Universidade de Aveiro
Departamento de Engenharia Mecânica
Projecto de Automação
Scanner 3D para Aplicações em
Modelação e Navegação
Autor: Miguel Dias
Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos
Objectivos
• Concepção e implementação de um sistema de percepção 3D com base
num sensor 2D;
• Desenvolvimento da estrutura mecânica adequada;
• Selecção e implementação de uma interface standard de comando
(RS232, USB, ou outra);
• Concepção da unidade de controlo (hardware/software) do sistema;
• Estudo da influência da dinâmica do movimento sobre desempenho do
sensor original;
• Desenvolvimento de software base para aquisição 3D.
Introdução
Como é que se realiza a concepção e implementação de um sistema de
percepção 3D com base num sensor 2D?
Varrimento num plano
Como chegar à 3 dimensão?
Aquisição linear
Aquisição rotacional
Laser
Sick LMS200-30106 (modelo indoor)
(Já existente no laboratório)
Motor passo a passo
(Já existente no laboratório)
Unidade de controlo
(Já existente no laboratório)
• PLC Mitsubishi FX2N-16MR-DS.
• Carta FX2N-1PG Pulse Generator Unit.
• Carta de potência.
Colocação do sensor
Varrimento na Horizontal
Varrimento na vertical
• Aproveitamento total do campo de visão do laser;
• Melhor na detecção de obstáculos verticais (pilares, portas, etc.).
Hipóteses estruturais
Algumas das estruturas estudadas
• Não permitiam um aproveitamento total do campo de visão do laser;
Hipóteses estruturais
Solução final
Selecção de componentes mecânicos
(Rodas dentadas)
Binário máximo do motor = 1,2Nm
Massa do sensor = 4,5Kg
R = 79,5mm
R
M=79,5x10-3x4,5x9,8
F
=3,51Nm
Relação de transmissão:
nx1,2 ≥ 3,51  n ≥ 2,93
Valor escolhido: n = 5
Rodas dentadas (5mm
passo,10mm largura)
Z1 = 12 (motor)
Z2 = 60 (sensor)
Selecção de componentes mecânicos
(Correia plana dentada)
d1 = 94,65mm
d2 = 18,25mm
210,09mm≤ a ≤ 218,04mm
L = 2a + /2 (d2 + d1) + 1/4a (d2 + d1)^2
Lmin = 604,47mm
Lmax = 620,37mm
Correia plana dentada escolhida:
10x610mm, 5mm passo
Dimensionamento da Estrutura
(Força vertical de 60N em cada um dos apoios de Alumínio)
Tensão máxima = 0,7319MPa
Deslocamento máximo = 0,0034mm
ced = 2,76x107 MPa
Ponto de Situação
• Estrutura mecânica construída;
• Unidade de controlo (hardware/software) do sistema em fase de
desenvolvimento;
Alguns resultados obtidos
Trabalho Futuro
• Sincronização de todo o processo de aquisição de dados 3D por parte do
sensor laser, com o movimento do motor passo a passo;
• Desenvolvimento de software para todo o processo de aquisição de dados
3D bem como do seu posterior tratamento;
• Implementação de um encoder e fins de curso, para melhor controlo da
posição do sensor laser;
• Estudo de uma solução (interface de controlo) mais atraente para a
aquisição de dados e controlo do motor passo a passo.
Agradecimentos
• Orientador Prof. Dr. Vítor Santos
• Eng. António Festas
• Todos os colegas
FIM