- Xây dựng cảm biến đo xa laser 3D từ thiết bị LRF-2D.
Thiết bị đo xa laser LRF là một cảm biến hiện đại, nó có nhiều ưu điểm như khả năng thu thập đo đạc khoảng cách với tốc độ và độ chính xác cao, kết quả không phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường. Tuy vậy thông tin hình ảnh 2D đem lại có thể không đủ trong một số trường hợp cần phát hiện các vật có kết cấu không giống nhau theo chiều dọc (như bàn, các khung dầm ngang...) như trên hình 2.8b. Để khắc phục vấn đề này, có thể thay thế nó bằng một cảm biến laser 3D nhưng với giá thành lại rất cao. Cùng chung với xu thế trên thế giới, chúng tôi đã cải tiến LRF 2D thành một hệ đo xa 3D dựa trên thiết bị LRF 2D rẻ tiền hơn này. Hầu hết các giải pháp đều sử dụng một máy quét 2D (máy đo xa 2D) kết hợp với một cơ cấu cơ khí cho phép quay bệ máy theo chiều thứ ba, nghĩa là tạo nên một chiều quét thứ ba. Một vài phương pháp quét đã được sử dụng với các tên gọi là
pitching scan, rolling scan, yawing scan, v.v…. Hệ thống của chúng tôi cũng được thiết kế là loại “pitching scan” nhưng cơ chế hoạt động của nó có khác so với các công trình đã nêu ra của các tác giả Wulf Oliver, et al. [125] và Harrison Alastair, et al. [56]. Trong thiết kế của các tác giả đó, LRF được gắn vào một đế được điều khiển cho quay
End Tác vụ song song Start Có Gửi lệnh đặt chế độ Khởi phát quá trình xuất dữ liệu ra liên tục Xử lý nhận dạng xâu tiêu
đề từ luồng dữ liệu vào
Phát hiện tiêu đề ? Đọc các điểm số liệu từ bộ đệm LRF vào PC Xử lý số liệu Dừng quá trình xuất dữ liệu ra Không
liên tục theo một chiều. Điều này cho phép có thể nhận được một tốc độ quay ổn định để đảm bảo cho một hình ảnh laser thu nhận có độ tuyến tính tốt theo chiều dọc. Tuy nhiên, nó lại dẫn đến việc phải thay thế các dây dẫn cấp điện và tín hiệu liên tục tới LRF bằng các vòng cổ góp cơ khí tiếp xúc điện. Chính loại tiếp xúc này sẽ sinh ra sự bất ổn định về tín hiệu và tăng can nhiễu của hệ thống. Ngược lại, trong hệ thống của chúng tôi, LRF được gắn lên một đế có thể quay ngẩng lên xuống quanh một trục nằm ngang, đế của LRF được thiết kế chỉ quay ngẩng lên - quay xuống rồi lặp lại với một dải góc nhất định nhỏ hơn 1 vòng xoay, và do đó không cần đến cổ góp điện. Trong quá trình quay ngẩng lên-xuống của LRF, mặt phẳng quét ngang tia laser sẽ được ngẩng lên-xuống theo, cho phép thu thập được một “đám mây” các điểm số liệu đo 3D được phân bố trong một phần không gian ảo hình cầu có bán kính là khoảng đo cực đại của LRF. Hình 2.10a cho hình ảnh của phương pháp quay này, quét ngẩng với trục quay lên và xuống cùng không gian hình cầu các điểm đo. Hình 2.10b cơ cấu truyền động quay và mô-tơ servo.
Hình 2.10 a) Quét ngẩng lên và xuống cùng không gian hình cầu các điểm đo; b) Cơ cấu
truyền động quay và mô-tơ servo.
Dựa trên các số liệu này, ta có thể xác định được tọa độ Đề-các của mỗi điểm ảnh theo như hình 2.11. Mỗi tập số liệu của một mặt quét ngang (, R) sẽ được kết hợp với một góc quét ngẩng để tính các số liệu tọa độ các điểm ảnh. Sơ đồ thiết kế gắn kết LRF với các chi tiết cơ khí của hệ được thể hiện ở hình 2.12. Trong thời gian đo, hai tập giá trị về góc lệch ngang của tia laser và khoảng cách đến vật R
được truyền từ LRF vào máy tính.
cos cos cos sin sin x R y R z R