精密PCB製造、高頻PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB和PCB組裝。
在裡面 3D重建, 主要有兩種方法：視覺和雷射雷達. 視覺科技的距離測量方法是基於三角測量的. 最大射程為5-8m, 這不適合大空間, 這種方法受光的影響很大. 相反, 雷射雷達可以用於更廣泛的場景. 在裡面 3D重建
1.2應用領域
3D建模的應用非常廣泛，例如無人機和無人駕駛車輛的實时避障和路徑規劃。 同時，它還可以與機器視覺、3D列印等科技集成。 它在文物的複製和重建中也是非常有意義的應用。 此次設計的基於ZYNQ的雷射雷達三維建模系統可以深入目標環境，採集點雲，重建三維空間模型，量測和其他機器視覺應用。
1.3主要技術特點
首先，該系統使用pcl點雲資料庫中的icp算灋，可以多次反覆運算雷射雷達返回的數據，以實現精確配准。
其次, 系統攜帶 雷射雷達PCB 在麥輪手推車上, 通過小車陀螺儀和電機編碼器實时傳輸小車的位置和速度資訊, 通過坐標系變換獲得雷射雷達的實时精確定位.
該設計可以對距離1~5m且盲區較少的室內物體進行實时三維重建，不易受光線影響。 雷射雷達安裝在一輛遙控汽車上，可以用來探測人們無法接近的環境。
1.4關鍵績效名額
1.5主要創新點
（1）小車可通過手機應用程序遠程控制；
（2）該算灋基於PCL點雲庫；
（3）通過Icp算灋可以實現即時資料注册；
（4）使用pynq的PL模塊以HLS加速icp算灋。
第二部分系統組成及功能描述
2.1總體介紹
該系統由雷射雷達、基於STM32的麥輪車和Xilinx PYNQ-Z2組成。雷射雷達通過互聯網埠將收集到的點雲資料傳輸到PYNQ-Z1，McLun車配有電機編碼器、陀螺儀和藍牙模組。 轉向和移動可通過手機藍牙程式控制。 在移動過程中，位移和姿態資訊被傳輸到STM32微控制器，這些資訊通過UART協定STM32被傳輸到PYNQ-Z2。ZYNQ根據位移和姿態數據計算雷射雷達的位移和姿態偏移。 ZYNQ根據姿態和位置資訊的偏移量，用ICP算灋拼接點雲數據，然後通過網絡埠傳輸數據。
在這個設計中，我們使用一輛裝有雷射雷達的小型汽車進行移動掃描，並收集左、右和頂部資訊進行重建。
2.2各模塊簡介
2.2.1 R-Fans-16雷射雷達
在該系統中，R-Fans-16導航雷達用於雷射雷達採集，通過16線360°掃描實現3D檢測成像。 R-Fans-16基於高精度雷射回波訊號量測科技，具有量測距離長（檢測能力可達200m）、量測精度高（測距精度優於2cm）、回波强度精確（目標反射回波强度可達8比特）等技術特點，並兼顧了俯仰方向的角度覆蓋和角度分辯率。 當運行雷射雷達時，實时點雲數據通過網絡埠傳輸到PYNQ-Z2。
2.2.2基於STM32的麥輪車
麥輪車配備STM32單片機。 在這個實驗中，使用了小車上的陀螺儀、編碼器和藍牙。 小車上的陀螺儀和電機編碼器通過SPI協定將資料傳輸到STM32單片機。 單片機計算小車的姿態和輪胎速度，然後使用UART協定以115200串列傳輸速率將數據週期實时發送給ZYNQ。 汽車的運動和轉向由藍牙遠程控制。
2.2.3坐標系轉換
本設計中使用了R-Fans-16導航雷達。 它收集的數據基於自己的坐標系。 三維重建的本質是將雷射雷達坐標系中的資料轉換為大地絕對坐標系，即球面坐標系轉換為直角坐標系。
球面坐標系是一種使用球面座標（r，uï¼\ï¼）表示點P在三維空間中位置的三維正交坐標系。如圖2.2.1所示，原點與點P之間的“徑向距離”為r，“極角”為 從原點到P點的直線與正z軸之間的距離為¼。從原點到P點的直線在xy平面上的投影線與x軸之間的“方位角”為
球面坐標系和直角坐標系之間的公式轉換如下：
在本設計中，將汽車起點的座標作為絕對坐標系的座標原點。 隨後，在雷射雷達數據週期中，以雷射雷達為座標原點建立子坐標系，並記錄雷射雷達在初始絕對坐標系下的位移偏轉。
xyz的三個坐標軸的方向與雷射雷達坐標系的方向一致。 借助於電機的編碼器，可以量測雷射雷達水平面的移動速度和方向，並且可以知道雷射雷達坐標系和絕對座標之間的平移； 雷射雷達的姿態角可以通過陀螺儀量測，以瞭解雷射雷達坐標系和絕對坐標系之間的旋轉。 借助上述兩個測量值以及球面坐標系和直角坐標系之間的轉換公式，雷射雷達坐標系中的點可以映射到大地絕對坐標系。
2.2.4點雲配准（ICP算灋）
ICP算灋配准是將兩個不同坐標系下的點集與其幾何特徵進行匹配。 需要求解目標點集和參考點集之間的剛體變換矩陣和平移矩陣，並使用剛體變換矩陣作用於目標點集，使兩個點集盡可能重合。 對於目標點集P和參考點集Q，轉換公式為：
上述方程並不總是正確的，囙此我們應該最小化目標函數
求解R和T的常用方法是SVD和非線性優化。 本設計採用SVD方法。
ICP算灋問題通常轉化為最小二乘最優解問題，整個問題分為兩部分。 第一部分是第二部分的基礎和輸入。 第一部分稱為粗略注册或全域注册。 粗配准是通過計算兩個點集之間的位置和姿態來獲得點集之間近似的重合結果，從而為下一次精確配准提供合適的初始值。 第二部分稱為精確注册或本地注册。 對於彼此足够接近的兩個點集，使用反覆運算優化策略來獲得最終的配准結果。
第三部分竣工和性能參數
3.1概述
該系統完成了雷射雷達的點雲採集、陀螺儀和編碼器的姿態資訊採集。 PYNQ-Z2開發板的控制晶片ZYNQ採用的PS-PL設計大大提高了系統設計的方便性和可行性，降低了系統設計難度。 PS-PL主從設計保持了系統設計的簡單性，同時提高了系統的運行速度和處理能力。 PLIP核的設計大大加快了算灋的計算速度。 該設計的點雲拼接部分由PL端的IP核加速，增强了拼接效果，成功實現了實时3D重建的功能。
3.2竣工
在室內走廊裏，我們放了一排桌子和一個滅火器，兩邊都有牆和窗戶。
每200幀作為一組數據收集並存儲在pcd檔案中。 每組數據生成的原始影像如圖3.2.2所示。影像的右側是放置表格的一側。 可以看到案頭和桌脚的細節。 左側的下側是放置的滅火器。
對每兩個相鄰的點雲組執行Icp登記，以獲得通過走廊的汽車的完整三維模型。
圖片右側的離散小點雲是從走廊窗戶投射到外面並返回的雷射。 如果道路的兩側都是牆，則可以返回完整的三維模型。
3.3性能參數
距離越長，分辯率越低，有效探測範圍內物體寬度和深度的測量誤差取決於設備的穩定性（這裡指的是雷射雷達的抖動程度）。 寬度測量誤差在2cm以內，傾斜物體測量誤差為6cm，傾斜角度誤差為4°。 小車本身在量測過程中會輕微晃動，囙此結果存在一定誤差。
