1. 研究目的与意义
随着科技的发展，人们对于当今信息化时代信息的记录方式提出了更高的需求。
以传统的二维方式记录图像已经不能满足当前的要求。
更高维度的精细化制图、更复杂光学环境的反差制图，已经成为了新的资料保存方法。
2. 课题关键问题和重难点
本课题关键问题以及难点如下: 1、树莓派是一个基于ARM架构的开放平台，拥有众多适配的开源系统，需要从众多型号中选出对本设计研究利好度最高或最利于本设计; 2、激光扫描模块、3D打印模块等模块之间如何实现通信; 3、要进行三维物体的3D扫描，就要获得其表面点的位置信息，也就是相对于设定坐标轴的坐标，之后构成扫描图像，其重点难点是如何获得点的位置信息; 4、如何把扫描到的单层数据叠加，使图像在三维空间呈现; 5、图像重建算法选择，以及算法对试验平台的契合度评估; 6、如果采用ROS系统，配合思岚Al激光雷达测试能否针对小物品进行3D逆向建模并生成可打印文件、生成的文件精度是否够用。
3. 国内外研究现状（文献综述）
三、文献综述（或调研报告）（1200字左右）传统以二维图像形式记录信息的方式已经不能满足当今社会的要求,如今国内外许多学者高度关注如何准确、快速地获取数字化的三维信息。
三维重建是指对客观世界的物体建立适合计算机处理的数学模型，将客观世界的物体以数字的方式表达和呈现凹。
三维重建技术是建立客观世界与计算机沟通桥梁的关键技术。
4. 研究方案
本设计主要基于树莓派这一开放平台，搭建一套可以对三维空间或物体进行逆向工程建模的系统，能够在尽量简单的算力下对空间或物体实行重建，同时提高自身对于不同架构系统下的软硬件结合使用能力。
1、查阅与树莓派、ROS、点云PCL库、激光雷达的相关文献；学习相关算法的逻辑，对其阅读及理解； 2、根据文献理论，进行相关环境搭建，建立实机和仿真模拟操作环境； 3、根据实际所得数据进行优化调整，达成既定目标计划 4、尝试将所做设计融入到生产生活环境中，尝试在不同环境下的设备稳定状况 5、利用空间坐标系和飞行时间，参考Kintinuous和ElasticFusion算法对采集数据进行重建（一）硬件方案基于树莓派的3D激光扫描仪设计对硬件结构图如图1所示，整体由识别模块（激光雷达）、主控模块（树莓派4B）和3D打印机组成，识别模块和主控模块之间由TTL信号线相连接进行通信 图1 3D扫描仪的系统硬件结构在主控模块的选择上，选择树莓派4B作为主控制器，树莓派是Raspberry Pi 基金会开发的一款基于ARM架构的低功耗、高性能微型电脑，内置集成了蓝牙、wifi和GPIO等通信模块，可搭载Linux系统，在对数据处理和软件建模可以进行最大程度的优化。
同时拥有丰富的相关开发资料，易于二次开发和后期检修升级，符合本设计需求在激光光雷达的选择上，选择思岚科技RPLIDAR A1激光雷达，模块系统集成了串口工具，同时与ROS系统能够整合，还拥有高精度、全方位扫描的优势（二）软件方案软件设计部分结构如图2，首先对整套系统开机初始化，同时加载激光雷达的驱动，保证与树莓派间能正确相互通信。
5. 工作计划
2022-2022-1学期：第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料第17周：与导师沟通进行课题总体规划第18-19周：导师下发的毕业设计（论文）任务书，学生根据导师的要求进行外文翻译，列出开题报告大纲，进行开题报告的撰写 2022-2022-2学期：第1-2周：提交开题报告，并进行课题的需求分析，对市场进行调研以及购买硬件第3周：在导师的指导下进行课题详细设计，硬件电路搭建，且运行良好第4周：在导师指导下进行课题模块化设计并进行模块代码编写与调试第5周：中期检查第6周：根据中期检查的结果进行整改，并向导师汇报毕业设计进度第7周：提交论文提纲给指导老师审阅，在指导老师审阅通过之后，按照提纲撰写毕业论文初稿第8周：继续撰写毕业论文初稿第9周：对撰写的毕业设计报告（论文）进行严格检查，在导师指导下，修改、完善毕业论文并打印装订成册第10周：提交报告论文终稿及合格的论文检测报告、毕业设计（论文）资料装袋第11周：审查论文检测报告、指导教师和评阅教师完成论文的评阅，根据评阅意见进一步优化论文第12周：筹备毕业答辩相关事宜，制作参加毕业答辩的演示课件第13-14周：参加毕业答辩，并提交全部文档和成果材料
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