PiLiDAR - 라즈베리 파이 라이다 스캐너

1 day ago 1

PiLiDAR는 DIY 360° 3D 파노라마 스캐너로, LiDAR와 파노라마 기능을 통해 3D 장면을 구성함
LiDAR는 LDRobot LD06, LD19 또는 STL27L을 사용하며, CRC 패키지 무결성 검사와 하드웨어 PWM을 포함함
파노라마는 Hugin을 사용하여 어안 사진을 스티칭하고, EXIF 데이터를 읽어 일정한 카메라 노출과 색상 균형을 유지함
3D 장면은 2D 평면에서 각도와 오프셋을 기반으로 구성되며, Open3D를 사용하여 시각화 및 내보내기를 지원함
하드웨어는 Raspberry Pi 4, Raspberry Pi HQ 카메라, NEMA17 스테퍼 모터 등을 사용하여 구성됨

PiLiDAR의 핵심 기능

LiDAR: LDRobot LD06, LD19 또는 STL27L을 위한 맞춤형 직렬 드라이버를 사용함
CRC 패키지 무결성 검사와 하드웨어 PWM을 곡선 피팅을 통해 보정함
2D 실시간 시각화 및 numpy 또는 CSV로 내보내기 기능을 제공함
파노라마: 6K 360° 구형 맵을 Hugin 파노라마 사진 스티처를 사용하여 어안 사진에서 스티칭함
자동 EXIF 데이터를 읽어 일정한 카메라 노출을 유지하고, 색상 게인을 최적화하여 일정한 화이트 밸런스를 유지함
3D 장면: 각도와 오프셋을 기반으로 2D 평면에서 3D 장면을 조립함
파노라마에서 버텍스 색상을 샘플링하고, Open3D를 사용하여 시각화 및 PCD, PLY 또는 e57로 내보내기를 지원함
글로벌 등록 및 ICP 미세 조정을 사용하여 여러 장면을 정렬함
Poisson Surface Meshing은 Pi4에서 매우 느리므로 PC에서 실행하는 것이 권장됨

하드웨어 사양

LDRobot LD06, LD19 또는 STL27L LiDAR
Raspberry Pi HQ 카메라와 ArduCam M12 렌즈
Raspberry Pi 4
NEMA17 42-23 스테퍼와 A4988 드라이버
전원 공급 장치: 18650 배터리 2개 또는 10,000mAh USB 파워뱅크

스테퍼 드라이버, 모터 및 기어박스

A4988 양극 스테퍼 드라이버
NEMA17 42x42x23 양극 스테퍼
3D 프린팅된 행성 감속 기어박스

LDRobot LiDAR 사양

LD06: 샘플링 주파수 4500 Hz, 보드레이트 230400
STL27L: 샘플링 주파수 21600 Hz, 보드레이트 921600

설정 및 배선

GPIO 핀을 사용하여 다양한 기능을 설정하고, i2c-GPIO를 사용하여 GY-521 가속도계와 연결함
전원 버튼, 스캔 버튼, UART 권한 설정 등 다양한 설정을 포함함

파노라마 스티칭 및 원격 시각화

Hugin과 enblend 플러그인을 설치하여 파노라마 스티칭을 수행함
Plotly를 사용하여 Jupyter에서 3D 포인트 클라우드를 원격으로 시각화함

USB 저장소로 스캔 덤프

GitHub 저장소를 클론하고 설치하여 USB 저장소로 스캔 데이터를 덤프함

문제 해결

다양한 문제 해결 방법을 제공하며, Windows 직렬 드라이버 설치, RPi.GPIO 런타임 오류 해결, VS Code 성능 문제 해결 등을 포함함

참고 자료

다양한 영감을 받은 프로젝트와 하드웨어 PWM, ICP 구현, 3D 데모 데이터 등을 참고함

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