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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik entfernungsmessung sich bewegender objekte


Autor: Martin (Gast)
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hi,


ich suche eine möglichkeit der entfernungsmessung zu einem objekt.
die basis (von der aus der abstand zum ziel benötigt wird) und das zu 
messende ziel sind beide beweglich und die basis ist nicht immer direkt 
auf das ziel gerichtet weswegen ultraschall- oder selbst lasermessgeräte 
wohl nicht zu gebrauchen sind.

die range beträgt ca. 30cm bis vielleicht 10-20m, der abstand sollte 
allerdings auf ca. 5cm genau gemessen werden können (im nahbereich 
zumindest).

mein momentaner ansatz wäre am zielobjekt einen sender anzubringen und 
im einsatzgebiet (was nie größer als 20-30m im durchmesser ist) weitere 
sender und dann die positions und entfernungsbestimmung mittels 
triangulation vorzunehmen.

gibt es da bereits lösungen die nicht ein kompletten selbstbau nötig 
machen? (wobei das auch kein beinbruch wäre:)

grade habe ich darüber nachgedacht das ziel von hand mit einem infrarot 
laser zu markieren und dann ähnlich wie von militärischen 
laser-lenk-systemen bekannt einen an der basis befestigten normalen 
laser-entfernungsmesser auf die infrarot markierung ausrichten zu 
lassen..
aber das klingt fast noch komplizierter..

wär cool wenn mir irgendjemand ein paar denkanstöße zur umsetzung geben 
könnte..

Autor: Stefan P. (form)
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Da es wohl nicht Berührungslos sein muss, würde ich Angelschnur + 
Drehimpulsgeber vorschlagen.

Autor: Axel Krüger (axel)
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WENN sich Ziel und Basis immer auf gleichem Hoehenspiegel befinden und 
Es keine vorhandenen oder nur winzige magnetfelder gibt, dann wuerde es 
sich event. anbieten einen Neodymmagneten am "Ziel" befestigen und auf 
der Basis ein IC ala 
https://www.distrelec.com/distrelec/datasheets.nsf...

hier ein vid. von mir fuer eine grobe Vorstellung:
Youtube-Video "Magnetfeld-Stromsensor - Erster Test"

gruss Axel

Autor: Martin (Gast)
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muss leider berührungslos sein.. ;)

Autor: Axel Krüger (axel)
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hmpf neee- hab mich verlesen  dachte max 30cm Entfernung)))

BTw ich kann meinen eben geschriebenen Beitrag nicht mehr editieren

Autor: Martin (Gast)
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hey axel..

interessanter ansatz.. wie siehts da mit reichweite/genauigkeit aus?

Autor: Martin (Gast)
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ahh das geht hier schnell.. ja ich kann auch nichts editieren..

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Axel Krüger schrieb:
> WENN sich Ziel und Basis immer auf gleichem Hoehenspiegel befinden und
> Es keine vorhandenen oder nur winzige magnetfelder gibt, dann wuerde es
> sich event. anbieten einen Neodymmagneten am "Ziel" befestigen und auf
> der Basis ein IC ala

Die Frage wird wohl sein, ob du auf ~15m Entfernung die Magnetfelder 
noch sauber detektieren kannst. Vor allen Dingen, wenn dann noch 
Elektronik mit rumfährt.

Was ich immer schon mal verusuchen wollte:
Ein 'Funkfeuer' aus einer rotierenden IR-LED, ähnlich wie es die 
Großflieger machen um ihre Richtung zu einem Funkfeuer zu bestimmen.

Nur sind die Rollen vertauscht. Das Funkfuer ist beweglich und die 
Empfänger sind fix und triangulieren das Objekt aus.

Autor: Martin (Gast)
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ich kann ja erklären was es damit auf sich hat..

ich will ein sog. follow-focus (müsst ihr mal googlen) bauen welcher die 
schärfe nicht manuell sondern servogesteuert anhand der gemessenen 
entfernungsdaten selbst einstellen kann..

Autor: EinGast (Gast)
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DGPS

Autor: Martin (Gast)
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und das ist genau genug???

Autor: Axel Krüger (axel)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Differential_Global_P...

"Wie stark die Genauigkeit erhöht werden kann, hängt hauptsächlich von 
der Entfernung des DGPS-Empfängers von der Referenzstation ab. Die 
erreichbare Genauigkeit liegt je nach Qualität des Empfängers und der 
Korrekturdaten zwischen 0,3 m und 2,5 m für die Lage (x, y) und bei 0,2 
m bis 5 m für die Höhe. Hochqualitative Systeme werten zusätzlich die 
Trägerphase aus (wie z. B. bei geodätischen  Empfängern üblich) und 
erreichen Genauigkeiten von wenigen Millimetern (± 1 mm bis ± 10 mm pro 
km Abstand zur Referenzanlage)."

Autor: Martin (Gast)
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auch grad gelesen..
aber abgesehen davon dass da nich grad ne bunte komponentenauswahl zur 
verfügung steht sehe ich auch gleich probleme bei innenräumen, oder?

Autor: frank (Gast)
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Martin schrieb:
> die basis ist nicht immer direkt
> auf das ziel gerichtet weswegen ultraschall- oder selbst lasermessgeräte
> wohl nicht zu gebrauchen sind.

...und später:

> ich will ein sog. follow-focus ... bauen

Also ist Dein Ziel nicht immer im Bild bzw. an unterschiedlichen Stellen 
im Bild?

> grade habe ich darüber nachgedacht das ziel von hand mit einem infrarot
> laser zu markieren und dann ähnlich wie von militärischen
> laser-lenk-systemen bekannt einen an der basis befestigten normalen
> laser-entfernungsmesser auf die infrarot markierung ausrichten zu
> lassen..
> aber das klingt fast noch komplizierter..

Wenn das vom Handling gehen würde, ich könnte es mir nur mit einem 
zweiten Mann vorstellen, könnte man ja eine Stillcam mit follow-focus 
zum permanenten anvisieren nehmen. Dort dann die Entfernung abnehmen und 
übertragen. Nur so eine Idee.
Oder verstehe ich das ganze doch noch nicht richtig.
frank

Autor: Martin (Gast)
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frank schrieb:
> Also ist Dein Ziel nicht immer im Bild bzw. an unterschiedlichen Stellen
> im Bild?


ja genau so ist es..

das mit der still-cam mit follow focus zum anvisieren versteht ich jetz 
allerdings schon wieder nicht :)

Autor: Martin Gerken (mager)
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Ich würde auf das Ziel ein moduliertes IR-Funkfeuer bauen. Am anderen 
Objekt an ein Servo baust Du parallel den IR-Sensor und ein 
Utraschall-Entfernungssensor. Der uC muss dann nur das Servo zum 
Signalmaxium drehen und die Ultraschall-Entfernungsmessung starten. 
(hoffentlich bleiben beide Objekte in gleicher Höhe)
PS: DGPS ist natürlich Quatsch wenn Du Genauigkeit im cm-Bereich haben 
willst. Und ein Selbstbauprojekt dafür würde ich gerne sehen...

Autor: frank (Gast)
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Martin schrieb:
> das mit der still-cam mit follow focus zum anvisieren versteht ich jetz
> allerdings schon wieder nicht :)

Macht ja nix, mir wäre das selbst auch zu umständlich. Meine Spiegelflex 
hat so eine Focuseinstellung, nennt sich dort AF-C. Jetzt brauchst Du 
nur einen zweiten Mann oder besonders viel Geschick und evtl. noch ein 
zweites Paar Hände und visierst mit der Spiegelreflex (die auch noch 
etwa in der selben Ebene sein muss) permanent das Zielobjekt an, benutzt 
sie sozusagen als externen Entfernungsmesser. Von der nimmst Du 
permanent die eingestellte Entfernung und überträgst sie auf Deine 
Aufnahmekamera. Ganz einfach umständlich :-)
frank

Autor: Martin (Gast)
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das mit dem IR-funkfeuer klingt ja schonmal machbar..

könnte man nicht auch per ultaschall von der basis ein bestimmtest 
signal senden und vom ziel sobald dieses das signal empfängt ein anderes 
zurücksenden lassen und den abstand anhand der zeit messen die das 
signal braucht?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Martin schrieb:
> das mit dem IR-funkfeuer klingt ja schonmal machbar..

Hätte ich zunächst auch gesagt.
Aber da wusste ich noch nicht, dass es um Kameras und Film geht.
Ist halt blöd, wenn dein Funkfeuer auf dem Photo zu sehen ist.

> könnte man nicht auch per ultaschall von der basis ein bestimmtest
> signal senden und vom ziel sobald dieses das signal empfängt ein anderes
> zurücksenden lassen und den abstand anhand der zeit messen die das
> signal braucht?

Kann man prinzipiell. Allerdings sind 20 Meter schon recht happig.
Ich hatte mal eine zeitlang Zugang zu einem 3D Digitalisierer, der auf 
der Messpistole 2 Ultraschallsender sitzen hatte. Die Empfänger waren in 
einem Dreieck angeordnet und aus der Laufzeit der Signale kann man die 
Position der beiden Sender, und damit die Position der Messspitze 
rausrechnen. Messbereich: Ein Volumen von ungefähr 2*2*2 Meter.

Autor: Martin (Gast)
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> Aber da wusste ich noch nicht, dass es um Kameras und Film geht.
> Ist halt blöd, wenn dein Funkfeuer auf dem Photo zu sehen ist.

das ist eigendlich kein problem. mir gehts hauptsächlich um digitale 
spiegelreflex cams mit video funktion die cmos sensoren einsetzen die 
kein ir-licht aufzeichnen (im gegensatz zu ccd's)

Autor: frank (Gast)
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Ich finde die Idee mit Ultraschallsender an der Cam und 
Ultraschallrepeater am Zielobjekt die brauchbarste Lösung. Ist nicht so 
teuer und mit Bastelmitteln zu realisieren. Wenn es eh ein Hobbyprojekt 
ist, würde ichs probieren und dann schauen, ob die Genauigkeit passt. 
Ich verstehe auch nicht so richtig warum 20m nicht gehen sollen.
frank

