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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Entfernungsmessung


Autor: daniel (Gast)
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Hi,

ich brauche für eine Anwendung eine Messung der Entfernung. Diese wollte 
ich mit einem Laser gestalten. gibt es da schon eine fertige Lösung wie 
zb diese LCD-Displays zur Spannungsanzeige? Man muss das rad ja nicht 
neu erfinden...

lg daniel

Autor: daniel (Gast)
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Ach, vergessen. Ich brauche eine Ausgabe der Entfernung in einer 
Spannung, damit ich entsprechend die Optiken auch irgendwie ausrichten 
kann.

Autor: Tony (Gast)
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Ich glaub, da gibts was bei Obi oder von Ratiopharm

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Ja, ja..... und zu Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie Ihren Arzt oder 
Appotheker....


@Daniel:


Bitte angewöhnen, die Fragen sinnvoll so zu stellen, dass Du eine 
sinnvolle Antwort erwarten kannst.....
Und es gibt wirklich billigst Zollstöcke, Lineale etc. Spart Energie und 
ist preiswert.

Verstehst Du was ich meine?

Gruss

Michael

Autor: Tony (Gast)
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Ok, mal im Ernst.
Ein paar mehr Daten sind sinnvoll.
Um welche Entfernung geht es?
Wie genau soll sie bestimmt werden?
Wie schnell und wie häufig brauchst Du den Messwert?
Auf was möchtest Du die Entfernung messen?
- Farbe  Struktur  Reflektionsfähigkeit
- glänzend?
Wie schnell bewegt sich Dein Ziel?
...

Wär nicht schlecht, wenn Du Dein ganzes Projekt etwas beschreibst.
So kommt der geneigte Berater auf Ideen, die Dich weiterbringen.

Autor: daniel (Gast)
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ja sry^^

Also Entfernungen 1 bis 10 Meter. Die Bestimmung soll mittels Laser 
erfolgen. Die Objekte sind 1 bis 100cm groß und dunkel und führen keine 
Bewegung aus. Aus dem Messswert soll ein Linsensystem geregelt werden. 
Einstellung "unendlich" reicht nicht aus.

Das Ganze ist ein Projekt um Objekte schnell (innerhalb 1sec) scharf zu 
stellen.

Ich hatte an einem Lasermessgerät gedacht aber kenne nicht die technisch 
umgesetzte Funktionsweise um es nachbauen zu können.

mfg

Autor: Andreas K. (derandi)
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Was darf der Spaß denn kosten?
IFM hat zum Beispiel was passendes im Angebot.
http://www.ifm.de/ifmde/web/dsfs!O1D100.html

Autor: daniel (Gast)
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Anders gefragt: wie wird die Laserentfernungsmessung technisch 
prinzipiell umgesetzt?

Autor: Dieter M. (Gast)
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Selbst nachbauen??
Also ich kenne 2 Methoden, um per Laser Distanzen zu messen.

1. Ein Laserpunkt trifft schräg auf eine Fläche(!) Ein (Zeilen-)CCD 
schaut sich die Fläche an und berechnet anhand der Position des 
Laserpuktes den Abstan (einfache Trigonometrie)
-> hilft Dir nicht, Du hast keine Fläche, sondern Punkte (1cm)

2. Laufzeitmessung: Ein kurzer meist punktförmiger Puls (wenige ns) wird 
ausgeschickt, reflektiert und wieder empfangen. Aus der Zeit und der 
Lichtgeschwindigkeit in Luft kannst du die Entfernung bestimmen. Kannst 
ja mal nachrechnen: Das geht sehr sehr schnell!
-> hilft Dir nur, wenn die Objekte ganz genau auf einer Linie liegen, 
auf die dann auch er Laser strahlen muss. Laser automatisch ausrichten: 
Vergiss es...oder wenn Du das kannst, geh in die Rüstungsindustrie.

Nach Deinen Postings zu urteilen, glaube ich nicht, dass Du das selbst 
nachbauen kannst.

Kannst Dich auch mal bei www.sick.de (Distanzsensoren) informieren


Wenn Du selbst bauen möchtest:
Denk mal über Ultraschall nach. Da hast Du viel mehr Zeit (einige ms) 
zum messen und rechnen. Außerdem hat Ultraschall einen größeren 
Öffnungswinkel.

Autor: daniel (Gast)
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ah ok. dann muss ich das anders lösen. danke!

Autor: daniel (Gast)
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ich würde gerne die idee mit der Laufzeitmessung per Laser doch noch 
aufgreifen.

Gibt es Schaltpläne an denen man sich grob orientieren könnte?

Autor: Uwe R. (aisnmann)
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daniel schrieb:
> ja sry^^
>
> Also Entfernungen 1 bis 10 Meter. Die Bestimmung soll mittels Laser
> erfolgen. Die Objekte sind 1 bis 100cm groß und dunkel und führen keine
> Bewegung aus. Aus dem Messswert soll ein Linsensystem geregelt werden.
> Einstellung "unendlich" reicht nicht aus.

Hi Daniel,

koenntest du die Objekte nach Autofokus-Prinzip scharf stellen? Ggf. mit 
nem Laser beleuchten (Linie) wenn sie zu dunkel bzw. Kontrastarm sind.

bye uwe

Autor: Chris (Gast)
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Es gibt spezielle Chips, welche zur Laufzeitmessung mittels Laser 
eingesetzt werden. Aber für <=10mt , nimm Ultraschall und ev. einen 
Laserpunkt, damit
du weisst, wohin du zielst.

