Guten tag, ich möchte eine Schuss Erkennung bauen welche mir anzeigt an welcher stelle die Zielscheibe getroffen wurde. Problem ist das Projektil fliegt mit ca 340 m/s und ist nur 1 cm lang und Durchmesser von 5.6 mm. Habe mir folgendes überlegt. Ein Line Laser welcher auf LDR´s oder LED´s leuchtet und per µC lese ich dann die ADC werte aus, Problem ist die kurze mess zeit in der das Projektil durch den Laser fliegt, wie ist es möglich dies zu messen/erkenne?
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Warum nicht einfach eine Kamera und Kantendedektion ? Für Geschwindigkeitsmessung braucht's zwei Bezugspunkte.
Braucht aber ein PC zur Auswertung und hier würde ich so ein Line Laser mit LDR in horizontaler und dahinter das selbe nochmal in der vertikalen bauen. Problem ist das auswerten, da das Projektil nur so kurz den Laser unterbricht.
Stefan Anderson schrieb: > wie ist es möglich dies zu > messen/erkenne? Ein Projektil hinterlässt meist ein Loch beim Durchtritt durch die Scheibe. - Ein Loch ist durchlässig für Licht - Ein Loch durchtennt das Gewebe (Drahtgitternetz?) der Scheibe Es gibt dutzende Möglichkeiten der Trefferermittlung, die nicht darauf basieren die Balistik zu verfolgen zu wollen.
Drahtgitter-netz wird nach einem Training zerstört sein. Wie soll ich die Lichtdurchlässigkeit erkennen ohne Kamera und PC? Es wird mit Großkaliber geschossen also alles was hinter der scheibe ist wird zerstört.
Wie wäre es, wenn du die Drähte im Drahtgitternetz durch Lichtschranken, bzw. Licht ersetzt?
schau mal in den ersten post das bild ;) Aber wie willst du in der kurzen zeit ca. 64 LDR´s oder LED´s auswerten? 340m/s sind 34 000 cm/s das Projektil ist ca 1cm lang, das heist 0.00002941176 sec zeit um alles zu messen.
Stefan Anderson schrieb: > Drahtgitter-netz wird nach einem Training zerstört sein. Das ist der Sinn dahinter ;-) > Wie soll ich die Lichtdurchlässigkeit erkennen ohne Kamera und PC? > Es wird mit Großkaliber geschossen also alles was hinter der scheibe ist > wird zerstört. Mit Licht und Schatten. Konnten die alten Griechen schon. Es sollte nicht allzu schwer sein eine Unterbrechung von einem Durchlass zu unterscheiden. Das geht rein optisch, elektrisch, mechanisch und in sicher noch vielen anderen Methoden ohne PC und mit Probe und Detektor auf der gleichen Seite. Eine einfache Reflektions- oder Transmissionsmatrix ist sicher deutlcih einfacher zu realisieren als die Projektilverfolgung.
Stefan Anderson schrieb: > Problem ist das Projektil fliegt mit ca 340 m/s und ist nur 1 cm lang Mal ein bischen rechnen.
1 | 340m ....... 1 Sekunde |
2 | 0.01m ....... x Sekunden |
3 | -------------------------------
|
4 | 0.01 * 1 |
5 | x = ---------- = 0.0000294 Sekunden oder 29µs |
6 | 340
|
sollte für Photodioden in einer Lichtschranke noch nicht das große Problem sein.
> Aber wie willst du in der kurzen zeit ca. 64 LDR´s oder LED´s auswerten?
Gar nicht.
Flip Flops dahinter und dann hast du alle Zeit der Welt, dasjenige
Flip-Flop zu suchen, welches von seiner Lichtschranke gesetzt wurde.
Danke das klingt ganz gut :), schalten die da auch so schnell durch? Kenn ihr ein DIL FlipFlop IC mit möglichst vielen FlipFlops drin?
