически, название «лидар» соответствует латинской аббревиатуре «LIDAR» английского выражения «light identification, detection and ranging», то есть оптическое распознавание, обнаружение и локация (определение местоположения).

Лидар работает, подсвечивая цель светом и может использовать свет видимого, ультрафиолетового или ближнего инфракрасного диапазонов. Принцип действия технологии прост. Объект (поверхность) освещается коротким световым импульсом, измеряется время, через которое сигнал вернется к источнику. Лидар запускает быстрые короткие импульсы лазерного излучения на объект (поверхность) с частотой до 150000 импульсов в секунду. Датчик на приборе измеряет промежуток времени между передачей светового импульса и его отражением, исходя из постоянной скорости света равной 299792 км/с. Измеряя этот промежуток времени можно вычислить дистанцию между лидаром и отдельной частью объекта и, следовательно, построить изображение объекта на основе его положения относительно лидара.

Технология существует с 1960-х годов, когда лазерные сканеры были установлены на самолетах. Лишь в конце 1980-х годов, с появлением коммерчески жизнеспособных систем GPS, данные с лидаров стали полезным инструментом для обеспечения точных геопространственных измерений.

Практическое применение

Система чаще всего используется для геодезических задач. Геодезия является одной из самых известных областей применения технологии. Съемка используется в областях строительства, городского планирования и изучения топографии региона. При съемке материалы собираются очень быстро, превосходя обычные методы. Пространственные модели, созданные с использованием LIDAR, имеют незначительную погрешность, экономят деньги и позволяют принимать решения быстрее. При съемке точки преобразуются в цифровую модель рельефа. Цифровая модель рельефа может иметь любую текстуру в зависимости от области применения и плотности.

Лазерное сканирование является популярным методом обнаружения риска наводнений, накопления углерода в лесном хозяйстве и мониторинга береговой эрозии.

На сегодняшний день наиболее распространёнными сферами использования системы лидар являются приложения для географического и атмосферного картографирования. Такие организации, как USGS (Геологическая служба США), NOAA (Национальное управление океанографии и атмосферы) и NASA, десятилетиями использовали лидар для создания карт Земли и космоса.

NASA разработало для международной космической станции инструмент под названием GEDI (исследование динамики глобальной экосистемы), который обеспечивает уникальное трехмерное изображение лесов Земли и помогает предоставить информацию об углеродном цикле, который ранее не был доступен. GEDI предоставляет жизненно важную информацию о влиянии деревьев на количество углерода в атмосфере. Используя эту информацию, ученые теперь могут определить точный уровень углерода, который хранится в лесах, и количество деревьев, которые необходимо посадить, чтобы компенсировать влияние выбросов парниковых газов.

Климатологи используют лидар, чтобы исследовать состав атмосферы и изучать облака, испарения и глобальное потепление.

Ботаники применяют эту технологию, чтобы измерить постоянно меняющиеся структуры лесов Земли.

Одним из наиболее распространённых применений является полицейское оборудование для измерения скорости автомобилей.

Портативные приборы гораздо чаще используют лазеры с длиной волны 905 нм, которые недорогие, безопасные и очень эффективные.

Лидар следует называть глазами автономного транспортного средства, поскольку он смотрит на окружение, вычисляет расстояние, определяет препятствия впереди, освещает объекты лазером, а затем создают цифровое изображение высокого разрешения. Он также используется для предотвращения столкновений, путем измерения расстояния между автомобилем и любым другим препятствием перед ним. Это делается путем установки модуля на бампер или крышу. Адаптивная система круиз-контроля в автономном автомобиле получает информацию от датчиков, с помощью которых она решает, когда включать тормоза, замедляться либо ускоряться.

Для исследования старых археологических раскопок, здесь лидар полезен из-за исключительной детализации, которую он может сделать. При этом экономится время, а также усилия археологов, позволяя им «воскрешать» объекты, которые раньше было практически невозможно создать. Потрясающие трехмерные изображения древнего города майя, были созданы двумя археологами с помощью лидара. Эта модель позволила совершенно по-другому взглянуть на структуру города и назначение отдельных зданий.

Проектирование прибора LIDAR

В этой статье будет пошагово описан процесс создания лидара своими руками. По характеристикам он несравним с коммерческими лидарами, но вполне подойдёт для небольшого простого робота, чтобы он мог обнаруживать и избегать препятствия на своём пути или более-менее точно строить карту помещения.

Схема практической реализации представлена на рисунках ниже.

Эскиз корпусаПодробный эскиз корпуса

Корпус лидара можно сделать по-разному, но для проекта был разработан и выбран один из самых простых и удобных вариантов его изготовления. В нашем случает для его изготовления применялся 3D принтер. Корпус сделан так, что верхней части установлена подставка для электромотора, а также закреплены датчик Холла, магнит и зеркало (смотрите рисунки ниже).

Основной корпусОсновной корпус

Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными среди радиолюбителей и разработчиков радиоэлектронных устройств. Такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, они не боятся вибрации, пыли и влаги. Датчик Холла простыми словами – это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.

Рисунок 5 — Схема подключения датчика Холла

Для вращения зеркала на 360° был использован электродвигатель, который может работать при питании от сети как постоянного, так и однофазного переменного тока.

Рисунок 6 — Вращение электродвигателя

Магнит необходим для того, чтобы на него срабатывал датчик Холла и в этот момент в коде происходит установка переменной «угол» в некоторое значение. Если магнит по размерам позволяет наклеить его по центру под датчиком, это будет самый лучший вариант, т.к. при срабатывании переменной «угол» нужно будет присвоить значение 0. Если нет, магнит можно наклеить возле датчика. Тогда переменной «угол» нужно будет присвоить не 0, а соответствующее значение (на какой угол относительно магнита повёрнут датчик). Если магнит находится с противоположной стороны, нужно присвоить 180 ( в данном случае присваивается 180).

В нижней части корпуса располагаются такие компоненты, как:

  • Arduino NANO,

  • Модуль с датчиком VL53L0X,

  • Потенциометр на 10 кОМ,

  • Резистор на 10 кОМ.

Рисунок 7 — Компоненты практической реализации

Arduino — это компактная электронная плата, способная управлять различными датчиками, электродвигателями, индикацией, освещением, передавать и принимать данные.

VL53L0X использует технологию STS FlightSense для точного измерения времени, которое потребуется для испускаемых импульсов инфракрасного лазерного излучения, чтобы достичь ближайшего объекта и отразиться обратно на детектор.

Потенциометры — это регулируемые делители напряжения, которые предназначены для регулирования напряжения при неизменной величине тока, и выполненные по типу переменного резистора.

Заключение

В статье был описан процесс создания лидара своими руками.

На этом этапе мы заканчиваем конструирование лидара, во второй части статьи будет произведено программирование и создание 3D карты помещения.

Локатор + лидар для слабовидящих людей своими руками + схема | Своими руками

Содержание ✓

  • ✓ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЛОКАТОРА ДЛЯ СЛЕПЫХ
  • ✓ ВИДЕО ПРИ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛИДАРА

В нашем обыденном мире, где подавляющую часть информации мы получаем визуально, любые трудности со зрением – это серьезная проблема, а полная потеря зрения часто превращается для человека в катастрофу, разделяя мир на «до» и «после», ставя крест на множестве занятий и вариантов времяпрепровождения.

Задачу ориентации в пространстве здоровый решает не задумываясь, а для слепого или слабовидящего она превращается в серьезный, а порой и неразрешимый вопрос. Простейшим стандартным средством реабилитации обычно служит белая тактильная трость. Но кроме нее существуют и электронные дальномеры, которые призваны дополнить «палочку».

В основном, на рынке сейчас присутствуют устройства – по сути, компактные ультразвуковые локаторы – которые отображают расстояние до препятствия интенсивностью вибрации или звуковыми сигналами [1-2]. Подобные конструкции преобладают и среди некоммерческих разработок [3-5]. Альтернативой ультразвуковым дальномерам можно считать приборы, оснащенные инфракрасными дальномерами или маломощными лидерами, а также их комбинаций [6-10].


ВСЕ ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЭТОЙ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ >>>

Прототипы таких устройств выглядят весьма неказисто, так как изготовить подходящий корпус, по крайней мере, не прибегая к 3В нашем обыденном мире, где подавляющую часть информации мы получаем визуально, любые трудности со зрением – это серьезная проблема, а полная потеря зрения часто превращается для человека в катастрофу, разделяя мир на «до» и «после», ставя крест на множестве занятий и вариантов времяпрепровождения. Задачу ориентации в пространстве здоровый решает не задумываясь, а для слепого или слабовидящего она превращается в серьезный, а порой и неразрешимый вопрос.

Простейшим стандартным средством реабилитации обычно служит белая тактильная трость. Но кроме нее существуют и электронные дальномеры, которые призваны дополнить «палочку». В основном, на рынке сейчас присутствуют устройства – по сути, компактные ультразвуковые локаторы – которые отображают расстояние до препятствия интенсивностью вибрации или звуковыми сигналами [1-2].

Подобные конструкции преобладают и среди некоммерческих разработок [3-5]. Альтернативой ультразвуковым дальномерам можно считать приборы, оснащенные инфракрасными дальномерами или маломощными лидерами, а также их комбинаций [6-10].

Прототипы таких устройств выглядят весьма неказисто, так как изготовить подходящий корпус, по крайней мере, не прибегая к зD-печати, – непросто. Тем не менее, в продаже встречаются недорогие корпуса портативных аккумуляторных батарей, предназначенных для подзарядки носимой электроники. Обычно они рассчитаны на несколько (от одного до четырех) литий-ионных аккумуляторов типоразмера 18650.

В лицевой панели корпуса сделано отверстие для модуля VL53L0X, а также отверстия для крепежных винтов

Вес летали локатора размешены в корпусе внешней аккумуляторной батареи. Для питания устройства используется один элемент 18650

Причем, если даже установить не все элементы батареи, то такое устройство остается работоспособным. Последнее обстоятельство открывает широкий простор для творчества радиолюбителей: мы получаем качественный корпус заводского изготовления, в котором уже имеется готовая электронная схема для зарядки аккумулятора и место для его размещения. Остается лишь немного доработать корпус под конкретный прибор. И, к слову, сохранить возможность его применения по прежнему назначению в роли внешней аккумуляторной батареи.

Именно таким образом был собран локатор для незрячих, о котором и пойдет речь. В качестве его оболочки использован корпус внешней аккумуляторной батареи, рассчитанный на четыре аккумулятора типоразмера 18650 и имеющий внешние габариты 115x78x23 мм.

Основой конструкции выступает плата Arduino ProMini на базе микроконтроллера ATmega328. Это миниатюрная версия аппаратной платформы Arduino. которая предназначена для установки в готовые устройства.

Для загрузки программы в память микроконтроллера и обмена информацией с компьютером плату необходимо подключить через преобразователь интерфейсов USB-TTL-UART-Serial Ch440G или аналогичный. В данной конструкции применена плата с микроконтроллером, работающим на частоте 8 МГц и рассчитанная на питание постоянным током с напряжением 3,3 В. Это позволяет подключить плату к одному литий-ионному аккумулятору без преобразователя напряжения. Потребляемый ток составляет 40-70 мА в зависимости от режима работы вибромотора.

Литий-ионный аккумулятор G1 типоразмера 18650 подключен через клавишный выключатель SA1 типа SMRS-101-1С2. Аккумулятор большой емкости может запасти достаточно много энергии, и его короткое замыкание небезопасно, поэтому в цепи питания установлен предохранитель FU1, рассчитанный на ток 100 мА.

Дальномером в устройстве работает модуль, основанный на измерителе расстояний VL53L0X. В нем используется инфракрасный лазер, излучающий на длине волны около 940 нм и принадлежащий к лазерам класса 1. Модуль измерителя можно питать от источника постоянного тока напряжением от 2,6 до 5 В. Для передачи информации используется интерфейс I2C. Между сигнальными цепями и шиной питания включены резисторы R2 и R3 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 4,7 кОм, линия SDA подключена к порту А4, a SCL к порту А5 – как этого требуют рекомендации по использованию данного интерфейса [11].

Вибромотор М1 рассчитан на напряжение 3 В и ток 60 мА. Он управляется ШИМ через порт D3 платы Arduino ProMini при помощи транзисторного ключа. Последний выполнен на транзисторе VT1 типа ВС337-16 и резисторе R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 510 Ом.

В лицевой панели корпуса проделано отверстие для модуля VL53L0X. а также отверстия для крепежных винтов.

Программа, управляющая устройством, создана в среде Arduino IDE.

Влицевой панели корпуса сделано отверстие для модуля VL53L0X, а также от вере! ни для крепежных винюв-печати, – непросто. Тем не менее, в продаже встречаются недорогие корпуса портативных аккумуляторных батарей, предназначенных для подзарядки носимой электроники. Обычно они рассчитаны на несколько (от одного до четырех) литий-ионных аккумуляторов типоразмера 18650.


Ссылка по теме: Универсальная лопата для пожилых людей своими руками (фото)


Причем, если даже установить не все элементы батареи, то такое устройство остается работоспособным. Последнее обстоятельство открывает широкий простор для творчества радиолюбителей: мы получаем качественный корпус заводского изготовления, в котором уже имеется готовая электронная схема для зарядки аккумулятора и место для его размещения. Остается лишь немного доработать корпус под конкретный прибор. И, к слову, сохранить возможность его применения по прежнему назначению в роли внешней аккумуляторной батареи.

Именно таким образом был собран локатор для незрячих, о котором и пойдет речь. В качестве его оболочки использован корпус внешней аккумуляторной батареи, рассчитанный на четыре аккумулятора типоразмера 18650 и имеющий внешние габариты 115x78x23 мм.

Основой конструкции выступает плата Arduino ProMini на базе микроконтроллера ATmega328. Это миниатюрная версия аппаратной платформы Arduino. которая предназначена для установки в готовые устройства. Для загрузки программы в память микроконтроллера и обмена информацией с компьютером плату необходимо подключить через преобразователь интерфейсов USB-TTL-UART-Serial Ch440G или аналогичный. В данной конструкции применена плата с микроконтроллером, работающим на частоте 8 МГц и рассчитанная на питание постоянным током с напряжением 3,3 В. Это позволяет подключить плату к одному литий-ионному аккумулятору без преобразователя напряжения. Потребляемый ток составляет 40-70 мА в зависимости от режима работы вибромотора.

Литий-ионный аккумулятор G1 типоразмера 18650 подключен через клавишный выключатель SA1 типа SMRS-101-1С2. Аккумулятор большой емкости может запасти достаточно много энергии, и его короткое замыкание небезопасно, поэтому в цепи питания установлен предохранитель FU1, рассчитанный на ток 100 мА.

Дальномером в устройстве работает модуль, основанный на измерителе расстояний VL53L0X. В нем используется инфракрасный лазер, излучающий на длине волны около 940 нм и принадлежащий к лазерам класса 1. Модуль измерителя можно питать от источника постоянного тока напряжением от 2,6 до 5 В. Для передачи информации используется интерфейс I2C. Между сигнальными цепями и шиной питания включены резисторы R2 и R3 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 4,7 кОм, линия SDA подключена к порту А4, a SCL к порту А5 – как этого требуют рекомендации по использованию данного интерфейса [11].

Вибромотор М1 рассчитан на напряжение 3 В и ток 60 мА. Он управляется ШИМ через порт D3 платы Arduino ProMini при помощи транзисторного ключа. Последний выполнен на транзисторе VT1 типа ВС337-16 и резисторе R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 510 Ом.

В лицевой панели корпуса проделано отверстие для модуля VL53L0X. а также отверстия для крепежных винтов.

Программа, управляющая устройством, создана в среде Arduino IDE.

В лицевой панели корпуса сделано отверстие для модуля VL53L0X, а также отверстие для крепежных винтов

В начале программы подключаются необходимые сторонние библиотеки (1-3 строки кода). Затем в строках с 5-й по 9-ю объявляются глобальные переменные. В их число входят: переменная М – номер порта для подключения транзисторного ключа, управляющего вибромотором М1; переменная РМ для текущего значения ШИМ, определяющего интенсивность работы вибромотора; переменные ij, используемые как счетчики в циклах; переменная dt, определяющая задержку в конце основного цикла программы и переменная distance – для хранения результата измерения расстояния.

Функция l_VL для работы с датчиком VL53L0X располагается в строках с 12-й по 77-ю. В строках 15-17 инициализируются локальные переменные для многократного измерения расстояния и определения медианного среднего по результатам этих измерений [12]. В строках кода с 20-й по 44-ю расположен цикл, в пределах которого происходит 11-кратное измерение расстояния.

