Benewake LiDAR TFmini (คู่มือฉบับสมบูรณ์): 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

คำอธิบาย

โมดูล Benewake TFMINI Micro LIDAR มีการออกแบบทางแสง โครงสร้าง และอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ ผลิตภัณฑ์มีข้อดีหลักสามประการ: ต้นทุนต่ำ ปริมาณน้อย และใช้พลังงานต่ำ

อัลกอริธึมในตัวที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในร่มและกลางแจ้งสามารถรับประกันประสิทธิภาพการทำงานที่หลากหลายด้วยต้นทุนที่ต่ำและในปริมาณน้อย ซึ่งช่วยขยายขอบเขตการใช้งานและสถานการณ์ของ LiDAR ได้อย่างมาก และวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับ "ดวงตา" ในอนาคตในอุปกรณ์อัจฉริยะ ยุค.

ข้อมูลจำเพาะ

• แรงดันไฟฟ้าขาเข้า: 5v
• กำลังไฟเฉลี่ย: 0.12W
• โปรโตคอลการสื่อสาร: UART (อัตราบอด: 115200)
• อุณหภูมิในการทำงาน: -20 ℃ ~ 60 ℃
• FOV: 2.3°

ขนาด

• ขนาด: 42mmx15mmx16mm
• น้ำหนัก: 6.1g

ข้อจำกัด

ช่วง "คนตาบอด" 0 ซม.-30 ซม

ซื้อที่ไหน

• RobotShop
• อเมซอน

คำแนะนำนี้ต้องการให้คุณคุ้นเคยกับสิ่งต่อไปนี้:

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน
• เครื่องมือช่าง เช่น เครื่องตัดลวดและเครื่องปอก
• การอ่านแผนผังและไดอะแกรมการเชื่อมต่อ
• การเขียนโปรแกรม C/C++ สำหรับ Arduino (ทางเลือก)
• การเขียนโปรแกรม Python สำหรับ Raspberry Pi (ทางเลือก)

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

คำแนะนำนี้จะนำคุณไปสู่วิธีการต่างๆ ในการปรับใช้ TFmini LiDAR โดยใช้ Windows PC และ Raspberry Pi แต่ละวิธีมีข้อกำหนดและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความต้องการของคุณ

**คุณจะต้องใช้ Benewake TFmini LiDAR สำหรับแต่ละกรณี (แน่นอน)**

สำหรับการใช้งานบนพีซี:

• ระบบปฏิบัติการ: Windows
• ตัวแปลง USB-TTL
• สายจัมเปอร์

สำหรับการนำ Raspberry Pi ไปใช้:

• ราสเบอร์รี่ปี่
• สายจัมเปอร์
• ไฟ LED (อุปกรณ์เสริม)
• ตัวแปลง USB-TTL (อุปกรณ์เสริม)
• เขียงหั่นขนม (ไม่จำเป็น)
• ตัวต้านทาน (ระหว่าง 100-1k โอห์ม) (อุปกรณ์เสริม)

ขั้นตอนที่ 2: การใช้งานบนพีซีโดยใช้แอพ Benewake

1. เชื่อมต่อ TFmini LiDAR กับตัวแปลง USB-TTL โดยใช้สายจัมเปอร์ (ชาย-หญิง) ตามแผนผังที่แสดง

   • สายสีแดง 5V
   • ลวดดำ GND
   • ลวดขาว/น้ำเงิน Tx
   • กรีน ไวร์ Rx
2. เสียบ USB-TTL เข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณ
3. ไปที่ Device Manager (Win + X) และค้นหา " Prolific USB-to-Serial Comm Port " ใต้ Ports (COM & LPT) ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Windows รู้จักอุปกรณ์
4. ดาวน์โหลดและแตกไฟล์ WINCC_TF.rar
5. เรียกใช้ WINCC_TFMini.exe จากไฟล์ที่แยกออกมา
6. เลือกพอร์ต COM ที่เกี่ยวข้องจากเมนูแบบเลื่อนลงในแอพ Benewake ใต้หัวข้อ Serial Port
7. คลิกเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 3: การใช้งานพีซีโดยใช้ Python (PySerial)

1. เชื่อมต่อ TFmini LiDAR กับพีซีโดยใช้ตัวแปลง USB-TTL
2. ดาวน์โหลดและเปิด PC_Benewake_TFmini_LiDAR.py โดยใช้ Python IDLE (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ติดตั้ง PySerial และ Python บนพีซีของคุณแล้ว)
3. แก้ไขพอร์ต COM ในรหัสให้ตรงกับพอร์ต COM ของตัวแปลง USB-TTL บนพีซีของคุณ (ดูภาพ)
4. คลิกเรียกใช้ tab
5. คลิกเรียกใช้โมดูล

**อ้างถึงขั้นตอนที่ 5 สำหรับคำอธิบายของรหัส

ขั้นตอนที่ 4: การใช้งาน Raspberry Pi

1. เชื่อมต่อ TFmini LiDAR กับ RPi โดยใช้ตัวแปลง USB-TTL หรือพอร์ต UART โดยใช้ GPIO
2. ดาวน์โหลดและเปิด Pi_benewake_LiDAR.py โดยใช้ Python IDLE
3. หากคุณกำลังใช้ตัวแปลง USB-TTL กับ RPi ให้เปิด Arduino IDE คลิกที่ Tools ->Serial Port แล้วแก้ไขโค้ดตามนั้น หากคุณใช้พอร์ต UART GPIO ให้เขียน /dev/ttyAMA0
4. เรียกใช้รหัส