Habe hier nur den CMOS 4043/4 gefunden mit 4 RS-Flip-Flops (all input rise and fall times = 20ns) wobei 20ns keine Probleme machen für die schaltzeit wenn ich das Datenblatt richtig gelesen habe. Zum schalten will ich ein Fototransistor (Siemens BPX81-3) nutzen (Anstiegszeit/Abfallzeit 5-8µs), bei 26µs bin ich denke mit 8µs auch gut dabei. Also brauche ich jetzt 64 x BPX81-3 und 16 x CMOS 4043. Die lese ich dann mit nem AVR 1 mal pro Sec aus und wenn Werte verfügbar sind Resete ich alle RS-Flip-Flops wieder, wenn ich alles richtig verstanden habe :)
>Zum schalten will ich ein Fototransistor (Siemens BPX81-3) nutzen >(Anstiegszeit/Abfallzeit 5-8µs), bei 26µs bin ich denke mit 8µs auch gut >dabei. Vergiss es. Um Fotodioden (und einen I-U-Wandler) kommst du nicht drum herum.
>Was ist an Fototransistor so verkehrt?
Die sind zu langsam. Ich habe mal versucht, 115kBaud per "Lichtschranke"
zu übertragen. Nur mit Fotodioden ging es. Dort konnte ich das Signal so
rekonstruieren, das der UARt das erkannt hat. Und 115k sind etwa 10us
Periode. Damit man von Rechteck reden kann, sollte die Anstiegszeit weit
unter 10% liegen...
LDRs sind zu träge, um einen Schatten-Impuls kleiner 30µs sauber aufzunehmen. Da mußt du schon Fotodioden oder Fototransistoren nehmen... Und zwar so viele, daß der Schatten des Projektils auch nicht verpaßt werden kann... Und der A/D Wandler ist da auch nicht das passsende Interface dafür Der Linien-Laser ist ungünstig, da durch den sich aufweitenden Strahlengang die Auflösung der Erfassung sehr unterschiedlich über die Fläche verteilt ist. Für eine Ortserfassung muß die Andordnung außerdem zweimal aufgebaut werden, einmal vertikal und einmal horizontal ausgerichtet. ich würde mir eher so etwas aufbauen wie ein Lichtschranken-Gatter aus SMD-LEDs und -Fotodioden auf zwei Streifenplatinen und das ganze so hinter Blendenstreifen mit passenden Löchern anordnen, daß ein 6,5mm Projektil nicht unerkannt durchkommt. Das ganze natürlich auch hier zweimal gekreuzt, kann man in einen Rahmen in die gleiche Ebene bauen. Die Fotodioden dann mit 'ner Reihe Schmitt-Trigger auswerten, so daß eine Unterbrechung einen positiven Impuls liefert. Den über 'ne Diode auf einen Kondensator geben, zur Spitzenwerthaltung. Dann hat ein Mikrocontroller nach dem Schuß genügend Zeit, in jeder Achse die Kanäle abzuklappern, um jeweils den auslösenden Kanal zu finden.
Der TO braucht aber auch kein schönes Rechteck, sonder nur ein Umschalten der FF's.
Schau dir mal das Funktionsprinzip der Optischen Touchscreens an, die machen genau das was du willst. Werden zur Zeit viel in E-Book-Readern verbaut. Vielleicht sind die ja schnell genug und kann man zweckentfremden.
CCD zeilen sind integrierende Lichtsensoren. Linienlaser in Blickrichtung der CCD, dann leuchtet das Projektil. Austastlücke?? Steuerung der Belichtung dann evtl. über eine vorgelagerte Lichtschranke.
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Ich werde es erstmal mit einem Linien Laser einer Photodioden , einem Hex Inverter und einem RS-Flip-Flop probieren.
Stefan Anderson schrieb: > Es reicht eig auch ein Linien Laser aus. In der Auflösung nicht. Wie unterscheidest du ein Projektil auf 1 unten links von einem auf 2 unten Links in deiner Grafik?
