|
|
Программное обеспечение для 3d-сканера 1 А. Роженцов2, Д. Хафизов2, М. Красильников2
|
|
Скачать 33.85 Kb.
| Дата |
28.09.2016 |
| Размер |
33.85 Kb. |
|
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ 3D-СКАНЕРА 1
А.Роженцов2, Д.Хафизов2, М.Красильников2
2 ГОУ ВПО МарГТУ, 424000, Республика Марий Эл, Йошкар-Ола, пл.Ленина, 3,
МарГТУ, каф.РТиМБС, [email protected]
Рассмотрены основные возможности программного обеспечения для сканирования трехмерных объектов. Приведены примеры результатов сканирования.
Введение
Получение аналитических описаний пространственных объектов является одной из актуальных научно-технических проблем [1]. Существующие на сегодняшний день решения обладают высокой стоимостью.
В данной работе рассматривается подход к построению 3D-сканера на базе лазерного дальномера, обладающего при умеренной стоимости достаточно высокими техническими характеристиками. Неотъемлемой частью сканера является программный комплекс, обеспечивающий управление процессом сканирования, прием, обработку, визуализацию и сохранение результатов сканирования.
Структура аппаратно-программного комплекса
Программа Scan3D предназначена для работы в составе аппаратно-программного комплекса, используемого для сканирования трехмерных объектов с формированием их аналитических описаний. Аппаратная часть комплекса состоит из подвеса для установки дальномера, собранного на базе теодолита с системой приводов, обеспечивающих его поворот в азимутальной плоскости в диапазоне углов от 0 до 360 градусов и в угломестной плоскости в диапазоне от -60 до 60 градусов; лазерного дальномера Disto6; интерфейсной платы, используемой для управления шаговыми двигателями; буферного усилителя звуковой частоты, предназначенного для подачи измерительного сигнала на датчики угла поворота; персонального компьютера, используемого для управления дальномером, снятия и сохранения результатов. Структурная схема комплекса приведена на рис.1.
Рис.1. Структурная схема аппаратно-программного комплекса трехмерного сканирования
Программой формируются тестовые гармонические сигналы, которые через звуковую карту компьютера и усилитель подаются на входы резистивных датчиков угла поворота. Положение вала датчика однозначно связано с углом поворота платформы с дальномером по соответствующей координате, поэтому амплитуда сигнала на выходе датчика будет пропорциональна значению угла поворота. Принятый через линейный вход компьютера сигнал обрабатывается в программе и по его уровню определяется угловое положение платформы. Соответствующие текущему угловому положению значение дальности до точки в пространстве измеряется лазерным дальномером Disto6 и через интерфейс Bluetooth передается в компьютер, где обрабатывается программой. После окончания очередного цикла измерений осуществляется поворот платформы в следующее положение в соответствии с законом сканирования. Для этого сигналы управления шаговыми двигателями передаются через параллельный порт компьютера.
Основные режимы работы программы
1. Режим калибровки датчиков угла поворота. Основной задачей, решаемой при калибровке сканера, является построение характеристик зависимости уровня сигнала на выходе датчиков от угла поворота. Как показали экспериментальные исследования, в программе может быть принята линейная модель зависимости и построение характеристик происходит по двум точкам, снимаемым при начальном и конечном положениях вала датчика, соответствующих минимальному и максимальному уровням сигнала.
2. Режим сканирования. В этом режиме предварительно задается диапазон по азимуту и углу места в пределах которого будет выполняться сканирование. Дополнительно устанавливается шаг сканирования по каждой координате и допустимая погрешность установки первоначального положения сканера. Развертка при сканировании выполняется зигзагообразно. Результаты сканирования заносятся в файл текстового формата, содержащий данные о дальности и угловых координатах снимаемых точек. Погрешность измерения угловых координат составляет порядка 0,2 градусов, погрешность измерения дальности – 1 мм.
3. Режим визуализации. В данном режиме выполняется визуализация результатов последнего сканирования пространства. На рис.2 приведены результаты сканирования объектов в виде плоскости (рис.2, а) и конуса (рис.2, б).
а)
б)
Рис.2. Результаты сканирования
Для работы программы необходим персональный компьютер с ОЗУ, не менее 256 Мбайт и видеоадаптером, поддерживающим разрешение не хуже 1024*768 пикселей. Программа работает под управлением операционной системы Windows XP.
Заключение
Разработанный аппаратно-программный комплекс обеспечивает формирование аналитических описаний трехмерных сцен с достаточно высокой степенью детализации и точностью. Комплекс может применяться в научных исследованиях, касающихся обработки изображений пространственных объектов.
Литература
-
Фурман Я.А., Кревецкий А.А., Роженцов А.А., Хафизов Р.Г., Леухин А.Н., Егошина И.Л. Комплекснозначные и гиперкомплексные системы в задачах обработки многомерных сигналов/ Под ред. Я.А. Фурмана.- Москва: Физматлит, 2004. – 456 с.
-
DISTO transfer pc Automatisation.
____________________________________________
1 Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, проект № 07-01-00058а
|
|
|