Autor: daniel (Gast)
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ultraschall.. da wäre das objekt nicht zu klein? es steht im 100m² raum 
mit gegenständen.

ich schreib ma ne anfrage an rheinmetall defence electronics :D

Autor: Timo S. (kaffeetas)
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Autor: Chris (Gast)
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Mal im ernst, Mit einem Zähler, welcher dir nS zählt, oder auch 1/2 Ns,
das sind dann 30cm bzw 15cm Auflösung. Bei Entfernungen bis zu ein paar
km ist die Auflösung super, aber bei 10mt ist die beschissen, zumal der
minimalabstand der messung auch nur ca 3mt sind, was du aber mit
Serpentinen auf der Leiterplatte ausgleichen kannst.
Und was willst du mut der Rüstungsfirma, frag den Chiphersteller an,
der sich zufälligerweise in DE befindet, auch eine Außnahme.
Das teuer bei der Menge 1 ist hier aber der optische Filter.

Autor: André H. (andrekr)
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Autor: leo_ny (Gast)
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Es gibt neben der Laufzeitmessung auch eine Messung über die Phasenlage. 
Dazu nimmt man einen modulierten Laser und vergleicht die gesendete 
Phasenlage mit der empfangenen. Vom Prinzip her relativ einfach. Einfach 
mal bei google eingeben.

Autor: moe (Gast)
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Entweder fehlt bei der Aufgabenstellung etwas, oder ich verstehe das 
Projekt nicht. "1cm bis 100cm" große Objekte? Flächen? Stäbe? Gebogen? 
Gerade?

Eine kleine Erläuterung bezüglich der Anwendung des optischen Systems 
würde auch weiterhelfen. Dient es zur direkten Beobachung (das heißt, 
guckt einer durch)? Oder soll nur per Kamera aufgenommen werden? Sind 
Entfernungsmesser und Optik mechanisch gekoppelt oder dürfen sie an 
unterschiedlichen Orten stehen? Ist das System stationär oder portabel?

Die Fragen von Tony hast du leider auch nur halb beantwortet.

Wie wird entschieden, auf welches Objekt fokussiert werden soll? Per 
manueller Ausrichtung der Messstation oder per Bildverarbeitung?

Wird tatsächlich mit einer Kamera die Szene beobachtet und der Aufbau 
nacheinander automatisch auf die Objekte ausgerichtet, so bietet sich 
eine Vermessung über Triangulation der Kamera mittels Linienlaser (wie 
oben beschrieben) geradezu an. Je nach Auflösung der Kamera lassen sich 
Auflösungen in der z-Richtung im Millimeterbereich erreichen (grob 
überschlagen, eventuell mit Subpixeltechniken). Theorie und Beispiele 
dazu finden sich zuhauf in Vorlesungsmanuskripten zu Technischer Optik 
und Industrieller Bildverarbeitung.
Vorteil: Simpler mechanischer Aufbau, wenig Vorwissen nötig. Nachteil: 
Wie vorher schon erwähnt, steht und fällt alles mit der Oberfläche der 
Objekte. "Dunkel" ist da nicht genau genug.

Weitere Möglichkeiten:

Streifenprojektion: Strukturelle Beleuchtung (z.B. mit Beamer) der 
Objekte und Vermessung der Phasenlage der Streifen. Vorteil: Auflösung 
im mm-Bereich, alle Objekte werden gleichzeitig vermessen. Nachteil: 
Teuer, schwer zu programmieren für den Laien.

Kontrast-Autofokus: Wenn im optischen System eine Kamera im Strahlengang 
vorgesehen ist, kann über statistische Mittel (z.B. Standardabweichung) 
entschieden werden, wann das Bild "scharf" ist. Dazu wird (im worst 
case) der gesamte Fokusbereich durchfahren und auf das gewünschte Objekt 
fokussiert. Vorteil: Simpel zu programmieren, keine Kalibrierung von 
Entfernungsdaten zu Spannung am Aktor nötig. Nachteil: Ein stabiles 
Entscheidungskriterium, wann das System fokussiert ist, ist schwierig zu 
finden. Außerdem sind gewisse Kenntnisse in der BV nötig, um zu 
entscheiden, welcher Bildbereich zum Messen relevant ist.

Deine Aufgabenstellung ist zu schwammig, um hilfreiche Ratschläge zu 
geben. Vielleicht wäre es gut für dich, dir über die Anforderungen klar 
zu werden.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Chris schrieb:
> Mal im ernst, Mit einem Zähler, welcher dir nS zählt, oder auch 1/2 Ns,
> das sind dann 30cm bzw 15cm Auflösung. Bei Entfernungen bis zu ein paar
> km ist die Auflösung super, aber bei 10mt ist die beschissen, zumal der
> minimalabstand der messung auch nur ca 3mt sind, was du aber mit
> Serpentinen auf der Leiterplatte ausgleichen kannst.
> Und was willst du mut der Rüstungsfirma, frag den Chiphersteller an,
> der sich zufälligerweise in DE befindet, auch eine Außnahme.
> Das teuer bei der Menge 1 ist hier aber der optische Filter.

0.5nS  na das möchte ich mal sehen wie du das zählen möchtest ...

Die Filter sind (nicht sonderliche Qualität aber absolut ausreichend für 
$30 zu bekommen !

Autor: Chris (Gast)
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Die Chips werden immer besser, die neuen schaffen 2.3cm von 0-18mt, und 
ja
der Filter ist wirklich das teuerste Einzelteil im Gerät. Für den Chip 
hatte ich 22€ gezahlt in Stückzahl 1, mit einer Auflösung von ±126ps, 
aber die neuen schaffen ±37 ps for input time intervals from 0.6 ns to 
25 ns and less than ±16 ps for input time intervals from 25 ns to 965 ns 
mit einem temperaturbedingten Fehler von 0.24ps je Grad, welcher auch 
noch kompensiert werden kann.

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