Konstrukce laserového hloubkového snímače (LPRF)

Abstract

Implementace a konstrukce laserového hloubkového snímače (LPRF) s rotačním stolkem společně s jeho kalibrací. Byli jsme motivováni dvourukou robotickou manipulací s měkkými předměty bez předem daného tvaru (kus látky). Potřebovali jsme přesná a zároveň referenční data pro jiné metody hloubkové 3D rekonstrukce, např. stereo vidění. Laserová dioda s cylindrickou čočkou emituje laserovou rovinu a vytváří laserovou stopu pozorovanou kamerou. Vzdálenost kamery od laserové stopy je počítána triangulací mezi kamerou a laserovou stopou. Konstrukce LPRF záleží na velikosti skenvaného objektu a jeho geometrii a jep otřeba ji pro každou aplikaci mněnit. Připravili jsme softwarový nástroj v Pythonu, který ulehčuje kalibraci a dokáže určit přesnost LPRF v jeho nové konfiguraci. V práci je popsána funkčnost, kalibrační proces, určení přestnosti zařízení a jeho softwarová implementace. Přínosy pro čtenáře jsou v jednoduchosti and snadném použití této velmi běžně používané věci.

The software tool supporting a implementation of a cheap laser plane range finder (LPRF) with rotary table and its calibration is presented. We were motivated by a dual-arm robotic manipulation with soft free-form objects, e.g. a piece of garment. We need a precise surface measurement also as a reference data for the precision estimation of other depth acquiring methods as stereo vision. A laser diode with a cylindrical lens generates a light plane observed by a camera in LPRF. The distance to scene points is obtained by triangulation. As LPRF construction depends on a particular class of objects size and their geometry, the device has to be often built for a new application anew. We prepared a software tool in Python, intended for the public domain, which aids and simplifies the calibration and precision evaluation for such new LPRF constructions. The thesis describes the functionality, calibration procedure, precision evaluation methodology and the implementation. The novelty and gain for the reader are in simplicity and easy use for such a rather frequent application.