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PiLiDAR - 라즈베리 파이 라이다 스캐너

 (github.com/PiLiDAR)
5P by GN⁺ 1일전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 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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GN⁺ 1일전  [-]
Hacker News 의견

  • 정말 멋진 의견임

    • 하드웨어 제품을 만들 때, 부품 목록을 작성할 때 링크와 예상 비용을 제공하는 것이 좋음
    • 비용은 변할 수 있지만 대략적인 아이디어를 가지는 것이 매우 유용함
    • 이는 개인이 직접 시도할지 여부를 결정하는 데 큰 차이를 줄 수 있음
    • 연구한 내용을 기록하는 것이 중요함
    • 링크를 제공하는 것은 매우 유용하며, 이름이 헷갈릴 수 있기 때문에 도움이 됨
    • 프로젝트를 진행하면서 링크와 가격을 기록하는 데 시간이 거의 들지 않음
    • 기록하는 것은 시간을 절약하는 데 큰 도움이 됨
    • 엔지니어로 시작했을 때 배운 가장 큰 교훈 중 하나임
    • 코드 문서화와 같은 맥락임
    • 예를 들어, Lidar의 가격은 $80에서 $160 사이임
    • 카메라와 렌즈는 $60, Raspberry Pi 4는 $50, NEMA17 스테퍼 모터는 $10임
    • 전원 공급 장치와 변압기를 제외하고 $200-$280 정도임
    • 최대 범위는 12미터이며, 이때부터 비용이 증가하기 시작함
    • 대부분의 소형 로봇에 충분히 적합함
    • 자율주행차의 주변 센서로도 적합할 수 있음
    • 장거리 LIDAR는 여전히 어려움

  • 10 마이크론 정확도로 300mm 거리 측정하는 저렴한 방법을 찾고 있음

  • 로봇 청소기에서 부품을 얻을 수 있을 것임

  • Sketchfab 예제는 환상적이며, 3D 공간에서 움직일 수 있는 것이 마치 SF 시뮬레이션 같음

  • 마우스 컨트롤이 혼란스러움

  • PiLiDAR의 확장성과 성능에 대해 궁금함

    • 대규모 야외 데이터셋에서 PiLiDAR를 배포했을 때의 성능을 벤치마크했는지 궁금함
    • SemanticKITTI나 nuScenes 같은 데이터셋에서 벤치마크를 했다면, 실행 시간, 메모리 사용량, 실내 장면을 넘어서는 일반화 능력에 대한 통찰을 공유해 주길 바람

  • 몇 주 전 찾고 있던 것과 정확히 일치함

    • 부활절 휴가에서 돌아오면 시작점으로 삼아야겠음

  • Lidar 기술이 매우 발전했음

    • 놀라운 발전임

  • 이 기술이 무엇인지 명확하지 않음

    • 첫 문장에서 무엇인지 명확히 해주면 좋겠음

  • 사용 가능한 LIDAR 기술의 비용이 개인 프로젝트에서도 접근 가능할 정도로 낮아졌음

    • 초기 자율주행차에 사용된 센서는 성능이 더 좋았지만, 가정에서 실험하기에는 가격이 너무 비쌌음
    • 미국 관세가 전자 제품 관련 취미에 어떤 영향을 미칠지 궁금함
    • Reddit의 손전등 커뮤니티가 이에 대해 약간 걱정하고 있음
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