PiLiDAR 2.0

Optimierte Neuumsetzung des Open-Source-3D-Scanners PiLiDAR für Raspberry Pi 4 mit Web-Steuerung, USB-LiDAR (LDROBOT STL27L) und einer zweiten Messtechnik: kontinuierliche, ruckelfreie Drehung.

Abgeleitet von PiLiDAR · Lizenz CC BY-NC-SA 4.0 (nicht-kommerziell, Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen).

Highlights

• Keine Hardware-Knöpfe — komplette Steuerung über den Webserver.
• LiDAR über USB (STL27L-Controllerboard, CP2102 → /dev/ttyUSB0).
• Rechenlast am Client: Der Pi liefert nur Roh-Frames; Polar→Kartesisch, 3D-Revolve und Rendering laufen im Browser — ohne jede Zusatzinstallation (eigener WebGL-Viewer, kein CDN, kein three.js).
• Live-Ansicht: 2D-Polarplot (nur LiDAR, Motor aus) und optional 3D-Live während des Scans.
• Zwei Messmodi: A = schrittweise (Original), B = kontinuierlich konstant (Hardware-PWM).
• Ein Ordner pro Scan mit Rohdaten + Punktwolken in mehreren Formaten (ZIP-Download).
• Referenzfahrt nach jedem Scan, Kalibrierprogramm und Qualitätssicherung (Ampel).

Architektur

Browser-Client (WebGL, kein Install)        Raspberry Pi 4 (FastAPI)
  2D/3D-Live · Punktwolke · PLY-Export  <—WS—  LiDAR-Reader-Thread (CRC8)
  Steuerung (REST)                      —REST→  Motor (Modus A: STEP/DIR,
                                                       Modus B: Hardware-PWM)

Schnellstart

pip install -r requirements.txt

# Demo OHNE Hardware (synthetischer LiDAR):
PILIDAR_MOCK=1 python -m backend.app
# Browser: http://localhost:8000

# Auf dem Pi (mit Hardware):
#   1) /boot/firmware/config.txt:  dtoverlay=pwm-2chan   (Hardware-PWM, dann reboot)
#   2) Nutzer in dialout-Gruppe:   sudo usermod -a -G dialout $USER
#   3) python -m backend.app   →   http://<pi-ip>:8000

Projektstruktur

backend/        FastAPI-Server, Hardware-Treiber (lidar, stepper), QA, Kalibrierung
frontend/       Web-UI (eigener 2D-Canvas- & 3D-WebGL-Viewer, Web Worker)
hardware/       stl27l_mount.scad (parametrischer Halter) + STL/PNG
docs/           Verkabelungspläne, BOM (xlsx), technisches Konzept (docx), Skizzen
tests/          Trockentests (CRC8, Decode, Mock-Scan) ohne Hardware
config.json     zentrale Konfiguration (Single-Source-of-Truth)

Dokumentation (docs/)

• PiLiDAR_Technisches_Konzept.docx — Architektur, Mess-Mathematik, Montage, Inbetriebnahme
• PiLiDAR_BOM_Specs.xlsx — Stückliste, Specs, GPIO-Belegung, Kondensatoren/Kabel, Treibervergleich
• images/ — Verkabelungspläne (A4988 & TMC2209), GPIO, Montage- und Scan-Vorgang-Skizzen

Tests

python tests/test_core.py

Hinweis zur Hardware

IMU (MPU6050) und Kamera sind vorbereitet, aber bewusst noch nicht umgesetzt. Verkabelung/BOM dokumentieren A4988 (Ist-Zustand) und TMC2209 (Upgrade für glattere kontinuierliche Drehung). 100 µF an VMOT/GND ist Pflicht.