Bachelor's Thesis

Design and integration of rotary platform to extend the functionality of laser profile scanner

Final Thesis 9.9 MB

Author of thesis: Bc. Jan Boček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Lošák, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the design and implementation of a rotary platform extending the functionality of scanCONTROL 3010-100BL laser profilometer for 3D surface reconstruction of objects. The designed system comprises a mechanical structure and electronics based on the Arduino. Two methods were implemented for acquisition synchronization - a discrete method scanning at defined angular positions and a continuous method utilizing constant-speed rotation with temporal interpolation of angular position. The system functionality was experimentally verified on selected specimens. Dimensional analysis of a 30 mm gauge block showed a lower systematic deviation for the continuous method compared to the discrete method. A negligible effect of rotation speed on data quality was also observed even at an eightfold increase. The result is a functional system for 3D surface reconstruction from 2D profile data, applicable for shape inspection and prototype digitalization.

Keywords:

laser profilometer, rotary platform, 3D reconstruction, point cloud, scanCONTROL, optical triangulation, data acquisition synchronization

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi s výsledky své bakalářské práce a odpověděl na otázky oponenta. Následovala diskuze k závěrečné práci a otázky komise: Porovnání času skenování kontinuální a diskrétní metodou. Eliminace nebezpečí proklouznutí. Umístění synchronizační značky. Jaký je poměr ceny komponent a laserového profilometru. Student sebevědomě odpověděl na všechny dotazy komise k její spokojenosti.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Applied Computer Science and Control (AIŘ)

Composition of Committee

doc. Ing. Lukáš Novotný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Miloš Hammer, CSc. (místopředseda)
Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D. (člen)
Mgr. Jan Faltýnek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Lošák, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Kšica, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
Ing. Luděk Janák (člen)

Supervisor’s report
Ing. Filip Kšica, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem a výrobou rotačního stolu pro rozšíření funkcionality laserového profilometru určeného pro přesná experimentální a průmyslová měření. Téma práce zahrnuje mechanický návrh, tvorbu elektroniky, firmware i integraci zařízení se stávajícím měřicím systémem.

Rozsahem i technickou úrovní práce výrazně přesahuje běžné požadavky kladené na bakalářskou práci a v mnoha ohledech se blíží spíše práci diplomové. Během řešení student prokázal vysokou míru samostatnosti, technickou všestrannost a schopnost systematicky řešit problémy vznikající během návrhu, výroby i testování zařízení. Konzultace probíhaly pravidelně a student na ně přicházel připravený.

Za silnou stránku práce považuji zejména množství skutečně odvedené práce a celkový přístup k návrhu zařízení. Nešlo pouze o návrh samotného rotačního mechanismu, ale také o návrh řídicí elektroniky, firmware a integraci se softwarem a měřicím systémem profilometru, který představuje přesné průmyslové zařízení pro kontrolu geometrie a rozměrových tolerancí. Oceňuji také iniciativní přístup při zprovoznění komunikace s profilometrem, včetně přímé komunikace s výrobcem zařízení, získání potřebných knihoven a jejich následné úpravy pro potřeby práce. Významná pozornost byla věnována také přesnosti polohování, opakovatelnosti pohybu a praktickému ověření výsledného řešení.

Výsledné zařízení představuje kvalitní a prakticky využitelný výstup pro další experimentální činnost i prezentaci pracoviště například během dnů otevřených dveří nebo dalších popularizačních akcí. S přístupem studenta a průběhem práce jsem byl po celou dobu řešení nadmíru spokojen.

Předloženou bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Petr Lošák, Ph.D.

Úroveň bakalářské práce pana Jana Bočka je z mého pohledku nadprůměrná. Pan Boček prokázal schopnost samostatně navrhnout, realizovat a experimentálně ověřit funkční měřicí systém od mechaniky přes firmware až po zpracování a vyhodnocení dat. Student naprogramoval, otestoval a porovnal dvě metody akvizice dat, diskrétní a kontinuální. Implementace obou metod je dobře promyšlená a analýza kvality naskenovaných dat je provedena velmi kvalitně. Student využívá Cloud-to-Mesh analýzu v programu CloudCompare, prezentuje histogramy odchylek, identifikuje konkrétní zdroje systematické chyby. V kapitolách Zhodnocení a Diskuze a Budoucí vývoj student uvádí, kde systém selhává a navrhuje konkrétní řešení.Práce je typograficky velmi čistá, obrázky a tabulky jsou přehledné, citace jsou správně formátovány, seznam literatury obsahuje 30 relevantních zdrojů včetně aktuálních z let 2024 a 2025.

Z mého pohledu je práce velice kvalitní, navrhuji hodnocení stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Signál ZERO_CROSS je generován softwarově a čten přes sériovou linku na PC. Jaká je latence tohoto mechanismu a promítá se nějak do nejistoty přiřazení úhlu u kontinuální metody?
  2. Zvolil jste mikrokrokování 1/16, tedy 9600 kroků na otáčku. Testoval jste jaká je skutečná úhlová opakovatelnost platformy? Mikrokrokování zlepšuje plynulost chodu, ale ne nutně přesnost polohování.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová