İki boyutlu LiDAR'ın modellenmesi ve ölçüm parametrelerinin algılama performansı üzerindeki etkilerinin analizi
Modeling of two-dimensional LiDAR and analysis of the effects of measurement parameters on detection performance
- Tez No: 1012613
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDURRAHMAN GÜNDAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, iki boyutlu LiDAR sensörlerinin ölçüm doğruluğuna etki eden faktörlerin kapsamlı analizi yapılmış ve LiDAR sisteminin motor kontrolü için ARM mimarisine sahip STM32F031 mikrodenetleyici kullanılarak yarım köprü kapı sürücü ön yükleme devresi tasarlanmıştır. Ayrıca RP LiDAR A1M8 sensörü üzerinde gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, motor dönme hızı, örnekleme frekansı, yüzey rengi, hedef mesafe ve sürüklenme etkisi parametrelerinin algılama performansı üzerindeki etkileri sistematik olarak incelenmiştir. Bu kapsamda motor kontrolü sistemi için özel olarak tasarlanan PCB donanımı, UCC27284 kapı sürücü entegresi ve IRF540N MOSFET'ler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölü zaman hesaplaması ve tamamlayıcı PWM sinyal üretimi, STM32F031'un Timer1 BDTR register yapısı kullanılarak optimize edilmiştir. Deneysel sonuçlar, motor frekansının 5 Hz'den 10 Hz'e çıkarılmasının ölçüm doğruluğunu % 15,4 artırdığını, örnekleme oranının 2000 Hz'den 8000 Hz'e yükseltilmesinin ise veri kalitesini % 36,6 iyileştirdiğini göstermiştir. Ayrıca renk varyasyonu deneylerinde, kırmızı yüzeyde % 0,05 bağıl hata oranı ve 19,8 mm RMSE değeri ile en düşük hata oranı elde edilirken, mavi yüzeyde % 0,50 bağıl hata oranı ve 28,5 mm RMSE değeri ile en yüksek hata oranı tespit edilmiştir. Mesafe deneylerinde, sistemin optimize edildiği 4 metre mesafede ortalama ölçüm değeri 4006,7 mm, standart sapma 11,9 mm, bağıl hata oranı +% 0,17 ve RMSE değeri 13,2 mm olarak ölçülmüştür. Bunun yanı sıra sürüklenme etkisi analizi için 30 dakikalık sürekli çalışma testlerinde, fotodedektörün p-n jonksiyon bölgesindeki ısınmadan kaynaklanan sürüklenme etkisinin ölçüm doğruluğuna etkisi % 0,21 seviyesinde kaldığı görülmüştür. Çalışma sonucunda LiDAR sistemlerinin performans optimizasyonu için motor kontrol parametrelerinin kritik önemi ortaya konmuş ve endüstriyel uygulamalar için pratik çözümler geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, a comprehensive analysis of the factors affecting the measurement accuracy of two-dimensional LiDAR sensors has been conducted, and a half-bridge gate driver bootstrap circuit has been designed using the STM32F031 microcontroller with ARM architecture for motor control. The effects of motor rotation speed, sampling frequency, surface color, target distance, and drift effect parameters on detection performance have been systematically investigated on the RP LiDAR A1M8 sensor. In this context, the PCB hardware has been implemented using the UCC27284 gate driver integrated circuit and IRF540N MOSFETs. Dead time calculation and complementary PWM signal generation have been optimized using the Timer1 BDTR register structure. Experimental results have demonstrated that increasing the motor frequency from 5 Hz to 10 Hz improved measurement accuracy by 15.4%, while raising the sampling rate from 2000 Hz to 8000 Hz enhanced data quality by 36.6%. Moreover, in color variation experiments, the lowest error rate has been obtained on the red surface with a relative error of 0.05% and RMSE of 19.8 mm, whereas the highest error rate has been detected on the blue surface with a relative error of 0.50% and RMSE of 28.5 mm. At the optimized distance of 4 meters, the average measurement value has been measured as 4006.7 mm with a standard deviation of 11.9 mm and RMSE of 13.2 mm. Furthermore, in 30-minute continuous operation tests, the drift effect caused by heating in the photodetector's p-n junction region has been observed to remain at 0.21%. The critical importance of motor control parameters for LiDAR performance optimization has been demonstrated, and practical solutions for industrial applications have been developed.
Benzer Tezler
- Histogram-based sampling and multi-level global registration for 3D point clouds
3B nokta bulutları için histogram tabanlı örnekleme ve çok katmanlı global eşleştirme
OSMAN ERVAN
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- 3D simultaneous localization and mapping methods in outdoor and large-scale environments for autonomous robot navigation
Otonom robot navigasyonu için dış ve geniş-ölçekli ortamlarda 3D eş zamanlı konumlama ve haritalama yöntemleri
CİHAN ULAŞ
Doktora
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Nokta bulutlarının otomatik birleştirilmesinde yeni bir yöntem önerisi
A new method for automatic point cloud registration
RAMAZAN ALPER KUÇAK
Doktora
Türkçe
2021
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR EROL
- Practical coordination of multi-vehicle systems in formation
Formasyon içinde çoklu araç sistemlerinin pratik koordinasyonu
İSMAİL BAYEZİT
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiUnıversıty Of WaterlooMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIS FIDAN
- Aspen plus sımulatıon of starch productıon by corn wet mıllıng process
Mısır ıslak öğütme prosesi ile nişasta üretiminin aspen plus simülasyonu
EVRİM CEYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE GÜRBÜZ
DOÇ. DR. HÜSEYİN ENİS KARAHAN