> LDR geht jedenfalls gar nicht. Richtig, die reagieren viel zu langsam, Photodioden sind jedoch schnell und schaffen die 29us problemlos. Allerdings stellt sich die Frage nach der Störlichtunterdrückung, denn der Rahmen wird noch im vollkommen Dunklen stehen, sonst wüsste man ja nicht,wo man hinschiesst. > an welcher stelle die Zielscheibe getroffen wurde. Das funktioniert natürlich mit einem Fächer gar nicht, man müsste das schon 2-dimensional erfassen wie hier: > Ich werde es erstmal mit einem Linien Laser einer Photodioden , einem > Hex Inverter und einem RS-Flip-Flop probieren. allerdings scheinen mir die Bauteile doch arg wenig zu sein. Die Lichtquelle sollte man mit einer Frequenz deutlich über den 29us modulieren, sagen wir mit 2MHz (also entweder modulierbare Laser kaufen, oder eine LED, keine Weisslicht-LED), und dann auf Empfangsseite nur erkennen wenn die 2MHz empfangen werden, durch ein geeignetes Filter an den Photodioden. Leider taugen dazu nicht die IR-Fernbedienungsempfänger TSOP1736 oder so, die sind zu langsam, also muss man (wie genau auch immer es sein muss) 128 Photodioden mit OpAmp aufgebautem Hochpassfilter aufbauen. Das wird aufwändig. Wesentlich günstiger fährt man mit einem PSD http://www.pollin.de/shop/dt/NTk1OTc4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Optoelektronik/PSD_1L5_CP1.html aber dessen Auswertung ist analog und damit schwieriger und wie man es vor Störlich schützt, wäre noch zu klären. Zumindest braucht man bei ihm eine Optik. > Es reicht eig auch ein Linien Laser aus. So wie du das gezeichnet hast jedenfalls nicht.
> Gibts die PSD auch Digital?
Das wäre die CCD-Zeile, aber die eignet sich weder zur
Störlichunterdrückung noch ist sie so schnell auslesbar wie eine
einzelne Photodiode, und CCD mit eingebauter Elektronik für
Mikrosekunden kurze Lichtunterbrechung kenne ich nicht.
Ja dann bleibe ich bei meiner Fotodioden-> Inverter-> SR-Flip-Flop Schaltung :D mal testen obs geht, teile sind ja ne wirklich teuer für test aufbau.
Der Avr sollte das durchaus auswerten können: 16x 74HC164 lassen sich in 18*8 = 144 Takten mit zwei SPI auslesen. Im Interrupt schafft man das in 200 Takten, was 100kHz Abtastrate entspricht. Wenn das nicht reicht, nimmt man einen Xmega mit 4 SPI.
Zur Zeit fliegen viele Wespenprojektile und andere Staubkörner rum. Wie willst du diese ausschliessen?
>Zur Zeit fliegen viele Wespenprojektile und andere Staubkörner rum. >Wie willst du diese ausschliessen? Die noch zu erdenkende Lösung zweimal hintereinander bauen und durch den Zeitversatz auf die Projektilgeschwindigkeit schliessen. Ein Wespe schafft wohl kaum Schallgeschwindigkeit..
avr schrieb: > Der Avr sollte das durchaus auswerten können: 16x 74HC164 lassen sich in > 18*8 = 144 Takten mit zwei SPI auslesen. Im Interrupt schafft man das in > 200 Takten, was 100kHz Abtastrate entspricht. Wenn das nicht reicht, > nimmt man einen Xmega mit 4 SPI. Klar geht das aber das kann ich auch nach 5sec noch. Aber 64 PD auslesen Schaft kein atmega in 24us. Das mit den Staub ist nur Kalibrierung und fliegen die bekommt man ja mit wenn man kein Schuß abgegeben hat und trotzdem was kommt.
