Progetto, realizzazione e verifica sperimentale di un sistema LiDAR.

Abstract

In questo elaborato, viene sviluppato un sistema LiDAR per la scansione di ambienti per un veicolo a guida autonoma per ambienti interni, come evoluzione rispetto all’utilizzo di sensori a ultrasuoni. Dopo un inquadramento introduttivo sullo stato dell’arte, vengono illustrati i componenti, la progettazione e la realizzazione di tre differenti configurazioni per un LiDAR che sfrutta un sensore a tempo di volo, aventi differenti sistemi di movimentazione. Durante lo sviluppo sono stati utilizzati gli ambienti Arduino IDE e Matlab per la programmazione e l’elaborazione dati, mentre per la modellazione di parti 3D è stato utilizzato Creo Parametric. Dopodiché viene descritta l’ideazione e la costruzione di una struttura campione che permette di verificare sperimentalmente il sistema. Quindi vengono riportati e utilizzati dei metodi per quantificare la qualità del rilievo ottenuto, estendibili a qualsiasi sistema LiDAR; su questa base è stato reso possibile valutare diversi criteri di scelta, i quali chiariscono e quantificano le proprietà e i relativi vantaggi di ogni configurazione.

In this thesis, a LiDAR system is developed for indoor environment scanning, intended for an autonomous vehicle, as an evolution from the use of ultrasonic sensors. Following an introductory overview of the state of the art, the components, design, and implementation of three different configurations of a LiDAR system based on a time-of-flight sensor are presented, each featuring distinct actuation mechanisms. During the development process, Arduino IDE and MATLAB were employed for programming and data processing, while Creo Parametric was used for 3D modelling of the components. Therefore, the design and construction of a test structure are described, enabling experimental validation of the system. Methods for quantifying the quality of the acquired scans are then introduced and applied, applicable to any LiDAR system. Based on these methods, various selection criteria are evaluated, providing a clear and quantitative comparison of the properties and advantages of each configuration.