**โค้ดสามารถใช้พิมพ์ระยะทางได้ แต่เนื่องจาก RPi ไม่มีกำลังประมวลผลมากนัก จึงแนะนำให้จุดไฟ LED หากระยะทางที่บันทึกต่ำกว่าช่วงที่กำหนด (แนบแผนผังสำหรับ LED ที่มี RPi)

ถาม ทำไมต้องใช้ตัวแปลง USB-TTL กับ RPi

RPi มีพอร์ต UART เพียงพอร์ตเดียว และบางครั้งคุณต้องใส่โมดูลสองสามตัวที่ต้องการการสื่อสาร UART USB-TTL มีพอร์ต UART เพิ่มเติมให้กับ RPi ทำให้เรามีโอกาสเชื่อมต่ออุปกรณ์ UART มากกว่าหนึ่งเครื่อง (เช่น TFmini LiDAR สองเครื่องขึ้นไป) กับ RPi

ขั้นตอนที่ 5: เกี่ยวกับรหัส

รหัสสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน:

• กำลังสร้างการเชื่อมต่อ
• กำลังเขียนข้อมูล
• การอ่านข้อมูล

การสร้างการเชื่อมต่อ:

หลังจากนำเข้าไฟล์ส่วนหัวที่จำเป็นแล้ว เราจะสร้างการเชื่อมต่อกับ TFmini LiDAR โดยระบุพอร์ต COM อัตราบอดและการเชื่อมต่อหมดเวลา

ser = serial. Serial('COM7', 115200, timeout = 1) #PC

ser = serial. Serial('/dev/ttyUSB1', 115200, หมดเวลา = 1) #Raspberry Pi

กำลังเขียนข้อมูล:

รหัสสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนคือการเขียนและการรับ ในการรับข้อมูล คุณต้องส่งต่อคำสั่งบางอย่างไปยัง TFmini LiDAR (ส่วนหนึ่งของกระบวนการเริ่มต้น) ในกรณีนี้ ฉันเลือก 4257020000000106 แม้ว่า RPi จะรัน Python รุ่นเดียวกัน แต่ไวยากรณ์มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เนื่องจาก RPi ไม่ยอมรับข้อมูลอื่นนอกเหนือจากไบนารี

ser.write(0x42)

ser.write(0x57) ser.write(0x02) ser.write(0x00) ser.write(0x00) ser.write(0x00) ser.write(0x01) ser.write(0x06)

การอ่านข้อมูล:

แผนภูมิที่ให้ไว้ในแผ่นข้อมูลให้ 'รายละเอียด' ของข้อความ UART ขนาด 9 ไบต์แก่เรา สองไบต์แรกเป็นส่วนหัวของเฟรมที่มีค่าเลขฐานสิบหก 0x59 (อักขระ 'Y') สามารถอ่านและใช้เพื่อระบุจุดเริ่มต้นของข้อความ UART

if(('Y' == ser.read()) และ ('Y' == ser.read())):

เมื่ออ่านเฟรมส่วนหัวแล้ว สองไบต์ถัดไปซึ่งเป็นข้อมูลระยะทางที่บรรทุกได้ สามารถอ่านได้ ข้อมูลระยะทางแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ต 8 บิตสองแพ็กเก็ต Dist_L (Byte3) - 8 บิตที่ต่ำกว่า และ Dist_H (Byte4) - สูงกว่า 8 บิต

Dist_L = ser.read() #Byte3Dist_H = ser.read() #Byte4

โดยการคูณ Dist_H ด้วย 256 ข้อมูลไบนารีจะถูกเลื่อนไปทางซ้าย 8 (เทียบเท่ากับ "<< 8") ตอนนี้สามารถเพิ่มข้อมูลระยะทาง 8 บิตที่ต่ำกว่า Dist_L ได้ส่งผลให้ข้อมูล Dist_Total 16 บิต

Dist_Total = (อ๊อด(Dist_H) * 256) + (อด(Dist_L))

เนื่องจากเรามีค่าระยะทาง 'ถอดรหัส' กับเรา ห้าไบต์ถัดไปอาจถูกละเว้น โปรดทราบว่าข้อมูลการอ่านจะไม่ถูกจัดเก็บไว้ที่ใด

สำหรับฉันอยู่ในช่วง (0, 5): ser.read()

**ในที่อื่น คุณอาจพบว่า 'delay' (time.sleep ใน Python) รวมอยู่ก่อนสิ้นสุดลูปเนื่องจาก TFmini LiDAR มีความถี่ในการทำงาน 100Hz ความล่าช้านี้ 'โปรแกรมล่าช้า' และจะส่งผลให้ข้อมูลถูกอัปเดตหลังจากเกิดความล่าช้า ผมเชื่อว่าเนื่องจากเรารอให้ข้อมูลมารวมกันเป็น 9 ไบต์แล้ว ไม่น่าจะมีอะไรล่าช้า

#time.sleep(0.0005) #ล่าช้าออกความเห็น

ในขณะที่ (ser.in_waiting >= 9):