مطور يوظف مستشعر صغير لتكوين خريطة ثلاثية الأبعاد للغرفة في الزمن الحقيقي

كشفت منصة Hackaday أن المطور إنريكي فيروليو نجح في بناء نظام تجريبي لمسح الغرف ورسم خريطة ثلاثية الأبعاد لها في الزمن الحقيقي، بالاعتماد على متحكم ESP32 و مستشعر مسافة صغير من نوع VL53L5CX ووحدة قياس القصور الذاتي IMU.​

أوضحت المنصة أن مستشعر VL53L5CX من شركة ST يأتي بحجم صغير جدًا ويعمل كمصفوفة قياس 8×8 نقطة، يمكنه رصد المسافات حتى 4 أمتار باستخدام تقنية Time‑of‑Flight التي تقيس زمن ارتداد نبضات الضوء عن الأسطح في الغرفة.​

دمج بيانات المستشعر وIMU عبر ESP32

أشارت Hackaday إلى أن النظام يعتمد على جمع بيانات بعد المسافة من المستشعر مع بيانات الاتجاه والحركة القادمة من وحدة IMU، والتي توفّر معلومات عن ميل الجهاز ودورانه في الفضاء أثناء تحريكه داخل الغرفة.​

أكد التقرير أن متحكم ESP32 يتولى دمج هذه القراءات في زمن شبه لحظي وتحويلها إلى بيانات منظمة تُرسل على شكل JSON عبر الاتصال اللاسلكي إلى جهاز كمبيوتر، حيث تعرض على شكل سحابة نقاط ثلاثية الأبعاد تمثل عناصر الغرفة.​

برنامج عرض ثلاثي الأبعاد 

أوضحت المنصة أن فيروليو طور برنامج عرض ثلاثي الأبعاد مكتوبًا بلغة بايثون يعمل على الحاسب، يقوم باستقبال البيانات القادمة من ESP32 وإعادة بناء شكل الغرفة أمام المستخدم، مع إظهار الجدران والأثاث كـ«نقاط» موزعة في الفراغ.​

أشارت Hackaday إلى أن الشيفرة المصدرية الخاصة ببرنامج العرض، إلى جانب برمجيات ESP32، متاحة للجميع على GitHub، ما يسمح للهواة والباحثين بإعادة تنفيذ المشروع أو تطويره لمهام أخرى مثل الروبوتات المنزلية أو تطبيقات الواقع المعزز البسيطة.​

مميزات مستشعر VL53L5CX مقارنة بنماذج أبسط

أكد التقرير أن شركة ST تقدم عائلة واسعة من مستشعرات Time‑of‑Flight، من بينها نماذج أبسط مثل VL53L0X الذي يعمل كحساس مسافة فردي حتى 2 متر فقط، لكنه لا يوفر شبكة قياس متعددة المناطق كما في VL53L5CX.​

أوضحت Hackaday أن تميز VL53L5CX يعود لقدرته على قياس مسافة كل نقطة في شبكة 8×8، مع معدل أخذ عينات يصل إلى 60 قراءة في الثانية، ما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتطبيقات المسح الثلاثي الأبعاد السريعة مقارنة بالمستشعرات ذات النقطة الواحدة.​

إمكانات مستقبلية لتقنيات المسح ثلاثي الأبعاد

أشارت المنصة إلى أن المشروع يبرز كيف يمكن لمكونات متاحة تجاريًا بأسعار محدودة مثل ESP32 ومستشعرات TOF ووحدات IMU أن تقدم وظائف كانت تتطلب سابقًا تجهيزات احترافية باهظة الثمن، مثل مسح الغرف وإنشاء مخططات ثلاثية الأبعاد.​

أكد التقرير أن هذه النوعية من المشاريع المفتوحة المصدر تمهّد الطريق لاستخدام تقنيات المسح ثلاثي الأبعاد في مجالات عديدة تشمل الروبوتات التعليمية، وتطبيقات المنزل الذكي، وتجارب الواقع المعزز البسيطة، وربما نمذجة المساحات المعمارية على نطاق أوسع في المستقبل.