¡Bienvenido a la documentación de Horus!¶

Configuración del sistema¶

sudo add-apt-repository ppa:bqlabs/horus-dev
sudo apt-get update

Las versiones oficiales están alojadas en ppa:bqlabs/horus: PPA Horus. Las versiones alpha, beta y rc en ppa:bqlabs/horus-dev: PPA Horus dev.

Instalar Horus¶

Este comando instala todas las dependencias, incluyendo las bibliotecas de la versión customizada de OpenCV.

sudo apt-get install horus

Actualizar Horus¶

Si hay una nueva versión, ejecuta

sudo apt-get update
sudo apt-get install horus

Configuración del sistema¶

Instala los drivers de la cámara USB

• Drivers de la cámara Logitech C270

Instalar Horus¶

• Instalador de Horus

Ejecuta el instalador y sigue los pasos del wizard. Este paquete contiene todas las dependencias y también los drivers de FTDI y de Arduino.

Reinicia el ordenador para aplicar los cambios.

Configuración del sistema¶

Instalar los drivers FTDI

• Drivers FTDI USB

Instalar Horus¶

• Instalador de Horus

Ejecuta el instalador y arrastra el icono de Horus hacia Aplicaciones.

Reinicia el ordenador para aplicar los cambios.

Ventana de conexión¶

Esta ventana contiene la conexión del escáner, las preferencias y el proceso de autocomprobación.

• Conectar/Desconectar: contecta la cámara y la electrónica de Ciclop. Si no encuentra alguno de los dispositivos se genera una mensaje de notificación.

• Preferencias: permite modificar el Id de la cámara y el Nombre del puerto serie del escáner. También la Luminosidad. Este parámetro puede tomar los valores Alto, Medio o Bajo para luz ambiente alta, media o baja, respectivamente. El parámetro Invertir la dirección del motor invierte el ángulo en todos los comandos del motor.I

• Auto-comprobación: para realizar este proceso es necesario colocar el patrón correctamente sobre la plataforma, como indica la figura. Este proceso realiza una vuelta completa de la plataforma determinando:

  • Detección del patrón: indica si el patrón no se ha detectado correctamente por problemas de luminosidad o brillo.

  • Dirección del motor: detecta si el motor ha sido conectado al revés e indica cómo corregirlo.

  • Detección de los láseres: detecta si los láserses han sido conectados correctamente y están operativos.

Ventana de calibración¶

En esta ventana se realiza de forma conjunta la calibración de los láseres y la plataforma giratoria.

Esta calibración determina automáticamente los planos en el espacio de cada uno de los láseres con respecto a la cámara, así como la relación espacial entre la plataforma giratoria y el centro óptico de la cámara.

Nota

La primera vez se ejecuta el proceso de calibración, hay que introducir la “Distancia al origen del patrón”. Esta distancia es fundamental para la calibración de la plataforma, ya que indica la relación entre la posición de la pegatina del patrón y la base.

Ventana de escaneo¶

En esta ventana se ajustan los parámetros de escaneo:

• Resolución: está relacionada con el número de pasos por vuelta del motor.

  • Alta: 800 pasos (0.45º)

  • Media: 400 pasos (0.9º)

  • Baja: 200 pasos (1.8º)

• Laser*: se selecciona el láser izquierdo, derecho o ambos.

• Capturar textura: al habilitar esta opción, se captura el color real del objeto. De lo contrario la nube de puntos tiene un color uniforme ficticio.

Al completar el Wizard se accede a la ventana principal.

Fichero¶

• Lanzar wizard: abre la ventana de Wizard.

• Cargar modelo: abre el modelo 3D (nube de puntos en ply o malla en stl).

• Guardar modelo: guarda la nube de puntos de la escena 3D en formato ply.

• Borrar modelo: elimina el modelo actual de la escena 3D.

• Abrir perfil: carga todos los parámetros de control, ajuste y escaneo.

• Guardar perfil: guarda en formato JSON todos los parámetros de control, ajuste y escaneo.

• Resetear perfil: resetea al valor por defecto todos los parámetros de control, ajuste y escaneo.

• Abrir calibración: carga todos los parámetros de calibración.

• Guardar calibración: guarda en formato JSON todos los parámetros de calibración.

• Resetear calibración: resetea al valor por defecto todos los parámetros de calibración.

• Exportar log: guarda un fichero .log con el registro de las ejecuciones previas.

• Eliminar log: borra el fichero de registro. Se borra automáticamente cada 7 días.

• Salir: cierra la aplicación.

