Embed Size (px)
Citation preview
Horus DocumentationRelease 0.2
Jesús Arroyo Torrens
March 18, 2016
Contents
1 Guía rápida 31.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Wizard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Escaneado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Bancos de trabajo 132.1 Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3 Ajuste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.4 Calibración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.5 Escaneado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
i
ii
Horus Documentation, Release 0.2
Contenido:
Contents 1
Horus Documentation, Release 0.2
2 Contents
CHAPTER 1
Guía rápida
1.1 Introducción
Horus es una aplicación multiplataforma para experimentar con el escáner 3D libre Ciclop.
Proporciona una interfaz gráfica que permite conectarse al escáner, controlar sus dispositivos, ajustar los parámetrosde escaneado, autocalibrar el escáner y escanear objetos en 3D con Ciclop. Incluye además un visualizador de la nubede puntos obtenida en tiempo real.
Ha sido creado por bqlabs, el Departamento de Innovación y Robótica de BQ, desarrollado en Python y liberado bajola licencia GPLv2.
3
Horus Documentation, Release 0.2
1.2 Wizard
Al abrir por primera vez Horus, aparece una ventana de bienvenida. Esta ventana tiene dos partes:
• Crear nuevo: permite lanzar el Wizard o cada uno de los bancos de trabajo.
• Abrir reciente: proporciona un acceso directo a los modelos (ply o stl) abiertos o creados anteriormente.
Pulsando sobre “Wizard” se abre el menú interactivo en el que se configura el escáner paso a paso.
1.2.1 Ventana de conexión
En esta ventana se realiza la conexión del escáner, el ajuste de la luminosidad y el proceso de autocomprobación.
• Conectar: conecta la cámara y la electrónica de Ciclop. Si no encuentra alguno de los dispositivos se genera unanotificación informativa.
• Editar ajustes: este botón despliega una ventana en la que se puede ajustar la exposición de la cámara en funciónde la luminosidad de la escena. Una luminosidad alta implica una menor exposición en la cámara y viceversa.
• Auto-comprobación: para realizar este proceso es necesario colocar el patrón correctamente sobre la plataforma,como indica la figura. Este proceso realiza una vuelta completa de la plataforma determinando:
– Detección del patrón: indica si el patrón no se ha detectado correctamente por problemas de luminosidado brillo.
– Dirección del motor: detecta si el motor ha sido conectado al revés e indica cómo corregirlo.
– Detección de los láseres: detecta si los láserses han sido conectados correctamente y están operativos.
4 Chapter 1. Guía rápida
Horus Documentation, Release 0.2
1.2. Wizard 5
Horus Documentation, Release 0.2
6 Chapter 1. Guía rápida
Horus Documentation, Release 0.2
Nota: la primera vez que se pulsa auto-comprobación, indica si se desean alinear los láseres. Esto es para modificarmanualmente la orientación de los láseres hasta que emitan una línea perpendicular a la plataforma.
1.2.2 Ventana de calibración
En esta ventana se realiza de forma conjunta la calibración de los láseres y la plataforma giratoria.
Esta calibración determina automáticamente los planos en el espacio de cada uno de los láseres con respecto a lacámara, así como la relación espacial entre la plataforma giratoria y el centro óptico de la cámara.
La primera vez se ejecuta el proceso de calibración, hay que introducir la “Distancia al origen del patrón”, como seindica en la imagen. Esta distancia es fundamental para la calibración de la plataforma, ya que indica la relación entrela posición de la pegatina del patrón y la base.
1.2.3 Ventana de escaneo
En esta ventana se ajustan los parámetros de escaneo:
• Resolución: está relacionada con el número de pasos por vuelta del motor.
– Alta: 800 pasos (0.45º)
– Media: 400 pasos (0.9º)
– Baja: 200 pasos (1.8º)
1.2. Wizard 7
Horus Documentation, Release 0.2
8 Chapter 1. Guía rápida
Horus Documentation, Release 0.2
• Laser: se selecciona el láser izquierdo, derecho o ambos.
• Capturar textura: indica si capturar la nube de puntos con o sin color.
Al completar el Wizard se accede a la ventana principal.
1.3 Escaneado
Esta es la ventana principal del banco de trabajo de escaneo.
1.3. Escaneado 9
Horus Documentation, Release 0.2
Para escanear hay que pulsar el botón de “Play”. También se puede detener, pausar y reanudar el escaneo.
Durante el escaneo se muestra el progreso en la parte inferior de la escena.
10 Chapter 1. Guía rápida
Horus Documentation, Release 0.2
Se puede navegar en el visualizador 3D mediante los siguientes accesos rápidos:
Acción Acceso rápido 1 Acceso rápido 2Vistas predeterminadas Inicio / AvPag / RePag / FinRotación Clic izquierdo Shift + Arriba/AbajoRotación horizontal Arriba/AbajoRotación vertical Izquierda/DerechaDesplazamiento vertical Ctrl + Rueda ratón Ctrl + Arriba/AbajoResetear desplazamiento vertical Doble clic izquierdoTraslación Shift + Clic IzquierdoZoom Rueda ratón Shift + Arriba/AbajoEliminar objeto Clic derecho + Eliminar objeto Supr
Una vez finalizado el proceso de escaneado, el objeto se guarda en “Fichero > Guardar modelo”. Éste se almacena enformato ply.
1.3. Escaneado 11
Horus Documentation, Release 0.2
12 Chapter 1. Guía rápida
CHAPTER 2
Bancos de trabajo
2.1 Menu
2.1.1 File
• Lanzar wizard: abre la ventana de wizard.
• Cargar modelo: permite visualizar una nube de puntos en PLY o una malla en STL.
• Guardar modelo: guarda la nube de puntos de la escena 3D en formato PLY.
• Borrar modelo: elimina el modelo de la escena 3D.
• Abrir perfil: carga todos los parámetros de control, ajuste y escaneo.
• Guardar perfil: guarda en formato JSON todos los parámetros de control, ajuste y escaneo, a excepción de lacalibración.
• Resetear perfil: resetea al valor por defecto todos los parámetros de control, ajuste y escaneo, a excepción de lacalibración.
• Abrir calibración: carga todos los parámetros de calibración.
• Guardar calibración: guarda en formato JSON todos los parámetros de calibración.
• Resetear calibración: resetea al valor por defecto todos los parámetros de calibración.
• Exportar log: guarda un fichero .log con el registro de las ejecuciones previas.
• Eliminar log: borra el fichero de registro. Se borra automáticamente cada 7 días.
• Salir: finaliza la ejecución del programa.
13
Horus Documentation, Release 0.2
2.1.2 Edit
• Preferencias: abre la ventana de preferencias. En esta ventana se seleccionan los parámetros de conexión,permite la carga del firmware en la electrónica del escáner, cambiar de idioma y seleccionar la opción de invertirmotor.
14 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.1.3 View
Este menú permite seleccionar las ventanas visibles en el banco de trabajo de escaneado. Estas son el panel deconfiguración, el video y la escena 3D.
También permite activar el “Modo Avanzado”, que en este caso muestra la Calibración Intrínseca.
2.1. Menu 15
Horus Documentation, Release 0.2
2.1.4 Help
El menú de ayuda se puede abrir la ventana de bienvenida, comprobar actualizaciones y acceder a los recursos webdel proyecto.
16 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.1.5 Combo
Con este combo se seleccionan los distintos bancos de trabajo.
2.1. Menu 17
Horus Documentation, Release 0.2
2.2 Control
En este banco de trabajo sirve para probar los componentes del escáner: cámara, láseres y motor.
18 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.2.1 Cámara
En esta sección se puede ajustar el brillo, contraste, saturación y exposición de la cámara.
2.2. Control 19
Horus Documentation, Release 0.2
2.2.2 Láser
En esta sección se pueden encender y apagar los dos láseres.
20 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.2.3 Motor
En esta sección se puede mover el motor sintonizando el ángulo del movimiento, su velocidad y aceleración. Éstosvalores sólo afectan a este banco de trabajo.
2.2. Control 21
Horus Documentation, Release 0.2
2.2.4 Gcode
Esta sección presenta una terminal que permite comunicarse con el firmware por medio de comandos Gcode.
22 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.3 Ajuste
En este banco de trabajo se ajustan los parámetros de captura de la cámara y procesamiento de imagen para los distintosestados en los que puede estar el sistema. En todo momento se pueden observar los cambios de los ajustes en el video.
2.3.1 Ajustes de escaneado
Estos ajustes se aplican durante el proceso de escaneado.
Captura
En esta sección se ajustan los parámetros correspondientes a la captura durante el proceso de escaneado. Estosparámetros de deben ajustar con el objeto a escanear.
