PiLiDAR - Raspberry Pi LiDARスキャナー

 (github.com/PiLiDAR)
6 ポイント 投稿者 GN⁺ 2025-04-20 | 4件のコメント | WhatsAppで共有
  • PiLiDARはDIYの360° 3Dパノラマスキャナーで、LiDARとパノラマ機能によって3Dシーンを構成する
  • LiDARにはLDRobot LD06、LD19、または STL27L を使用し、CRCパケット整合性チェックとハードウェアPWMを含む
  • パノラマはHuginを使って魚眼写真をスティッチし、EXIFデータを読み取って一定のカメラ露出と色バランスを維持する
  • 3Dシーンは2D平面上で角度とオフセットに基づいて構成され、Open3Dを用いた可視化とエクスポートをサポートする
  • ハードウェアはRaspberry Pi 4、Raspberry Pi HQ Camera、NEMA17ステッパーモーターなどで構成される

PiLiDARの主な機能

  • LiDAR: LDRobot LD06、LD19、または STL27L 向けのカスタムシリアルドライバーを使用する
  • CRCパケット整合性チェックとハードウェアPWMを、曲線フィッティングによって補正する
  • 2Dのリアルタイム可視化と、numpyまたはCSVへのエクスポート機能を提供する
  • パノラマ: 6K 360°球面マップを、Huginパノラマフォトスティッチャーを使って魚眼写真からスティッチする
  • EXIFデータを自動で読み取り、一定のカメラ露出を維持し、カラーゲインを最適化して一定のホワイトバランスを保つ
  • 3Dシーン: 角度とオフセットに基づき、2D平面から3Dシーンを組み立てる
  • パノラマから頂点カラーをサンプリングし、Open3Dを使った可視化と、PCD、PLY、またはe57へのエクスポートをサポートする
  • グローバルレジストレーションとICPの微調整を使って複数のシーンを位置合わせする
  • Poisson Surface MeshingはPi4では非常に遅いため、PCで実行することが推奨される

ハードウェア仕様

  • LDRobot LD06、LD19、または STL27L LiDAR
  • Raspberry Pi HQ Camera と ArduCam M12 レンズ
  • Raspberry Pi 4
  • NEMA17 42-23 ステッパーと A4988 ドライバー
  • 電源: 18650バッテリー2本、または10,000mAhのUSBモバイルバッテリー

ステッパードライバー、モーター、ギアボックス

  • A4988 バイポーラステッパードライバー
  • NEMA17 42x42x23 バイポーラステッパー
  • 3Dプリント製の遊星減速ギアボックス

LDRobot LiDAR仕様

  • LD06: サンプリング周波数 4500 Hz、ボーレート 230400
  • STL27L: サンプリング周波数 21600 Hz、ボーレート 921600

設定と配線

  • GPIOピンを使って各種機能を設定し、i2c-GPIOを使ってGY-521加速度計と接続する
  • 電源ボタン、スキャンボタン、UART権限設定など、さまざまな設定を含む

パノラマスティッチングとリモート可視化

  • Huginとenblendプラグインをインストールしてパノラマスティッチングを行う
  • Plotlyを使ってJupyter上で3Dポイントクラウドをリモート可視化する

USBストレージへのスキャンダンプ

  • GitHubリポジトリをクローンしてインストールし、スキャンデータをUSBストレージへダンプする

トラブルシューティング

  • 各種トラブルシューティング方法を提供しており、Windows用シリアルドライバーのインストール、RPi.GPIOランタイムエラーの解決、VS Codeのパフォーマンス問題への対処などを含む

参考資料

  • 着想元となった各種プロジェクト、ハードウェアPWM、ICP実装、3Dデモデータなどを参考としている

関連記事

4件のコメント

 
GN⁺ 2025-04-20
Hacker Newsのコメント

  • 本当にすばらしい指摘

    • ハードウェア製品を作るときは、部品表を書く際にリンクと概算費用を載せるとよい
    • 費用は変わりうるが、おおよそのイメージがあるのは非常に有用
    • それによって、個人が自分で試してみるかどうかを判断するうえで大きな違いが出る
    • 調べた内容を記録しておくことが重要
    • リンクを付けるのはとても有用で、名前が紛らわしいことがあるので助けになる
    • プロジェクトを進めながらリンクと価格を記録するのに、ほとんど時間はかからない
    • 記録しておくことは時間の節約に大いに役立つ
    • エンジニアとして働き始めたときに学んだ最大の教訓の一つ
    • コードのドキュメント化と同じ文脈
    • 例えば、Lidarの価格は$80から$160の間
    • カメラとレンズは$60、Raspberry Pi 4は$50、NEMA17ステッピングモーターは$10
    • 電源装置と変圧器を除くと、だいたい$200-$280程度
    • 最大範囲は12メートルで、そこから先はコストが増え始める
    • ほとんどの小型ロボットには十分適している
    • 自動運転車の周辺センサーとしても適しているかもしれない
    • 長距離LIDARは依然として難しい

  • 300mmの距離を10ミクロン精度で測定する安価な方法を探している

  • ロボット掃除機から部品を取れるかもしれない

  • Sketchfabのサンプルは素晴らしく、3D空間内を動き回れるのがまるでSFシミュレーションのよう

  • マウス操作が分かりにくい

  • PiLiDARのスケーラビリティと性能が気になる

    • PiLiDARを大規模な屋外データセットで運用したときの性能をベンチマークしたのか気になる
    • SemanticKITTIやnuScenesのようなデータセットでベンチマークしているなら、実行時間、メモリ使用量、屋内シーンを超えた汎化能力についての知見を共有してほしい

  • 数週間前に探していたものとまさに一致している

    • イースター休暇から戻ったら、出発点として使ってみるべきだろう

  • Lidar技術は大きく進歩した

    • 驚くべき進歩

  • これが何の技術なのか明確ではない

    • 最初の一文で何なのかを明確にしてくれるとよい

  • 利用可能なLIDAR技術のコストは、個人プロジェクトでも手が届くほど下がった

    • 初期の自動運転車で使われていたセンサーは性能が高かったが、家庭で実験するには高価すぎた
    • 米国の関税が電子工作系の趣味にどんな影響を与えるのか気になる
    • Redditの懐中電灯コミュニティがこれを少し心配している
 
chcv0313 2025-04-22

懐中電灯コミュニティって何ですか？
 
savvykang 2025-05-03

https://www.reddit.com/r/flashlight/
日本で言えば、ディシインサイドの懐中電灯マイナーギャラリーのようなReddit内の小規模コミュニティです
 
chcv0313 2025-05-20

ありがとうございます