Editar¶

• Preferencias: abre la ventana de preferencias completa:

  • Sección de conexión: ID de la cámara, Nombre del puerto serie y Velocidad de transmisión.

  • Sección de ajuste: Luminosidad e Invertir sentido del motor.

  • Sección de firmware: permite cargar el firmware por defecto o uno seleccionado a las placas BT ATmega328 y Arduino UNO. Además se puede limpiar la EEPROM antes de cargar el firmware.

  • Sección de idioma: permite seleccionar el idioma actual de la aplicación.

Vista¶

Este menú permite mostrar y ocultar las ventanas visibles en el Banco de trabajo de escaneado: el panel de configuración, el video y la escena 3D.

También contiene el “Modo Avanzado”, que habilita las optiones avanzas en el Banco de trabajo de calibración.

Ayuda¶

En este menu se puede abrir la ventana de Bienvenida, comprobar si hay actualizaciones y acceder a los recursos web del proyecto.

Combo box de bancos de trabajo¶

Con este como box, se selecciona el actual banco de trabajo.

Cámara¶

En esta sección se puede ajustar el brillo, contraste, saturación y exposición de la cámara.

Además permite capturar y guardar imágenes de la cámara en formato png.

Láser¶

En esta sección se pueden encender y apagar los dos láseres. Al salir del banco de trabajo los láseres se apagan automáticamente.

Motor¶

En esta sección se puede mover el motor a un ángulo absoluto, con una velocidad y aceleración específicas. Éstos valores sólo afectan a este banco de trabajo.

También se puede habilitar o deshabilitar el motor, así como reiniciar la posición del motor almacenada en el firmware.

Gcode¶

Esta sección presenta una terminal que permite comunicarse con el firmware por medio de comandos Gcode.

Ajustes de escaneo¶

Estos ajustes se aplican durante el proceso de escaneado.

Captura¶

En esta sección se ajustan los parámetros correspondientes a la captura durante el proceso de escaneado. Estos parámetros de deben ajustar con el objeto a escanear.

El Modo textura contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar la textura/color del objeto. Éstos son: brillo, contraste, saturación y exposición.

El Modo láser contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar y detectar el láser sobre el objeto escaneado. Éstos son: brillo, contraste, saturación, exposición y eliminación del fondo. La opción Eliminar fondo mejora la detección de los láseres a costa de consumir el doble de tiempo.

Segmentación¶

En esta sección se ajustan los parámetros para la segmentación de la curva del láser durante el proceso de escaneo.

• Mostrar línea: muestra las líneas en rojo obtenidas a partir de la imagen del láser segmentada.

• Umbral: elimina todos los píxeles cuya intensidad sea inferior al valor límite.

• Desenfoque: desenfoque con el filtro Normalized box. Tamaño del kernel: 2 * valor + 1.

• Ventana: filtra píxeles fuera del valor * 2 alrededor de la intensidad máxima.

• Refinamiento: aplica el algoritmo SGF para suavizar la línea. SGF produce superficies continuas.

Ajustes de la calibración¶

Estos ajustes se aplican durante el proceso de calibración.

Captura¶

En esta sección se ajustan los parámetros correspondientes a la captura durante el proceso de calibración. Estos parámetros de deben ajustar con el patrón de calibración.

El Modo patrón contiene los parámetros que utilizará el escáner para detectar el patrón. Éstos son: brillo, contraste, saturación y exposición.

El Modo láser contiene los parámetros que utilizará el escáner para capturar y detectar el láser sobre el patrón. Éstos son: brillo, contraste, saturación, exposición y eliminación del fondo. La opción Eliminar fondo facilita la detección de los láseres a costa de consumir el doble de tiempo.

Segmentación¶

En esta sección se ajustan los parámetros para la segmentación de la curva del láser durante el proceso de calibración.

• Umbral: elimina todos los píxeles cuya intensidad sea inferior al valor límite.

• Desenfoque: desenfoque con el filtro Normalized box. Tamaño del kernel: 2 * valor + 1.

• Ventana: filtra píxeles fuera del valor * 2 alrededor de la intensidad máxima.

• Refinamiento: aplica los algoritmos SGF y RANSAC para suavizar la línea. SGF produce superficies continuas. RANSAC produce superficies planas.

Ajustes del patrón¶

Esta sección contiene las características del patrón de calibración.

• Filas del patrón: número de filas esquina del patrón. Valor por defecto 6.

• Columnas del patrón: número de columnas esquina del patrón. Valor por defecto 11.

