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Diseño e Implementación de un Sistema de generación de Nube de Puntos mediante el empleo de Fusión Sensorial

Justificación

Objetivo General

Objetivos específicos

Descripción del proyecto:

Este proyecto tiene como finalidad el diseño e implementación de un sistema que genere una nube de puntos de un espacio u objeto cuya ubicación es especificada por teclado o mediante gestos, esto empleando fusión sensorial. Para ello, se dispone de un sensor de ultrasonido y un sensor de infrarrojo que se situarán en una base rotatoria con dos grados de libertad de movimiento, lo cual permitirá un amplio campo de visión a los sensores. El ultrasonido y el infrarrojo serán colocados en el mismo plano, con una separación conocida entre ellos, y de esta forma construir un resultado más preciso a partir de los datos obtenidos tomando en cuenta las virtudes de cada sensor. Para la percepción del ángulo al que apuntan los sensores, se realiza la calibración de la base rotatoria y sus servos motores. Finalmente, utilizando la transformación de coordenadas esféricas a cartesianas se puede visualizar en una aplicación de alto nivel la nube de puntos resultante.

Justificación:

Una nube de puntos es la representación geométrica con exactitud de la realidad física de un espacio u objeto compuesta por millones de puntos posicionados tridimensionalmente. Este producto brinda grandes facilidades en el análisis, estudio, investigación y planificación en áreas como la arquitectura, arqueología, estudio de escenarios, impresión de piezas 3D y su diseño, aplicaciones en realidad virtual, ingeniería y documentación de escenarios tales como culturales o escenas de crimen. Para llevar a cabo esta tarea se hará uso de fusión sensorial, ya que las medidas obtenidas por sensores individuales están limitadas a la precisión de dichos sensores, por lo cual, al emplear un mayor número de sensores del mismo tipo se obtendrán resultados de mayor precisión al unir estos datos. Es por esto, que se hará uso de un sensor infrarrojo para realizar medidas comprendidas de 10 cm a 48 cm, que serán complementadas con los datos obtenidos a través de un sensor ultrasonido cuyo rango eficaz es hasta los 3m. Para llevar a cabo un escaneo completo de un espacio cerrado, se realizará el montaje de estos sensores sobre una base giratoria con dos grados de libertad de movimiento, guiñeo y cabeceo. Se hará uso de pulsadores como sensores digitales que indiquen el inicio de la adquisición de datos a través de un sensor u otro. El resultado obtenido podrá ser observado en una interfaz gráfica asociada a este sistema. Cabe destacar, que los sensores de ultrasonido e infrarrojo a utilizar son de bajo costo, por lo cual tienen sus limitaciones individuales, sin embargo, al hacer uso de fusión sensorial se podrán complementar las virtudes de dichos sensores y generar resultados de mayor calidad.

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Objetivo General:

Diseñar e implementar un sistema de generación de nubes de puntos de un entorno cerrado haciendo uso de un sensor infrarrojo y de ultrasonido.

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Objetivos específicos:

1.Adquirir, acondicionar y procesar las señales analógicas enviadas por el sensor de infrarrojo para la determinación de las distancias de los objetos relativas al sensor infrarrojo.

2.Adquirir, acondicionar y procesar los datos enviados por el sensor de ultrasonido para la determinación de las
distancias de los objetos relativas al sensor de ultrasonido.

3.Obtener la coordenada x, y y z de los puntos de la superficie de los objetos adyacentes relativos al sensor a través de la medición del ángulo de inclinación y el ángulo de giro de los sensores respecto a su base, y de la distancia del objeto al sensor

4.Construir una base giratoria con dos grados de libertad de movimiento para el montaje del sistema de sensores, la cual pueda ser controlada manualmente mediante detección de gestos de la mano

5.Emplear un protocolo de comunicaciones para la transmisión de datos desde el microcontrolador a la PC

6.Apreciar el efecto de la etapa de preprocesamiento del sistema

7.Emplear fusión sensorial para extender la cobertura espacial y temporal del sistema y aumentar su robustez frente a interferencias y a errores inherentes a los sensores.

8.Emplear fusión sensorial para reducir la incertidumbre y aumentar la resolución de los datos adquiridos del entorno.

9.Generar una nube de puntos del ambiente de los sensores a través de los datos obtenidos por los diversos sensores del sistema

10.Visualizar en tiempo real las nubes de puntos generadas utilizando una aplicación de alto nivel

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