A különböző területeken, például a mezőgazdaságban, a régészetben és a közlekedésben megkövetelt precizitás miatt, A lézereket gyakran használják olyan célokra, mint például az akadályok elkerülése, térképkészítés vagy akár autonóm navigáció.

Nézzük meg a LiDAR-okat, hogyan működnek, és hogyan használhatod őket a tér 2D-s térképének elkészítéséhez.

A szobák átvizsgálásához szükséges dolgok

A következő előfeltételek a szoba 2D-s térképének elkészítéséhez:

  • Ubuntu szervert futtató laptop vagy PC
  • ROS telepítés
  • Egy LiDAR

Mi az a LiDAR?

LiDAR vagy Light Detection and Ranging, más néven is megtalálható, LADAR (lézeres érzékelés és Ranging) aktív távérzékelési technológia, amely a távolságot pulzáló fény segítségével méri lézer. A technológia úgy működik, hogy egy optikai impulzust világít a célpontra, és megméri a visszavert visszatérő jel jellemzőit.

A rendszer méri a sugár visszatérésének idejét. Általában ez egy távolságmérő. Az optikai impulzus szélessége néhány nanoszekundumtól több mikroszekundumig terjedhet, és különféle anyagokat célozhat meg.

instagram viewer

Rendszerkapcsolat és lézeres adatgyűjtés

Ebben az esetben az RPLIDAR A1, egy alacsony költségű LiDAR érzékelő, amely beltéri robotikai alkalmazásokhoz használható, kerül felhasználásra. 360 fokos pásztázási mezővel, 5,5 Hz/10 Hz-es forgási frekvenciával és 8 méteres ranger távolsággal rendelkezik. A LiDAR rendelkezik egy hatótávolság-szkenner rendszerrel, egy motoros rendszerrel, valamint egy kommunikációs interfésszel (soros port/USB).

A rendszer másodpercenként több mint 2000-szer méri a távolságadatokat és nagy felbontású távolságkimenettel. Következésképpen az adatok feldolgozásához és megjelenítéséhez számos eszköz használatára van szükség. Használhatja például a SlamTech RoboStudio eszközt vagy a ROS által biztosított csomagot.

Miért ROS?

ROS (Robot Operating System) egy olyan szoftver, amelyet a robotika hobbiból álló globális nyílt forráskódú közösség használ, amelynek célja a robotok fejlesztése és mindenki számára elérhetővé tétele. Eredetileg Eric Berger és Keenan Wyrobek fejlesztette ki a Stanford Egyetemen. A ROS emellett lehetővé teszi az érzékelőadatok megjelenítését, interfészek létrehozását és olyan eszközök használatát, mint az Rviz és a Gazebo szimulációs motor.

A ROS segítségével könnyedén szétválaszthatja a kódot kis programokat tartalmazó csomagokra, úgynevezett csomópontokra. Ezek a csomópontok olyan témákon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, amelyeken keresztül üzeneteket küldenek és fogadnak.

Ebben a projektben az rplidar_ros nevű ROS-csomagot fogja használni, amelyet kifejezetten a LiDAR adatgyűjtésre terveztek. A hector_slam csomagot később térképkészítéshez használjuk.

1. lépés: ROS telepítés

Után az Ubuntu Server telepítése, nyissa meg a terminált, és futtassa a következő parancsot, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a Debian csomagindex naprakész. A frissítés és a frissítés közötti különbség már lefedték.

sudo apt frissítés

A következő lépés a ROS telepítése.

sudo apt telepítés ros-noetic-desktop-teljes

A ROS teszteléséhez futtassa a roscore, amely a megfelelő telepítés bizonyítékaként szolgál.

roscore

2. lépés: Az első vizsgálat elvégzése

Először futtassa a következő parancsot a telepítéséhez rplidar_ros csomag:

sudo apt-kap telepítse a ros-noetic-rplidar-ros

Az rplidar_ros csomag tartalmazza a LiDAR szkennelési adatok megszerzéséhez és megjelenítéséhez szükséges szkripteket és indító fájlokat.