• Ancho del cuadrado: valor por defecto 13 mm.

• Distancia al origen el patrón: es la mínima distancia entre el origen del patrón (esquina inferior izquierda) y la base del patrón en mm. No hay un valor por defecto porque depende del patrón físico.

Auto comprobación¶

Esta sección contiene el proceso de auto comprobación en el que se detecta si el patrón, el motor y los láseres están configurados correctamente.

El patrón se debe colocar como se indica en la figura. Si la auto comprobación finaliza con éxito, el patrón se colocará perpendicular a la cámara. De lo contrario, se mostrará una notificación.

Calibración de los láseres¶

En esta sección se determinan los planos de los láseres. Cada plano se define mediante un vector normal y la distancia mínima del plano al centro óptico del a cámara.

Para comenzar la calibración, hay que colocar el patrón perpendicular a la cámara, tal y como se muestra en la figura. En cualquier momento se puede cancelar la calibración y el patrón se colocará en su posición inicial.

Finalmente se muestra el resultado de forma numérica y representado en 3D. También, aparece la dispersión de los puntos capturados durante la calibración. Éste valor debe ser menor que 0.1 mm. Se puede aceptar o rechazar el resultado de la calibración.

Calibración de la plataforma¶

En esta sección, se determina la matriz de transformación homogénea del centro de rotación de la plataforma giratoria con respecto al sistema de la cámara. Esto consiste en una matriz compuesta por una matriz de rotación y un vector de traslación en unidades de milímetros.

Para comenzar la calibración, hay que colocar el patrón perpendicular a la cámara, tal y como se muestra en la figura. En cualquier momento se puede cancelar la calibración y el patrón se colocará en su posición inicial.

Finalmente se muestra el resultado de forma numérica y representado en 3D. Se puede aceptar o rechazar el resultado de la calibración.

Una vez completado este proceso, el escáner ya está calibrado.

Ajustes del vídeo (avanzado)¶

Esta es una sección avanzada. Contiene los flags de rotación para el vídeo. También se puede ajustar la resolución de la cámara en px.

Calibración de la cámara (avanzado)¶

Esta es una sección avanzada. Se recomienda utilizar los valores por defecto.

Para comenzar esta calibración, pulsa la tecla “espacio” para capturar el patrón en distintas posiciones. Una vez tomadas todas las capturas la calibración se inicia de forma automática. En cualquier momento se pueden resetear las capturas tomadas anteriormente.

Nota

Para habilitar el modo avanzado ve al menu Vista > Modo avanzado.

Panel de ajustes¶

Parámetros del escaneo¶

• Capturar textura: al habilitar esta opción se captura el color real del objeto. De lo contrario la nube de puntos tiene un color uniforme ficticio. Si esta opción está deshabilitada, el proceso es más rápido y el color utilizado es el definido en la sección Color de la nube de puntos.

• Laser: selecciona el láser izquierdo, derecho o ambos.

Plataforma giratoria¶

• Mostrar centro: muestra el centro de la plataforma utilizando los valores actuales de la calibración.

• Paso: es el ángulo que avanza el motor en cada iteración de escaneado. Cuanto menor sea el paso, mayor será la resolución radial, así como el tiempo de escaneao. El valor por defecto es 0.45º, que se corresponde con 800 pasos por vuelta.

• Velocidad: es la velocidad con la que avanza el motor en grados por segunto. El valor por defecto es 200º/s.

• Aceleración: es la aceleración del motor en grados por segundo al cuadrado. El valor por defecto es 200 º/s².

ROI de la nube de puntos¶

En esta sección se define la ROI (región de interés). Es un volumen cilíndrico en la nube de puntos y un rectángulo en el vídeo.

• Usar ROI: al habilitar esta opción se aplica la Región de Interés (ROI, por sus siglas en inglés). Esta es la región cilíndrica que se va a escanear. La información que esté situada fuera de ella no se tendrá en cuenta durante el escaneo.

• Diámetro: diámetro de la ROI en mm. El valor por defecto es 200 mm.

• Altura: altura de la ROI en mm. El valor por defecto es 200 mm.

Color de la nube de puntos¶

En esta sección se selecciona el color de la nube de puntos cuando no se captura la textura del objeto.

Nota

El Panel de parámetros se oculta durante el proceso de escaneado.

Panel de video¶

En esta ventana se distingen dos estados. Mientras no se está escaneando se muestra el video de la cámara en el modo textura. Cuando comienza el escaneo, se pueden seleccionar varias vistas que corresponden con las distintas fases del procesamiento de imagen.

• Textura

• Laser

• Gris

Escena 3D¶

Esta sección es una escene tridimensional donde se muestra la nube de puntos escaneada. También permite visualizar mallas en formato stl.

Para escanear pulsa el botón de Play. También se puede detener, pausar y reanudar el escaneo. Durante el escaneo se muestra el progreso en la parte inferior de la escena.

Se puede navegar en el visualizador 3D mediante los siguientes accesos rápidos:

Para cargar, guardar o resetear el modelo, se accede desde el menú Fichero.

Cámaras soportadas¶

Logitech C270¶

Cámara HD USB con foco fijo.

Nombre	Valor	Parámetro
Ancho	1280 px	camera_width
Alto	960 px	camera_height
Tasa de refresco	30 fps	frame_rate
Rotación	Sí	camera_rotate
Inversión horizontal	Sí	camera_hflip
Inversión vertical	No	camera_vflip
Distancia focal en x	1430 px	camera_matrix
Distancia focal en y	1430 px	camera_matrix
Centro óptico en x	480 px	camera_matrix
Centro óptico en y	620 px	camera_matrix
Distorsión	No	use_distortion

Controles de imagen¶

Estos parámetros tienes diferentes values para cada situación:

• Captura de la textura

• Detección del patrón

• Detección del láser sobre el objeto

• Detección del láser sobre el patrón

Por lo tanto, para cada caso se pueden establecer los valores óptimos.

Vaciar el buffer¶

OpenCV se utiliza para controlar la cámara. Contiene toda la funcionalidad necesaria para permitir un acceso sencillo.

En el bajo nivel del driver, cada sistema operativo tiene un comportamiento diferente en relación al buffer de imágenes almacenadas. Más aún, si el tiempo de exposición se sitúa sobre la tasa de refresco (33 ms), el llenado del buffer puede variar si se actualizan los controles de la imagen. Esto puede causar problemas de sincronización entre el láser y la cámara. En vez de utilizar un largo delay para alcanzar la sincronización, se aplica un método mejor utilizando valores personalizados para vaciar el buffer.

Resolución de problemas¶

Placas soportadas¶

ZUM BT-328¶

Arduino UNO¶

Shields soportadas¶

ZUM SCAN¶

Horus Firmware¶

El firmware es una adaptación de Grbl. Las versiones liberadas están alojadas aquí: https://github.com/bqlabs/horus-fw.

Puede ser cargado en Preferencias > Cargar firmware.

Resolución de problemas¶

Láseres soportados¶

Láser de línea¶

Láser de línea rojo Clase 1.

Nombre	Valor
Longitud de onda	650 nm
Voltaje	5 V
Distancia de trabajo	300 mm
Apertura de salida	3 mm
Potencia de salida	2.5 mW
Ángulo	> 60 º
Diámetro de la carcasa	8 mm
Longitud de la carcasa	26 mm
Longitud del cable	250 mm
Clase de seguridad	1
Certificado TÜV	Sí

Advertencia

Solo se recomienda utilizad láseres Clase 1 de acuerdo a IEC 60825-1:2014 para asegurar la seguridad del ojo. El límite de emisión para esta longitud de onda debe ser inferior a 390 uW.

Gcodes¶

Resolución de problemas¶

Motores soportados¶

Nema 17¶

Motor paso a paso bipolar.

Nombre	Valor
Fase	2
Voltaje	2.55 V
Ángulo del paso	1.8º
Ángulo	> 60 º
Altura del eje	22 mm
Altura del motor	40 mm
Longitud del cable	600 mm
Chaflán	Sí

Gcodes¶

Resolución de problemas¶

Patrónes soportados¶

Patrones de tablero de ajedrez¶

Nombre	Valor	Parámetro
Filas	6	pattern_rows
Columnas	11	pattern_columns
Ancho del cuadrado	13 mm	pattern_square_width
Distancia al origen	> 0.0 mm	pattern_origin_distance

Nota

Estos valores se puedes ajustar en el Banco de trabajo de calibración > Ajustes del patrón.

Advertencia

Debe haber un número impar de columnas para definir un único origen en el patrón.

Distancia al origen¶

La distancia al origen es la mínima distancia entre el origen del patrón (esquina inferior izquierda) y la base del patrón. Este valor se utiliza para definir dónde está el patrón con respecto a la plataforma giratoria.

Detección del patrón¶

Cuando el patrón se detecta correctamente, aparecen los siguientes puntos y líneas coloreadas.

Resolución de problemas¶