Autor: Johannes (Gast)
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Ich hätte noch einen etwas abgewandelten Vorschlag:
Zwei IR-LEDs in definiertem Abstand L (=10cm?) voneinander am Objekt 
anbringen. Mit einer Kamera mit IR Filter draufgucken. Aus der Anzahl 
der Bildpunkte zwischen den zwei IR-LED in deinem Bild und der Kenntnis 
von L, kannst Du dann den Abstand berechnen. Die Nintendo Wii macht das, 
um die Position des Controllers im Raum zu erkennen.
(Interessanter TED Talk dazu: 
http://www.ted.com/talks/johnny_lee_demos_wii_remo... und hier 
ein paar Infos von Wikipedia: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Wii-Fernbedienung#And... )

Autor: Martin (Gast)
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interessant.. hab ich garnicht gewusst dass in der wii remote ne kamera 
drin ist.. interessantes system! aber für meine zwecke nicht machbar da 
der sender zb an einer person befestigt werden müsste um die sich die 
kamera zb herum bewegt. ultraschall sollte ja zumindest durch eine 
einfache kleidungsschicht kommen oder der emitter sich soweit 
verkleinern lassen, dass es nicht auffällt..

Autor: Martin (Gast)
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gibt es für die US variante projekte auf denen man aufbauen kann? die 
basis wollte ich mit arduino aufbauen.. fürs ziel mit dem 
empfangen/zurücksenden sollte ein einfacheres setup genügen.. welche ICs 
bieten sich da an?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Martin schrieb:
> gibt es für die US variante projekte auf denen man aufbauen kann?

Im Prinzip jeder Autoabstandswarner sofern man die Reichweite vergrößern 
kann (sprich: ans Programm rannkommt und den eigentlichen 
Sender/Empfänger austauschen kann)

20 Meter sind kein Pappenstiel.

http://www.dietz-sensortechnik.de/info/11.html

Die gehen aber nur bis maximal 8 Meter. Das allerdings hin und zurück, 
so dass du 16 Meter Luftlinie hast.

http://www.ipd.uka.de/~buchmann/microcontroller/transmit.htm
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=22188;GRO...

Einfach mal Google anwerfen! Zum Thema US findet sich nu n wirklich 
genügend Material.

Autor: frank (Gast)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> 20 Meter sind kein Pappenstiel.
>
> http://www.dietz-sensortechnik.de/info/11.html
>
> Die gehen aber nur bis maximal 8 Meter. Das allerdings hin und zurück,
> so dass du 16 Meter Luftlinie hast.

... und Verluste bei der Reflexion. Warum ist das eigentlich so 
schwierig mit größeren Reichweiten? Gibt es da Grenzen bei der Leistung 
der Schallwandler?

Martin schrieb:
> ... an einer person befestigt werden müsste um die sich die
> kamera zb herum bewegt ...

Dann brauchst du aber eine Art Gurt mit mehreren Repeatern, also 
ringsum. Oder macht es nix auf den Bauch zu fokussieren und denn Rücken 
zu filmen? Über Echos und indirekte Signalwege (über Bande sozusagen) 
müsste man sich evtl. dann auch noch Gedanken machen.
frank

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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frank schrieb:

>> Die gehen aber nur bis maximal 8 Meter. Das allerdings hin und zurück,
>> so dass du 16 Meter Luftlinie hast.
>
> ... und Verluste bei der Reflexion. Warum ist das eigentlich so
> schwierig mit größeren Reichweiten? Gibt es da Grenzen bei der Leistung
> der Schallwandler?

Ohne das jetzt physikalisch überprüft zu haben:

Je höher die Frequenz, desto mehr Energie muss man aufbringen.

Darum hört man auch das Bumm-Bumm der Auto-HiFi-Fanatiker schon 
meileinweit um jede Hausecke, während die hohe Stimme von Xavier Neidu 
(schüttel) noch (gott sei dank) unhörbar ist.

Je höher die Frequenz, desto kleiner muss du Membran sein. Je kleiner 
die Fläche der Membran, desto weiter müsste sie ausschlagen um der sich 
bewegenden Luft dieselbe Energiemenge mitzugeben, wie ein 2m^2 
Stoff-Fetzen für die Bässe.

Autor: frank (Gast)
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Ja, klar, hätte ich auch drauf kommen können :-(
Für die "Station-Repeater-Methode" braucht man ja keinen "Messstrahl" 
zum anvisieren / festlegen welches Objekt man messen will, ist sogar 
eher hinderlich. Also müsste die Frequenz ja nicht so hoch sein? Oder 
täusche ich mich da? Notfalls, wenn Fotograf und Model genügend Nerven 
haben sogar im hörbaren Bereich, ich denke da an so eine Art Knacken aus 
einem Piezo. Könnte das zur Reichweitenverlängerung beitragen? Wenn ich 
so drüber nachdenke, vielleicht doch lieber etwas über hörbar, es müsste 
permanent gemessen werden.
frank
P.S. Das Beispiel mit Wanderprediger Schabir war anschaulich, aber fies 
:-(

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