Miután befejezte a szoftvert, csatlakoztassa a LiDAR-t a számítógépéhez az USB-porton keresztül. A LiDAR elkezd forogni, de nem bocsát ki lézert, hacsak nem futtatja a következő parancsot, amely egy ROS indítófájlt hív meg.

roslaunchrplidar_rosrplidar.dob

A parancs futtatásával megtekintheti a /scan nevű témakörben közzétett tükrözött távolságokat.

rostopic visszhang /scan

A terminálon látnia kell a feldolgozatlan lézerszkennelési adatok ábrázolását:

Az adatok megjelenítéséhez nyisson meg egy másik terminált, ügyelve arra, hogy ne zárja be a másik futó terminált, amely adatokat kér le a lézerszkennerről, majd indítsa el a Rviz, a vizualizációs eszköz.

rosrun rviz rviz

Változtasd meg a Fix keret nak nek Lézer, majd kattintson a gombra add hozzá gombot az ablak bal alsó sarkában, és válassza ki LaserScan. Végül állítsa be a LaserScan témát /scan, és láthatja a valós idejű LiDAR szkennelést.

Ha problémái vannak az első beolvasás során, ennek az lehet az oka, hogy eszköze nem jogosult adatátvitelre soros úton. Ennek javításához futtassa a következő parancsot, majd folytassa az előző lépésekkel.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

3. lépés: Indítsa el a Mapping alkalmazást

Miután tesztelte a LiDAR-t, és meggyőződött arról, hogy megfelelően működik, a következő lépés az érdeklődési terület szkennelésének megkezdése. Ehhez szükség lesz egy kiegészítő csomagra, a Hector Slam névre (ahol a "Slam" a "Simultaneous localization and mapping" rövidítése).

Mint korábban, hajtsa végre a következő parancsot a csomag telepítéséhez:

sudo apt-kap telepítse a ros-noetic-hector-slam

A vizsgálat futtatása előtt módosítson néhány paramétert az alábbiak szerint. Keresse meg a tutorial.launch fájlt a hector_slam csomagban a következővel roscd parancs.

roscd hector_slam_launch

A parancs nano lehetővé teszi a fájl megnyitását és szerkesztését.

nanooktatóanyag.dob

Lehet találkozni Linux fájl engedély hiba, amelyet ezzel a paranccsal lehet megoldani:

sudochmod 777 oktatóanyag.dob

Íme egy példa a végrehajtásra:

A következő lépés a sorok megváltoztatása az alábbiak szerint:

Az utolsó lépés ennek a sornak a végrehajtása.

roslaunchhector_slamoktatóanyag.dob

A legjobb eredmény elérése érdekében kezdje el lassan mozgatni LiDAR-ját a szobában, mert a térképek létrehozása akkor a leghatékonyabb, ha lassan mozog. Bekapcsolhatja a pályáját, és kísérletezhet a lézeres szkennelés beállításaival.

A beltéri SLAM segítségével átvizsgálhatja az egész házat egy laptop és egy LiDAR segítségével, amint az az alábbi videón látható. Az eredmények javíthatók további érzékelők integrálásával, majd a két forrásból származó adatok kombinálásával.

4. lépés: A térkép mentése és szerkesztése

Futtassa a következő parancsot, miután végzett a szkenneléssel a térkép mentéséhez:

rostopic pub syscommand std_msgs/String "savegeotiff"

Ebben a forgatókönyvben képmágia használható a térkép PNG képfájllá konvertálására, futtassa mindkét parancsot a telepítés és az átalakítás befejezéséhez.

sudo apt-kap telepítse az imagemagick-et
alakítanibeszkennelt térkép.pgmMyPngMap.png

Használja ki jobban a LiDAR-t

Egy LiDAR és egy PC segítségével 2D szkennelést végezhetett. Javíthatja a szkennelést egy mélységi kamera, például a Kinect hozzáadásával, és a kétféle gyűjtött adat integrálásával.

Ugyanez a technológia megtalálható néhány csúcskategóriás iPhone és iPad modellben, ahol a LiDAR be van építve a kamerába modul a készülék hátulján, amely lehetővé teszi 3D-s térképek, távolságmérés és kiterjesztett valóság fejlesztését alkalmazások.