نظرا للدقة المطلوبة في مختلف المجالات كالزراعة والآثار والنقل ، غالبًا ما يتم استخدام الليزر لأغراض مثل تجنب العوائق أو إنشاء الخرائط أو حتى الاستقلالية ارشاد.

دعونا نلقي نظرة على LiDARs ، وكيف تعمل ، وكيف يمكنك استخدامها لإنشاء خريطة ثنائية الأبعاد لمساحتك.

الأشياء التي ستحتاجها لمسح غرفتك

فيما يلي المتطلبات المسبقة لإنشاء خريطة ثنائية الأبعاد لغرفتك:

  • كمبيوتر محمول أو كمبيوتر شخصي يعمل بنظام Ubuntu Server
  • تركيب ROS
  • ليدار

ما هو الليدار؟

LiDAR ، أو اكتشاف الضوء وتحديد المدى ، يمكن العثور عليه أيضًا باسم آخر ، LADAR (اكتشاف الليزر و Ranging) تقنية استشعار عن بعد نشطة تقيس المسافة باستخدام الضوء على شكل نبضة الليزر. تعمل هذه التقنية من خلال تسليط نبضة بصرية على هدف وقياس خصائص إشارة العودة المنعكسة.

يقيس النظام الوقت الذي تستغرقه الحزمة للعودة. بشكل عام ، هو عداد المسافة. يمكن أن يتراوح عرض النبضة الضوئية من بضع نانو ثانية إلى عدة ميكروثانية ، ويمكن أن تستهدف مجموعة متنوعة من المواد.

اتصال النظام واكتساب بيانات الليزر

سيتم استخدام RPLIDAR A1 ، وهو مستشعر LiDAR منخفض التكلفة مناسب للتطبيقات الروبوتية الداخلية ، في هذه الحالة. لديها مجال مسح بزاوية 360 درجة ، وتردد دوران 5.5 هرتز / 10 هرتز ، ومسافة حارس تبلغ 8 أمتار. يحتوي LiDAR على نظام ماسح ضوئي للمدى ونظام محرك بالإضافة إلى واجهة اتصال (منفذ تسلسلي / USB).

instagram viewer

يقيس النظام بيانات المسافة بأكثر من 2000 مرة في الثانية مع إخراج مسافة عالية الدقة. وبالتالي ، فإنه يتطلب استخدام عدة أدوات لمعالجة البيانات وتصورها. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام أداة SlamTech RoboStudio أو حزمة ROS المتوفرة.

لماذا ROS؟

روس (نظام تشغيل الروبوت) هو برنامج يستخدمه مجتمع عالمي مفتوح المصدر من هواة الروبوتات مكرس لتحسين وإتاحة الروبوتات للجميع. تم تطويره في البداية من قبل Eric Berger و Keenan Wyrobek في جامعة ستانفورد. يتيح لك ROS أيضًا تصور بيانات المستشعر وإنشاء واجهات واستخدام أدوات مثل Rviz ومحرك محاكاة Gazebo.

باستخدام ROS ، ستتمكن بسهولة من فصل التعليمات البرمجية الخاصة بك إلى حزم تحتوي على برامج صغيرة تسمى العقد. ترتبط هذه العقد عبر الموضوعات التي يرسلون ويستقبلون الرسائل من خلالها.

في هذا المشروع ، ستستخدم rplidar_ros ، حزمة ROS المصممة خصيصًا لجمع بيانات LiDAR. سيتم استخدام حزمة hector_slam لاحقًا لإنشاء الخريطة.

الخطوة 1: تثبيت ROS

بعد، بعدما تثبيت خادم أوبونتو، افتح Terminal وقم بتشغيل الأمر التالي للتأكد من تحديث فهرس حزمة دبيان. الفرق بين التحديث والترقية تم بالفعل تغطية.

sudo apt تحديث

الخطوة التالية هي تثبيت ROS.

sudo apt تثبيت سطح المكتب- ros-noetic-ممتلئ

يمكنك اختبار ROS عن طريق تشغيل ملف روزكور، والتي ستكون بمثابة دليل على التثبيت المناسب.

روزكور

الخطوة 2: الحصول على أول عملية مسح ضوئي

أولاً ، قم بتشغيل الأمر التالي لتثبيت rplidar_ros حزمة:

sudo apt-احصل على تثبيت ros-noetic-rplidar-ros

ال rplidar_ros تتضمن الحزمة البرامج النصية وملفات التشغيل المطلوبة للحصول على بيانات مسح LiDAR وتصورها.

بمجرد الانتهاء من البرنامج الخاص بك ، قم بتوصيل LiDAR بجهاز الكمبيوتر الخاص بك عبر منفذ USB. سيبدأ LiDAR في الدوران ، لكنه لن يصدر أي ليزر إلا إذا قمت بتشغيل الأمر التالي الذي يستدعي ملف تشغيل ROS.

الوردrplidar_rosrplidar.إطلاق

من خلال تشغيل هذا الأمر ، يمكنك رؤية المسافات المنعكسة المنشورة في موضوع يسمى / scan.

روستوبي صدى صوت /scan

يجب أن تشاهد تمثيلًا لبيانات المسح بالليزر غير المعالجة في جهازك:

لتصور تلك البيانات ، افتح محطة طرفية أخرى ، وتأكد من عدم إغلاق الطرف الآخر قيد التشغيل الذي يسترد البيانات من الماسح الضوئي بالليزر ، ثم قم بتشغيله رفيز، أداة التصور.

rosrun rviz rviz

غير ال إطار ثابت إلى الليزر، ثم انقر فوق يضيف الزر في الزاوية السفلية اليسرى من النافذة وحدد ليزر سكان. أخيرًا ، قم بتعيين موضوع LaserScan على /scan، وستتمكن من رؤية فحص LiDAR في الوقت الفعلي.

إذا كنت تواجه مشكلة في إجراء الفحص الأول ، فقد يكون ذلك بسبب أن جهازك غير مصرح له بتوصيل البيانات من خلال المسلسل. لإصلاح ذلك ، قم بتشغيل الأمر التالي ثم تابع الخطوات السابقة.

سودو chmod 777 / dev / ttyUSB0

الخطوة 3: إطلاق رسم الخرائط

بعد اختبار LiDAR الخاص بك والتأكد من أنه يعمل بشكل صحيح ، فإن الخطوة التالية هي البدء في مسح المنطقة التي تهمك. لهذا ، ستحتاج إلى حزمة إضافية تسمى هيكتور سلام (حيث تعني كلمة "Slam" "الترجمة الفورية ورسم الخرائط").

كما كان من قبل ، قم بتنفيذ الأمر التالي لتثبيت تلك الحزمة:

sudo apt-احصل على تثبيت روز نوتيك هيكتور سلام

قبل إجراء الفحص ، قم بتغيير بعض المعلمات كما هو موضح أدناه. ابحث عن البرنامج التعليمي. Launch في حزمة hector_slam باستخدام ملف roscd يأمر.

roscd hector_slam_launch

الامر نانو سيتيح لك فتح ملفك وتحريره.

نانوالدورة التعليمية.إطلاق

قد تصادف إذن ملف Linux الخطأ الذي يمكن حله بواسطة هذا الأمر:

سودوchmod 777 الدورة التعليمية.إطلاق

فيما يلي عينة من التنفيذ:

الخطوة التالية هي تغيير الخطوط كما هو موضح أدناه:

الخطوة الأخيرة هي تنفيذ هذا الخط.

الوردهيكتور_سلامالدورة التعليمية.إطلاق

ابدأ في تحريك LiDAR ببطء حول غرفتك للحصول على أفضل النتائج لأن إنشاء الخرائط يكون أكثر فاعلية عند التحرك ببطء. يمكنك تشغيل مسارك وتجربة إعدادات المسح بالليزر.

يمكنك استخدام SLAM الداخلي لمسح المنزل بأكمله باستخدام كمبيوتر محمول و LiDAR كما هو موضح في الفيديو أدناه. يمكن تحسين النتائج من خلال دمج أجهزة استشعار إضافية ، ثم دمج البيانات من كلا المصدرين.

الخطوة 4: حفظ وتعديل خريطتك

قم بتشغيل الأمر التالي بمجرد الانتهاء من الفحص لحفظ الخريطة:

rostopic حانة syscommand std_msgs / String "savegeotiff"

في هذا السيناريو، تخيل يمكن استخدامها لتحويل الخريطة إلى ملف صورة PNG ، قم بتشغيل كلا الأمرين لإكمال التثبيت والتحويل.

sudo apt-احصل على تثبيت برنامج Imagemagick
يتحولالممسوحة ضوئيا.pgmMyPngMap.بي إن جي

احصل على المزيد من الاستخدام من LiDAR

باستخدام LiDAR وجهاز كمبيوتر ، تمكنت من إجراء مسح ثنائي الأبعاد. يمكنك تحسين المسح عن طريق إضافة كاميرا عمق ، مثل Kinect ، ودمج نوعي البيانات التي تم جمعها.

يمكن العثور على نفس التقنية في بعض طرز iPhone و iPad المتطورة ، حيث تم دمج LiDAR في الكاميرا على ظهر الجهاز ، مما يسمح بتطوير خرائط ثلاثية الأبعاد وقياس المسافة والواقع المعزز التطبيقات.