Feasibility analysis for the use of Light Detection and Ranging Scanners in rooms with high energy ionization

• Alberto López Valencia ^[1] ; Jesús Gerardo Gutiérrez Márquez ^[2] ; Abisai Alejandro Barrera Ángeles ^[1]
  1. [1] Centro de Investigación en ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada-Legaria del IPN
  2. [2] Hospital de Oncología, Centro Médico Nacional, Siglo XXI
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 14, Nº. 1, 2020
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    El objetivo de este estudio es explorar la viabilidad del uso de escáneres de rango y detección de imágenes láser (escáneres LIDAR) implementados en un robot móvil para realizar mapeos de habitaciones con radiación ionizante de alta energía presente. Por lo general, cuando se construye un robot con localización y mapeo simultáneo (SLAM), comúnmente se usan escáneres complejos como sistemas de posicionamiento global (GPS) o unidades de medición inercial (IMU), sin embargo, estos escáneres son útiles en ambientes exteriores, para lugares interiores la elección más utilizada son los LIDAR, por ello se hace el presente análisis. Mediante el uso de un LIDAR comercial, el SLAMTEC RPLIDAR - A2, conectado a una raspberry pi 3b + con UBUNTU y Robot Operating System (ROS) instalado en él, se realizó una configuración geométrica utilizando el LIDAR y una barrera conocida a una distancia de metro y medio entre las dos se realizaron treinta mediciones, cinco sin radiación ionizante presente en la sala de tratamiento y veinticinco con los haces de fotones y electrones más habituales utilizados para la práctica clínica del día a día, posteriormente, las diferentes mediciones arrojadas por ROS fueron evaluadas y comparadas en la interfaz gráfica y en la matriz numérica. Los resultados experimentales muestran una diferencia de menos de 5 milímetros solo en el 1% del total de puntos evaluados en la matriz numérica esto en las mediciones con las mismas condiciones de la habitación.

    Los resultados de comparar las medidas entre la habitación sin radiación ionizante presente y la misma habitación con haz de fotones presente, muestra una diferencia de menos de 15 milímetros solo en el 2.5% del total de puntos evaluados en la matriz numérica. Finalmente, el resultado de comparar las medidas entre la habitación sin radiación ionizante presente y la misma habitación con haz de electrones presente, muestra una diferencia de menos de 10 milímetros solo en el 1% del total de puntos evaluados en la matriz numérica.

  • English

    The objective of this study is to explore the feasibility in using a Laser Imaging Detection and Ranging Scanners (LIDAR Scanners) implemented in a mobile robot to perform mappings of rooms with high energy ionizing radiation present. Usually when building a robot whit Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), complex scanners as global positioning systems (GPS) or inertial measurement units (IMU) are commonly used, however these scanners are useful in outdoor environments, for indoor places the most used election are the LIDARs, for this reason the present analysis is made. Through the use of a commercial LIDAR, the SLAMTEC RPLIDAR – A2, connected to a raspberry pi 3b + with UBUNTU and Robot Operating System (ROS) installed on it, a geometric configuration was made using the LIDAR and a known barrier at a distance of one and a half meter between the two, thirty measurements were made, five without ionizing radiation present in the treatment room and twenty-five with the most common photon and electron beams used for day-to-day clinical practice, later, the different measurements thrown by ROS were evaluated and compared in the graphic interface and in the numerical matrix. Experimental results show a difference of less than 5 millimeter only in 1% of the whole evaluated points in the numerical matrix this in the measurements with the same room conditions. The results of comparing the measurements between the room without ionizing radiation present and the same room with a photon beam present, shows a difference of less than 15 millimeters only in 2.5% of the whole evaluated points in the numerical matrix. Finally, the results of comparing the measurements between the room without ionizing radiation present and the same room with an electron beam present, shows a difference of less than 10 millimeters only in 1% of the whole evaluated points in the numerical matrix.