В строках 48-53 реализован отладочный цикл, который выводит в последовательный порт массив с результатами измерений (после завершения отладки, в окончательной версии программы его следует убрать или закомментировать). В строках 56-67 происходит сортировка элементов массива методом пузырька. В строках кода с 69-й по 74-й расположен второй отладочный цикл, который выводит в последовательный порт массив с упорядоченными результатами измерений. В строке 76 функция возвращает медианное среднее, полученное по результатам всех измерений.

В строках 81-104 расположена функция setupQ. В данной функции помещен код для инициализации датчика VL53L0X (код взят из файла Single, который в качестве примера прилагается к библиотеке vl53IOx-arduino-master [13]).

В начале цикла loop() в строке 110 происходит вызов функции l_VL для измерения расстояния. В строке 116 устанавливается значение переменной РМ для управления вибромотором М1 при помощи ШИМ. Необходимое значение ШИМ рассчитывается по формуле РМ = -0.15*distance+215, чтобы при дистанции 100 мм коэффициент заполнения ШИМ

составлял 78%, а при дистанции 1100 мм, соответственно, примерно 20%. Таким образом, на больших расстояниях мотор вибрирует слабо, а по мере приближения к препятствию интенсивность вибрации возрастает.

Так как локатор построен во многом из готовых элементов, то печатная плата нужна только для транзисторного ключа и подтягивающих резисторов интерфейса I2C. Все это упрощает повторение устройства и делает его доступным для начинающих. Как известно, в рядах Всероссийского общества слепых состоит более 200 тыс. человек [14], таким образом, существует немало людей, которым может попытаться помочь любой радиолюбитель.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЛОКАТОРА ДЛЯ СЛЕПЫХ


Ссылка по теме: Дача для пожилого человека своими руками – советы по обустройству от архитектора


ВИДЕО ПРИ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛИДАРА

OpenTOFLidar – Open Source DIY TOF LIDAR


Watch this video on YouTube

Ck© Автор: Денис ЛЕКОМЦЕВ. г. Орел

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!

Самодельный лидарный комплект за 350 долларов, который может способствовать развитию 3D-технологий | Geo Week News

Хотя за последние несколько лет цены на лидар резко упали, эта технология еще не нашла широкого применения. Компания Scanse только что выпустила комплект самодельного 3D-сканера, который может помочь.

Возможно, вы помните Scanse как компанию, стоящую за Sweep, 2D-лидаром стоимостью 350 долларов, который засветился на Kickstarter в прошлом году. Компания вернулась с новым комплектом, который действует как своего рода дополнение к Sweep, предоставляя детали и инструкции, которые помогут вам превратить датчик в полностью интегрированный 3D-сканер. Поскольку комплект стоит 350 долларов, как и лидарный датчик, это в общей сложности 700 долларов за работающий лазерный сканер, который вы можете взломать в свое удовольствие.

Как сообщил SPAR 3D генеральный директор и соучредитель Scanse Кент Уильямс, этот продукт предназначен для «многих творческих, талантливых и любознательных людей, которые либо не могут позволить себе 3D-сканер с большим радиусом действия, либо им не хватает инфраструктуры и технических знаний». интегрировать обычный сканер в свой собственный проект». Он говорит, что его можно использовать в таких приложениях, как картографирование систем подземных пещер, съемка окружающей среды для проектов виртуальной реальности или музыкальных клипов, планирование ремонта дома, а также определение материалов и анализ структурных изменений в процессе строительства.

Однако Уильямс также считает, что «существует множество приложений, ожидающих изучения». Таким образом, он не думает о комплекте 3D-сканера как о статичном продукте, разработанном для определенного рынка, а о средстве для распространения лидара в мире и в руках производителей, которые будут исследовать новые способы использования технологии 3D-захвата. «Это действительно проект, предназначенный для экспериментов и исследований», — говорит он.

Как и Raspberry Pi, который Уильямс называет одной из моделей комплекта 3D-сканера, низкая цена — это только часть уравнения. Комплект Scanse также имеет открытый исходный код и сопровождается обширной документацией, «так что часть проекта, посвященная созданию, доставляет такое же удовольствие, как и изучение возможных вариантов использования».

Это важно, говорит он, потому что «даже если не учитывать стоимость существующих 3D-решений (которые могут быть недосягаемы для большинства производителей), по-прежнему существуют большие барьеры для выхода на рынок из-за сложности или формата существующих решений. . Мы хотели выпустить проект, который привлек бы производителей, сделав аппаратное и программное обеспечение знакомым и доступным».

В результате стратегии Scanse комплект должен меняться с течением времени. Уильямс называет это «общественным проектом» и говорит мне, что компания сотрудничает с производителями, которые в прошлом интегрировали Sweep в полные сканеры. «Мы надеемся объединить усилия многих талантливых людей, чтобы предоставить лучшую платформу для всех, кто интересуется 3D-сканированием».

Я спросил Уильямса, считает ли он Scanse Scanner Kit полезным в качестве потребительского устройства. «Большая цель этого общественного проекта — ответить на такие вопросы, — говорит он. «В целом мы считаем, что захват окружающей среды станет повсеместной частью потребительских технологий в ближайшем будущем».

Он повторил, что разработка потребительского продукта для массового рынка не так важна для Scanse, как обеспечение распространения 3D-технологий. «Несмотря на то, что нам не терпится увидеть, появятся ли приложения, ориентированные на потребителя, именно благодаря этому продукту, — сказал он, — мы больше озабочены повышением осведомленности и стимулированием исследований в области 3D-сканирования в целом. Как и во всем, больше всего нас волнует неизведанный вариант использования!»

Хотите больше таких историй? Подпишитесь сегодня!

Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

Lingkang Zhang » Самодельный 3D-лидар

Введение

Несмотря на то, что в наши дни лидары становятся дешевле, 3D-лидар все еще может стоить >4000 долларов, как VLP-16. Альтернативный подход заключается в создании 3D-лидара путем вращения 2D-лидара, такого как упомянутый в этой статье, с использованием 2D-лидара Hokuyo, который все еще довольно дорог и стоит несколько тысяч долларов.

В этой статье рассказывается о самодельном 3D-лидаре, изготовленном из очень дешевого 2D-лидара, серводвигателя и нескольких напечатанных на 3D-принтере деталей общей стоимостью около 100 долларов. Производительность проверяется путем выполнения 3D-картирования с использованием программного обеспечения LOAM.

Оборудование

Аппаратное обеспечение в целом достаточно простое. Он включает в себя YDlidar X4, сервопривод с последовательной шиной Feetech STS3215, некоторые подшипники и напечатанные на 3D-принтере детали.

Преимущество использования этого сервопривода с последовательной шиной вместо обычного сервопривода с ШИМ-управлением состоит в том, что я могу легко контролировать скорость и получать обратную связь по углу, что упрощает реализацию программного обеспечения.

Я также сделал крепление, чтобы прикрепить его к мобильной платформе с двумя колесами с энкодерами и бортовым компьютером, чтобы я мог тестировать на нем программное обеспечение для 3D-картографии.

Программное обеспечение

Здесь в программном обеспечении используется ROS. Во-первых, мне нужно создать Tf-дерево, которое включает информацию об относительном положении данных лидарного сканирования по отношению к базе. Вот упрощенная древовидная диаграмма Tf системы.

После создания дерева Tf мне просто нужно опубликовать 2D лидарное сканирование в соответствующем кадре. Затем здесь используется пакет laser_geometry для преобразования данных 2D-лидарного сканирования в формат данных облака точек, чтобы данные можно было передавать в популярные программы для 3D-картографирования.

Видео

В этом видео показан рендеринг облака точек в Rviz. Обратите внимание, что на самом деле это не «отображение». Я просто добавил задержки отображения всех данных лидарного сканирования, и они накапливались с течением времени. Одометрия колес также использовалась в демонстрации с мобильной платформой.

В этом видеоролике показано реальное трехмерное картографирование с помощью программного обеспечения LOAM, изначально созданного Ji Zhang et al. еще в 2014 году. Мне нужно было немного адаптировать программное обеспечение, чтобы оно работало должным образом. Исходное программное обеспечение использовало некоторые вычисления, чтобы определить, выполняется ли развертка (лидар вращается от одного конца к другому), в то время как мои данные слишком разрежены, чтобы сделать это, поэтому я модифицировал программное обеспечение, чтобы получать пустое сообщение, опубликованное из моей самодельной 3dlidar ROS.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *