3D-Modellierung

Fünf Schritte sind notwendig, um ein vollständiges digitales 3D-Modell aufzubauen:

I.

Datenaufnahme. Während der Akquisition des Tiefenbildes wird die Oberfläche der Szene bzw. eines Teiles der Szene abgetastet.

II.

Registrierung. Anfänglich liegt jedes Tiefenbild in seinem eigenen Koordinatensystem vor. Mehrere 3D-Scans werden mit Hilfe einer Schätzung der Roboterpose und durch Scanmatching in einem globalen Koordinatensystem vereinigt.

III.

Planung. Die nächste optimale Scanposition muss berechnet werden. Anschließend wird ein kollisionsfreier Weg zu dieser bestimmt.

IV.

Roboterbewegung. Der Roboter muss letztlich zu der vom Planungsmodul bestimmten Position gebracht werden. Er stellt die Motoren ein und schätzt dabei seine Position über die gefahrenen Radumdrehungen (Odometrie). Der Roboter soll während der Fahrt dynamischen Hindernissen, zum Beispiel vorbeilaufenden Menschen, ausweichen.

V.

Integration. Der letzte Schritt wird im Gegensatz zu den vorigen nicht iterativ ausgeführt, sondern erst nachdem alle Scans aufgenommen wurden. Aus den separaten, aber bereits registrierten 3D-Scans, wird ein Drahtgitter als Oberflächenbeschreibung erstellt. Ein Octalbaum dient zur Erzeugung des Gitters.

Wie bereits in Punkt IV angedeutet, verwendet die Roboterkontrolle während der Bewegung zusätzlich zu der im Planungsalgorithmus stattfindenden Kollisionsvermeidung, die auf den Bounding-Boxen der Objekte basiert, eine dynamische Kollisionsvermeidung. Dazu benutzt der Roboter die 2D-Laserscanner, die als Sicherheitssensoren in Bodennähe angebracht sind (siehe Abbildung 1.1 Seite ). Unterschreitet ein Messwert dieses Sicherheitssensors einen Schwellenwert, so befindet sich der Roboter in der Nähe eines Hindernisses. Es wird ein vom Hindernis weg zeigender Vektor errechnet und mit den Werten des Motorcontrollers zusammengeführt.