V1.0 2020/8/17

抜粋版
はじめてのＬｉＤＡＲ開発キット～12ｍまでの中距離を測定できるＬｉＤＡＲと回転台により、自動運転から３Ｄスキャナまでの基礎をマスター、体験～

開発編

スペクトラム・テクノロジー株式会社
https://spectrum-tech.co.jp
sales@spectrum-tech.co.jp
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ＬｉＤＡＲ開発キット 目次
Pi運用マニュアルページ

ＬｉＤＡＲ開発ページ

1.
2.
3.
4.

①

RaspberryPiについてLinux基本コマンド
基本操作
日常運用（ウイルススキャン、更新）

3456

ＬｉＤＡＲ概要• ＬｉＤＡＲとは、用途• ＬｉＤＡＲと超音波センサ、ミリ波レーダ比較• ＴＦｍｉｎｉ－Ｓ仕様• ＰＣＤとは

8910
11② ＬｉＤＡＲ全体構成③ 組立、接続④ 単体試験1213• ＨＡＴ単体試験• ＬｉＤＡＲ単体試験

17⑤ ３Ｄスキャン試験⑥ ３Ｄデータ表示、加工

2224

抜粋版のためページと本文は一致しません。

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RaspberryPi運用マニュアル
1. Raspberry Piについて
既に全世界で1000万台以上販売された手のひらサイズのコンピュータです。
ＬｉｎｕｘベースのＲａｓｂｉａｎＯＳで動作しております。

2. Linux基本コマンド① システム関係• 起動：電源を入れると自動で起動します。
• 再起動：$ reboot
又は、menu>shutdown>reboot；左上のメニューから• 終了：$ shutdown
又は、menu>shutdown>shutdown；左上のメニューから• ログアウト $ exit
又は、menu>shutdown>logout；左上のメニューから• 日本語／英語の入力切替：キーボードのＣＴＬとｊを同時に押します（コントロール：左下とｊ）

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RaspberryPi運用マニュアル
2.

Linux基本コマンド② ディレクトリ操作、コピー、移動、削除
pi@raspberrypi:~$ cd /home/pi/Documents ディレクトリの切り替え
pi@raspberrypi:/home/pi/Documents$ ls
ファイルとディレクトリの表示（表示したら操作したいファイルを右クリックでコピペして操作します
pi@raspberrypi:~$ cp ファイル名 ディレクトリ
配下のディレクトリのファイルを別のディレクトリへコピー
pi@raspberrypi:~$ mv ファイル名 ディレクトリ
配下のディレクトリのファイルを別のディレクトリへ移動
pi@raspberrypi:~$ sudo rm ファイル名
ファイルの削除
便利な機能
rm –help
コマンドのオプションが分からない場合は、ヘルプで問い合わせる。すべてのコマンド共通(マイナスを２個とhelp)③ ユーザ権限、プロセス他
pi@raspberrypi:~ $ su スーパーユーザ（root)に切り替え、パスワードを入力
pi@raspberrypi:~$ ps a
現状の動いているプロセスを表示
pi@raspberrypi:~$ kill
特定のプロセスを強制終了
pi@raspberrypi:~$ sudo apt-get install pkg
パッケージのインストールなどに使用
pi@raspberrypi:~$ date
日付、時間の設定を行います。
pi@raspberrypi:~$ sudo leafpad /etc/network/interfaces
インタフェースに記述してい内容を変更します。Viよりも使いやすいです。

④ モジュール、usb、メモリ、ＨＤＤなどの表示
pi@raspberrypi:~$ lsmod
pi@raspberrypi:~$ lsusb
pi@raspberrypi:~$ free –mt
pi@raspberrypi:~$ df

linuxのモジュールリスト表示
usbのデバイス表示
メモリ使用状態表示
ＨＤＤ（マイクロＳＤ）の使用状態表示

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4RaspberryPi運用マニュアル
デスクトップ上によく使うコマンド.txtがあります。
コピペして使ってください

3. Raspberry Piの基本操作① 表示画面と内容トップ画面（上段のタスクバーで選択）• メニュー• ブラウザ
• ファイルマネジャ• ターミナル• マルチ画面選択•••••
•
•

ＶＮＣ
日本語入力
ＢＬＥWiFi
音量
ＣＰＵ使用率時刻

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5RaspberryPi運用マニュアル
4. 日常運用①

セキュリティ対策（アンチウイルス更新、スキャン）• アンチウイルス対策として無料のclamAVをインストールしてます。
• 手動での運用を基本としてます。
パターンファイル更新

手動スキャン時に更新されます
手動でスキャン
$ sudo clamscan --infected --remove --recursive
自動化可能ですが、バックグランドで重くなる可能性大。コマンド入力後約５分位かかります。

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6RaspberryPi運用マニュアル
4. 日常運用②

インストール済パッケージの更新リスト、アップグレード• Linuxの場合は、頻繁に更新が発生します。アップグレードを定期的に実施してください。
• 更新前には、バックアップを取ることをお勧めします。特にアップグレードはまれに動作不良、戻せない状態が発生します。自己責任で実施してください。

更新リスト取得$ sudo apt-get update
アップグレード実施$ sudo apt-get upgrade

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ＬｉＤＡＲ開発①ＬｉＤＡＲ概要• ＬｉＤＡＲとは• LiDAR（ライダー）とは、「light detection and ranging（光による検知と測距）」の頭文字をとった言葉で、レーザーライダーや赤外線ライダー、3Dライダーと呼ばれることもあります。原理は、レーザー光を照射し、物体に当たって跳ね返ってくるまでの時間(Time of Flight)を計測し、物体までの距離や方向を測定します。簡単に言えば、電波を使って測定するレーダーに対して、LiDAR（ライダー）はレーザー光を使って測定するものです。特徴は、電波に比べて光束密度が高く、短い波長のレーザー光を利用することで高い精度で位置や形状などを検出できることです。

• ＬｉＤＡＲの用途• 自動運転、衝突検知、ドローンなどに搭載して測量、産業用ロボット、ＡＧＶ搭載、セキュリティ、３Ｄスキャナ

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8ＬｉＤＡＲ開発①ＬｉＤＡＲ概要• ＬｉＤＡＲと超音波センサ、レーダとの比較

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9ＬｉＤＡＲ開発①ＬｉＤＡＲ概要• ＴＦｍｉｎｉ－Ｓ仕様• http://en.benewake.com/product/detail/5c345e26e5b3a844c472329c.html
項目

内容

備考

測定距離

12mまで

他のデバイ
スで180m精度±1%(12mの場合、12cm)

分解能

1cm

測定単位はcm

FOV(field of view)：視野角2度

他に広角もあり

フレームレート

1-1000Hz

光波長850nm

インタフェース

ＵＡＲＴ、速度：115200bits/s

大きさ／重量42ｘ15ｘ16mm／5g

消費電力

5V 200mA(peak), 140mA(average)
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Ｉ２Ｃもあり10

ＬｉＤＡＲ開発①ＬｉＤＡＲ概要• ＰＣＤとは• ＬｉＤＡＲを扱う場合、かならず点群データ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ ｄａｔａ）との関連が出てきます。
• ＰＣＤとはコンピュータで扱う点の集合のこと。多くの場合、空間は3次元であり、直交座標 (x, y, z) で表現されることが多い• https://pcl.readthedocs.io/projects/tutorials/en/latest/index.html#

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ＬｉＤＡＲ開発②全体構成
ＬｉＤＡＲ開発キット

ＬｉＤＡＲ：ＴＦｍｉｎｉ－Ｓ

点群データ

Ｐａｎ－ｔｉｌｔ ＨＡＴ

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メッシュデータ

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ＬｉＤＡＲ開発③組立、接続• Ｐａｎ－ｔｉｌｔ ＨＡＴ接続• https://learn.pimoroni.com/tutorial/sandyj/assembling-pan-tilt-hat• サーボモータのケーブル接続は下記を参照ください。
Ｐａｎ（水平）：チャンネル１
Ｔｉｌｔ（垂直）：チャンネル２• ＬｉＤＡＲ用搭載

７連のショートピンをハンダ付け、上部側でジャンパ接続

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ＬｉＤＡＲ開発③組立、接続• ＬｉＤＡＲ用搭載• 添付のスペーサを使って、タイラップなどで固定します。
• Ｐａｎ，ｔｉｌｔのサーボで角度を指定するので多少の取付誤差は無視。

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ＬｉＤＡＲ開発④単体試験$ cd /home/pi/Documents/TFmini/pantilthat/examples$ python3 smooth.py• ＨＡＴ単体試験• Ｐｉのコマンド入力画面から$ cd /home/pi/Documents/TFmini/pantilt-hat/examples$ python3 smooth.py
pan,tiltが９０度まで動作• Ｐａｎ（水平）：-90から90までの180度• Ｔｉｌｔ（垂直）：-90から90までの180度• （上が-90で通常の座標とは逆）

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Pan,tilt
0,-90
90,00,90
Pan,tilt-90,0

Ｚ軸の±はｔｉｌｔと逆になっている

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$ cd/home/pi/Documents/TFmini/TFmini_RPi$ sudo pigpiod$ python3 tfmini_gp.py

ＬｉＤＡＲ開発④単体試験• ＬｉＤＡＲ単体試験：グラフ表示• Ｐｉのコマンド入力画面から$ cd /home/pi/Documents/TFmini/TFmini_Rpi$ sudo pigpiod
忘れずに実施（１回実施すればＯＫ）$ python3 tfmini_gp.py• ＬｉＤＡＲの対象物までの距離（ｃｍ）：青と反射の強さ：赤がグラフで表示。

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ＬｉＤＡＲ開発⑤３Ｄスキャン試験$ cd/home/pi/Documents/TFmini/TFmini_RPi$ sudo pigpiod$ python3 tfmini_pan.py• ３Ｄスキャナとして、Ｐａｎ－ｔｉｌｔとＬｉＤＡＲを動作• ２回目実施した場合にalready in useと出た場合は、rebootしてください。
• Lidarデータが読み出しでいない場合があります。(iout range)• Ｐｉのコマンド入力画面から$ cd /home/pi/Documents/TFmini/TFmini_Rpi$ sudo pigpiod
忘れずに実施（１回実施すればＯＫ）$ python3 tfmini_pan.py• Ｐａｎ，ｔｉｌｔの角度と距離、強度とＸ，Ｙ、Ｚ座標（ＰＣＤ出力するため）を表示• Ｄａｔａフォルダに日付tfmini.pcdを出力。

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ＬｉＤＡＲ開発⑥３Ｄデータ表示・加工$ cd /home/pi/Documents/TFmini/sample• オンライン表示• ３Ｄスキャナで取得したｐｃｄデータをオンラインで表示• http://lidarview.com/ にアクセス$ cd /home/pi/Documents/TFmini/sample• 上記サイトで表示するためにヘッダを追記します。ヘッダは、pcd_header.txt• 例：20200817tfmini.pcd にヘッダを追加。本来は、width, pointsのところの値は、取得したデータ数になります。
• ファイル選択、ｘｙｚ選択、Ｒｅｎｄｅｒを押しますＣａｔ１．ｐｃｄの場合

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ＬｉＤＡＲ開発⑥３Ｄデータ表示・加工$ cd /home/pi/Documents/TFmini/sample• ３Ｄデータのメッシュ加工：３Ｄプリント用• ３Ｄスキャナで取得したｐｃｄデータを３Ｄプリント用にメッシュ加工• Filters/Remeshing simpleification and Reconstruction/Surface Reconstruction :Ball Pivotingでメッシュデータに加工• Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇなどでデータの欠落を修正します。
• 分かりやすいように影を付けたり、ライトをつけます。面数が表示されるとＯＫ

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ＬｉＤＡＲ開発⑥３Ｄデータ表示・加工$ cd /home/pi/Documents/TFmini/sample• ３Ｄデータのメッシュ加工：３Ｄプリント用• ３Ｄスキャナで取得したｐｃｄデータを３Ｄプリント用にメッシュ出力• File>export mesh asでメッシュデータでｐｌｙ出力• Ｐｌｙファイルをｗｉｎｄｏｗｓの３Ｄビューアで確認します。

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