Visuelle Raumerkennung

Ich persönlich würde da eh keinen teuren Laserscanner kaufen, sondern eher selbst einen bauen. Der wird dann zwar in Sachen Auflösung und Scangeschwindigkeit kaum an die kommerziellen Teile rankommen, aber dafür ist er eben billig (im einfachsten Fall brauhst du nur eine Webcam, ein Linienlaser und ein Servo um das ganze Teil zu schwenken).

Eventuell brauchst du noch zusätzliche Sensoren (z.B. Ultraschall) für die unmitelbare Umgebung des Bots, dann ist die Scangeschwindigkeit des Laserscanners (dessen Daten ja eher für die "langfristige" Routenplanung gedacht sind) nicht mehr so wichtig.

Moin,

haben wir hier im Forum eine Bauanleitung für einen selbstgebauten Laserscanner wie Du geschrieben hast?

Viele Grüße

Werner

Da bin ich mir nicht sicher, das Prinzip ist aber schnell erklärt...

Wenn du seitlich neben einer Kamera einen Linienlaser befestigst, der eine senkrechte Linie in den Raum projiziert, dann erscheint diese Linie auf dem Kamerabild nicht gerade, sondern in X-Richtung "ausgebeult". Aus dieser Verschiebung in X-Richtung kann man für jede Bildzeile einen Abstandswert berechnen.

Daß die Verschiebung tatsächlich vom Abstand zum Objekt abhängt wird klar, wenn man sich mal aufzeichnet wie das System von oben betrachtet aussieht. Der Sichtbereich der Kamera lässt sich als "V" darstellen, der Laser ist einfach nur eine Linie. Je nachdem wie man den Laser anordnet (Abstand und Winkel zur Kamera), schneidet diese Linie den Sichtbereich in bis zu 2 Punkten. Aus Sicht der Kamera unterscheiden sich diese Punkte nur in ihrer X-Koordinate, aber aus der Skizze wird klar, daß darin eben auch die Tiefeninformation enthalten ist (befindet sich der Laser rechts neben der Kamera, so sind weit entfernte Punkte weiter links auf dem Kamerabild, als solche mit geringem Abstand). Über den Abstand und Winkel des Lasers zur Kamera kann man auch sehr einfach den Messbereich festlegen.

Bei der Auswertung muss man also in jeder Bildzeile die X-Koordinate der Laserlinie suchen, und diese in einen Abstandswert umrechnen (das geht, je nachdem wie exakt das Ergebnis sein muss, mehr oder weniger einfach).


Um ein komplettes 3D-Bild (in Polarkoordinaten) aufzunehmen, muss man diese Konstruktion jetzt nurnoch um die Z-Achse drehen (im einfachsten Fall montiert man das Teil dafür auf einem Servo), und dabei eben eine ganze Reihe von Kamerabildern auswerten.

Oben in der Menüleiste gibt es eine tolle Funktion mit dem Namen "Suchen"
gib mal "lasercsanner selbstbau" und nach allen Worten suchen.

An sonsten:
Also hier gibt es einige Threads zu Laserprojektoren die man auch über suchen finden kann.
Nimm dir also eone Laserdiode mit Lininen Optik und 4 bis 6 von den 2cm Spiegelkacheln aus dem Baumarkt.
Ein kleiner DC Motor und was um die Drehzahl zu regeln.
Auf die Motorwelle ne kleine Scheibe (Zahnrad, Sperrholz, usw.) Darauf die Spiegel so wie das auch beim Laserscanner an der Kasse im Supermarkt ist. Es sind ja immer ein paar Kassen unbesetzt wo man sich das ansehen kann. Wenn einer dumm fragt sag einfach die Warheit: du willst auch so was bauen.
Wenn du jetzt den Laser richtig positionierst, bekommst du eine Laserlinie die zyklich einen bestimmten Bereich abstreicht.
Jetzt eine HD USB Webcam mit 30 Frames/sec. und die Drehzahl des Motors so eingestellt, das die linie auf jedem Frame ein Stück weiter durch den Bildbereich wandert. so bekommst du jede Sekunde 30 Bilder mit Linien im Lichtschnittverfahren. Wenn du das in der Zeit aufbereiten und verarbeiten kannst kommt der nächste Schritt.

Also HW-Kosten für den Scanner liegen unter 150,-€. Kosten für die Verarbeitungs HW (PC, Notebook, PC104 System, IPC) ab ca. 300,-€ aufwärts, je nach dem wie schnell das System sein soll.
Zeitaufwand für die Programmierung hängt von deinem Vorwissen und deiner verfügbaren Zeit ab.
Firmen die so was professionell bauen liegen je nach Framerate und ob es 2D oder 3D Bildverarbeitung ist zwichen 1000 und 5000 Mannstunden.

Ggf. kann man ja hier im Forum eine Arbeitsgruppe Bilden die so was arbeitsteilig und unter verschiedenen Blickwinkeln angeht.

Dazu müsste dann ein HW spezifikation des eigentlichen Scanners mit detailierter Bauanleitung erstellt werden. So kann jedes Mitglied einen eigenen Scanner aufbauen.
Dann werden verschiedene Testszenarien von einfach nach kompliziert definiert und eine gemeinsame Softwarebasis für die Entwicklungsumgebung gewählt.
So könnte so ein Projekt bestimmt realisierbar sein und im Anschluss allen verfügbar gemacht werden.

hoi,
bei der idee mit dem drehenden spiegel, ist es schwierig mit einer normalen webcam, weil die keinen sync eingang besitzt, womit man die bildaufnahme steuern kann.
wie wäre es denn einfach, den laser quer zu nehemn, dann muss man nicht so einen weiten bereich abtasten, weil nur hindernisse im bereich einer bestimmten höhe interessant sind. ev reicht sogar ein feststehender laser.
mfg jeffrey

Bei einer billigen Webcam kann die Spiegel-Variante wirklich Probleme bereiten, daher mein Vorschlag den kompletten Aufbau (Kamera + Laser) zu drehen (z.B. mit einem Servo oder Schrittmotor). Auch kann man so eventuell die Auswertung beschleunigen, da einer bestimmten X-Koordinate immer der gleiche Abstandswert zugeordnet werden kann (d.h. man könnte z.B. eine Lookup-Tabelle nutzen).

Bei einem starren Aufbau mit waagerechtem Laser und dementsprechend einer darüber oder darunter angebrachten Webcam, hat man den Nachteil, daß man nur in einer (waagerechten) Ebene scannt, d.h. man kann Hindernisse übersehen die sich über oder unter dieser Ebene befinden.

Ich hatte zu diesem Thema in diesem Forum eimal einen
genialen Link bekommen. Leider ist der bei einer Neuistalölation
ins Nirwana verschwunden.

Der Mann hatte einen Linisenlaser und eine Darüber angebrachte,
um 90 Grad gedehte Kamera "Missbraucht". Die 90 Grad drehung
deshalb wei er dann nur die Spalten auswerten brauchte (oder so ).
Jedenfalls war das schneller und noch mit nen µC zu schaffen.

Die Bildauswertung war echt klasse, alle Hiondernisse waren deutlich
als Linien in zu erkennen. Dazu wurde auch noch sehr gut erklärt
wie so eine 4 Qadranten Karte daraus erstellt wird.

Leider halt "Wech", aber möglich das jetzt jemand mitleist und den
Link kennt oder sich erinnert. Unter suchen bin ich nicht weiter
gekommen....

Gruß Richard

Guten Morgen!

Also neuer Hauptteil => Laserscanner selbstbau

Vielleicht kurz zu mir:
Ich selber schreibe Programm in Visuál Studio semiprofessionell. Allerdings in Basic, was sicher den einen oder anderen aufregen wird :-) Aber das geile an VS ist das mann in alle Sprachen durcheinander Programmieren kann und am Ende immer der selbe Code rauskommt. (Ausser das ich in Basic schneller bin)

Im Bereich der Bildverarbeitung bin ich aber noch ziemlich blank. Aber das ist ja auch Ziel von solchen Projekten,, den Einstieg zu finden.


Ich halte die Lösung von Felix für praktischer.
So wie ich verstanden habe filmt die Kamera das Spiegelbild, Also schaut die kamera 90° zur Seite auf das Spiegelbild?
Während der Laser nach vorne lasert (strahlt). Wenn ein Bild fertig ist, drehen wird den Kopf um einen Schritt und machen die nächste Aufnahme. Also im Kern die Technik eines MRT...

Drehende Spiegel und feste Kamera klingt für mich schwieriger zu bauen.
Zu mal wir erst einmal einen Kopf und ein Programm entwickeln können für einen stehenden Kopf.
Und dann im Schleifenablauf den Kopf vom Programm drehen lassen können. Dadurch ist die Scan-Geschwindigkeit vom Analyseprogramm abhänig.

Viele Grüße

Werner

warum schaust Du nicht mal unter Lichtlaufzeitkameras nach. Die Dinger werden gerade immer billiger und messen den Abstand jedes Bildpixels zu dem Objekt bzw. deren Lichtlaufzeit. Sowas kostete vor kurzem noch viel Geld, wird aber, wenn ich mich recht erinnere, gerade im Bereich um ein paar hundert Euro angestrebt. So eine Kamera kann dann 3D-Laserscanner ersetzen. Ob es die allerdings schon zu kaufen gibt, weiß ich nicht (war ein Artikel aus der Technology Review.

http://bvforum.de/pdf/abstracts/bvf40_Schwarte.pdf

http://www.deutscher-zukunftspreis.d...3d-sehen?sec=2

Gruss
Peer

...by the way...

http://www.bild.de/BILD/digital/mult...hres-2009.html

Gruss
Peer