SJ LAB

연구실 과제를 통해 Laser Scanner 설계 및 제작을 하였습니다. 

Spec

LDM (내부 DSP로 추정됨)

sampling : 2KHz 

거리 300m 반사판 3Km 

오차 2cm 

통신 : Serial

모듈 Servo motor (x사 모터) 내부 atxmega 탑재

분해능 : 12960 (360/12960 = 0.028˚)

RPM : 58

통신 : Serial

기가비트 카메라 

1280 x 960 50fps

연구 목적

레이저 스캔을 통해 산사태를 미리 예측하는 시스템이다. 이 시스템은 산사태 피해를 줄일 수 있도록 하는 시스템으로 사용될 수 있다.

실험

모터와 LDM의 동기화 실험.

설계

구동영상

결과 사진

건물 스캔 결과 입니다.  최대거리는 78m 이며 장거리 스캔한 모습.

좌측의 이미지는 거리와 각도로 표현한 데이터 이며 우측에는 2차원으로 투영된 데이터입니다. 거리 정보가 있기때문에 3D 표현이 가능합니다. 

아래의 데이터는 Median 중간값 필터를 통해 근사한 데이터로 분해능을 낮춘 과정 입니다.

좌측이미지는 거리정보를 pseudo color로 표현한 데이터 이며 , 우측은 60도각도로 투영된 영상 입니다.

사진과 같이 보면 Laser Scanner를 모르시더라도 조금은 감을 잡으실거라 믿습니다.

사진에서는 색상정보를 얻을 수는 있지만 거리 정보는 얻을 수 없겠죠?

Laser Scanner 를 만드는 최종 목표는 자신의 위치와 거리를 정확히 알 수 있어야 합니다.

상단에서 취득한 데이터를 3D로 표현한 영상 입니다. 실험중인 데이터라서 상하 라인 밀리는 문제가 있군요!

아무튼~ 2D 와 같이 거리에 따라 pseudo color로 표현하였습니다. (Median은 분해능을 떨어트리기 때문에 제외)

앞으로의 발전

기회가 된다면 상용 3D Scanner에 한발 더 가까이 다가가고 싶습니다. 현제 시스템은 메인이 되는 부분은 독립된 PC가 제어하기때문에 상세한 컨트롤이 불가능 한 상태이며 모듈형 모터에서 기계적인 마모가 발생할 수 있는 현실 입니다.

필수 기술인 ToF(Time of flight)를 이용하여 장거리 레이저를 이용하여 거리를 계산 가능한 시스템을 개발 후 Laser Scanner내부에서 중앙 프로세서를 포함하려는 계획을 가지고 있습니다. 모터 제어부도 BLDC 또는 micro stepper motor를 이용하여 정밀 스캔이 가능 할 것이라 생각됩니다.

9/21일 (추가내용)
앞으로 3D Data를 정합하는 기법 ICP(iterative closest points)을 연구 해볼 예정 입니다.?3D?Scanner에서도?필요로 하는 기법이지만,??SLAM(Simultaneous localization and mapping)에서도 사용되고 앞으로도?연구하고 싶었던 분야입니다. 3차원 복원을 먼저 하고 싶었지만 우선 정합하는 기법부터 천천히 나아가도록 준비해야겠다는 생각입니다.