El “modo textura” contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar la textura o color del objeto. Éstosson: brillo, contraste, saturación y exposición.
2.3. Ajuste 23
Horus Documentation, Release 0.2
El “modo láser” contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar y detectar el láser. Estos son: brillo,contraste, saturación, exposición y eliminación del fondo. La opción “eliminar fondo” facilita la detección de los lásera costa de consumir el doble de tiempo.
24 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
Segmentación
En esta sección se ajusta la apertura y el umbral para la detección del láser durante el escaneado.
• Open: elimina ruido de fondo a costa de perder resolución.
• Threshold: fija un umbral de detección. Actúa también para eliminar ruido de fondo.
• Windows: establece una ventana de detección alrededor del punto de máxima intensidad.
• Blur: aplica un filtro de difuminado a la imagen.
2.3. Ajuste 25
Horus Documentation, Release 0.2
2.3.2 Ajustes de calibración
Estos ajustes se aplican durante el proceso de calibración.
Captura
En esta sección se ajustan los parámetros correspondientes a la captura durante el proceso de calibración. Estosparámetros de deben ajustar con el patrón de calibración.
El “modo patrón” contiene los parámetros que utilizará el escáner para detectar correctamente el patrón. Éstos son:brillo, contraste, saturación y exposición.
26 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
El “modo láser” contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar y detectar el láser sobre el patrón. Éstosson: brillo, contraste, saturación, exposición y eliminación del fondo. La opción “eliminar fondo” facilita la detecciónde los láser a costa de consumir el doble de tiempo.
2.3. Ajuste 27
Horus Documentation, Release 0.2
Segmentación
En esta sección se ajusta la apertura y el umbral para la detección del láser durante la calibración.
• Threshold: fija un umbral de detección. Actúa también para eliminar ruido de fondo.
• Windows: establece una ventana de detección alrededor del punto de máxima intensidad.
• Blur: aplica un filtro de difuminado a la imagen.
28 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.4 Calibración
En este banco de trabajo se realizan todos los procesos de calibración del escáner.
2.4.1 Ajustes del patrón
En esta sección se configuran las características del patrón de calibración. Éstas son:
• El número de filas y columnas de vértices en el patrón. Por defecto son 6 y 11.
• El ancho del cuadrado en milímetros. Por defecto son 13 mm.
• La distancia al origen del patrón. Es la distancia de la base a la esquina inferior izquierda del patrón. No tienevalor por defecto ya que depende de cómo se haya colocado la pegatina. Es recomendable medirla con un calibrecon precisión de 0.1 mm.
2.4. Calibración 29
Horus Documentation, Release 0.2
2.4.2 Auto-comprobación
En esta sección se ejecuta el proceso de auto comprobación en el que se detecta si el patrón, el motor y los láseresestán configurados correctamente.
El patrón se debe colocar como se indica en la figura. Si la auto comprobación finaliza con éxito, el patrón se colocaráperpendicular a la cámara.
30 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.4.3 Calibración de los láseres
En esta sección se determinan los planos que forman cada uno de los láseres con respecto al centro óptico de la cámara.Cada plano se define mediante la normal del plano y la distancia mínima al origen de coordenadas.
Para comenzar la calibración hay que colocar el patrón perpendicular a la cámara, tal y como se muestra en la figura.En cualquier momento se puede cancelar la calibración y el patrón se colocará en su posición inicial.
2.4. Calibración 31
Horus Documentation, Release 0.2
Finalmente se muestra el resultado de forma numérica y representado en 3D. Adjunto a cada plano se representa ladispersión de los puntos capturados durante la calibración. Éste valor debe ser menor que 0.1 mm. Se puede Aceptaro Rechazar el resultado de la calibración.
32 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.4.4 Calibración de la plataforma
En esta sección se determina la matriz de transformación homogénea del centro de rotación de la plataforma giratoriacon respecto al centro óptico de la cámara. Esto consiste en una matriz de rotación y un vector de traslación enunidades de milímetros.
Para comenzar la calibración hay que colocar el patrón perpendicular a la cámara, tal y como se muestra en la figura.En cualquier momento se puede cancelar la calibración y el patrón se colocará en su posición inicial.
2.4. Calibración 33
Horus Documentation, Release 0.2
Finalmente se muestra el resultado de forma numérica y representado en 3D. Adjunto a cada plano se representa ladispersión de los puntos capturados durante la calibración. Se puede Aceptar o Rechazar el resultado de la calibración.
34 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
Una vez finalizado este proceso, el escáner ya estará calibrado.
2.4.5 Nota: calibración de la cámara (avanzado)
Esta sección es avanzada. Se recomienda utilizar los valores por defecto. Al modificar los valores en esta calibraciónes preciso realizar las posteriores calibraciones.
Para ejecutar esta calibración se captura el patrón en distintas posiciones con la tecla “espacio”. Al completar todaslas capturas se procede a la calibración de forma automática. En cualquier momento se pueden resetear las capturastomadas anteriormente.
2.4. Calibración 35
Horus Documentation, Release 0.2
2.5 Escaneado
En este banco de trabajo se realiza el proceso de escaneado. Este proceso consiste en la digitalización de un objetofísico en una nube de puntos en tres dimensiones.
El banco de trabajo tiene tres componentes:
• Panel de parámetros
• Ventana de video
• Escena 3D
Mediante el menu “View” se pueden mostrar y ocultar estos paneles.
2.5.1 Panel de parámetros
Parámetros del escaneo
• Captura de textura: indica si capturar o no la textura o color del objeto real. Si no se captura la textura el procesoes, naturalmente, más rápido. El color asignado a la nube de puntos, en este caso, viene definido por la últimasección de este panel.
• Uso de los láseres: se puede seleccionar el uso de uno o dos láseres para el escaneado.
36 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
Parámetros de la plataforma
• Paso: es el ángulo que avanza el motor en cada iteración de escaneado. Cuanto menor sea, mayor será laresolución radial, así como el tiempo de escaneao. El valor por defecto es 0.45º, que se corresponde con 800pasos por vuelta.
• Velocidad: es la velocidad con la que avanza el motor en grados por segunto.
• Aceleración: es la aceleración del motor en grados por segundo al cuadrado.
2.5. Escaneado 37
Horus Documentation, Release 0.2
ROI de la nube de puntos
En esta sección se define la ROI, o zona de interés de la nube de puntos. Esta zona está constituida por un volumencilíndrico y paramétrico.
Al seleccionar el uso de la ROI, se aplican dos filtros durante el escaneado:
• Filtro en el video: se aplica una máscara con la proyección del volumen de la ROI en la imagen. De este modosólo se captura lo que está dentro de este área.
• Filtro de la nube de puntos: también se aplica el filtro a la nube de puntos para almacenar únicamente los puntosque estén en el interior del volumen.
38 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
Color de la nube de puntos
En esta sección se selecciona el color de la nube de puntos para el caso en el que no se captura textura del objeto.
2.5. Escaneado 39
Horus Documentation, Release 0.2
NOTA: este panel se oculta durante el proceso de escaneado.
2.5.2 Ventana de video
En esta ventana se distingen dos estados. Mientras no se está escaneando se muestra el video de la cámara con losajustes de captura de textura. Durante el escaneo se pueden seleccionar varias vistas que corresponden con distintasfases del procesamiento de imagen:
• Textura
• Láser
• Gris
• Línea
40 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.5. Escaneado 41
Horus Documentation, Release 0.2
42 Chapter 2. Bancos de trabajo
Horus Documentation, Release 0.2
2.5.3 Escena 3D
Consiste en una escena tridimensional donde se visualiza la nube de puntos escaneada o modelo. También permitevisualizar mallas en STL.
Se puede navegar en el visualizador 3D mediante los siguientes accesos rápidos:
Acción Acceso rápido 1 Acceso rápido 2Vistas predeterminadas Inicio / AvPag / RePag / FinRotación Clic izquierdo Shift + Arriba/AbajoRotación horizontal Arriba/AbajoRotación vertical Izquierda/DerechaDesplazamiento vertical Ctrl + Rueda ratón Ctrl + Arriba/AbajoResetear desplazamiento vertical Doble clic izquierdoTraslación Shift + Clic IzquierdoZoom Rueda ratón Shift + Arriba/AbajoEliminar objeto Clic derecho + Eliminar objeto Supr
Durante el proceso de escaneado se muestra en la parte inferior una barra de progreso:
2.5. Escaneado 43
Horus Documentation, Release 0.2
Para cargar, guardar o resetear el modelo, se accede desde el menú “File”.
44 Chapter 2. Bancos de trabajo