Habe noch paar pcf8574 rum liegen. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcf8574.pdf Weis ja nicht wie schnell ich damit alle 64 Photodioden auslesen kann. (Valid data time SCL low to SDA output valid 3.4 µs) Weis ja ne ob ich das so rechnen kann 8 eingänge pro pcf8574 also brauch ich 8 davon, das macht 8 mal 3.4µs also 27µs? was ich auch noch habe ist ein mpc506. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/mpc506.pdf
Stefan Anderson schrieb: > Klar geht das aber das kann ich auch nach 5sec noch. > Aber 64 PD auslesen Schaft kein atmega in 24us. Doch das hab ich dir doch gerade vorgerechnet. Es geht in unter 10µs. Damit kann man die Auswertung in Echtzeit machen ohne FlipFlops.
avr schrieb: > Stefan Anderson schrieb: >> Klar geht das aber das kann ich auch nach 5sec noch. >> Aber 64 PD auslesen Schaft kein atmega in 24us. > > Doch das hab ich dir doch gerade vorgerechnet. Es geht in unter 10µs. > Damit kann man die Auswertung in Echtzeit machen ohne FlipFlops. gibts das statt SPI auch für I2C?
> Zur Zeit fliegen viele Wespenprojektile und andere Staubkörner rum. > Wie willst du diese ausschliessen? Durch eine Unterbrechungszeit von über 100us wäre das problemlos möglich.
Also kann ich 2 davon nehmen? http://www.ebay.de/itm/IO-PI-32-CHANNEL-PORT-EXPANDER-FOR-RASPBERRY-Pi-/111002943567?pt=UK_Computing_Other_Computing_Networking&hash=item19d84a804f
Anderer Ansatz, evtl. einen Versuch wert: Eine Webcam in den Schußkanal mit optischen Sumpf als Hintergrund. Starke Lichtquelle schräg durch das Blickfeld , beleuchtet auch gleich die Scheibe :). Differenzbild auswerten, ob Leuchtspur zu erkennen. Für die erste Handauswertung auch den Ton aufzeichen, dann sind die wichtigen Bilder schneller gefunden.
hat sich eigentlich schonmal jemand gedanken gemacht wie das dann nachher angezeigt wird? hängt da dann ein bildschirm rum, auf dem die trefferposition eingezeichnet wird? und wenn ja, was spricht in dem fall dagegen einfach ne billige videocam auf die scheibe zu richten und das bild auf dem monitor "live" anzuzeigen??
Weil man da zur auswertung (zusammenrechnen der treffer usw.) wieder PC braucht.
MaWin schrieb: >> Zur Zeit fliegen viele Wespenprojektile und andere Staubkörner rum. >> Wie willst du diese ausschliessen? > > Durch eine Unterbrechungszeit von über 100us wäre das problemlos > möglich. Also kann ich entweder 8 davon: http://www.ebay.de/itm/251047151130?ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1423.l2649 oder 2 davon : http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=111002943567&clk_rvr_id=519684807344 Aber ich muss sie ja ne nur auslesen die werte sonder danach sofort zwischen speichern , das dauert ja auch noch oder?
Wie wärs mit nem Raspberry-Pi mit Kamera-Board (oder Webcam)? Ausgewertet wird dann wie schon gesagt mit Differenzbild oder Kantendetektion z.B. mithilfe von OpenCV. Stell ich mir am einfachsten damit vor...
ABER MIT KAMERA GEHT DIE AUSWERTUNG NICHT ! Wenn man 10 schuss im 8-10er Bereich der Scheibe hat dann ist das nicht wirklich mehr sichtbar mit der Kamera wo die schüsse hin gingen. Also ist es mit 4 von denen http://www.ebay.de/itm/261230138428?var=560206169140&ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1423.l2649 MCP23017 möglich unter 20µs alle Ports per I2C aus zu lesen und in den Atmega speicher zu schreiben oder auszuwerten?
>möglich unter 20µs alle Ports per I2C aus
Nein. I2C ist zu langsam. Und bevor Du dir Gedanken machst, wie Du die
Daten auswerten willst/kannst, solltest Du erstmal eine sichere
Erkennung haben. Dann weist Du erst, welche Daten und wieviel Daten
anfallen und was mit den Daten "ausgewertet" werden muss...
Thosch schrieb: > Der Linien-Laser ist ungünstig, da durch den sich aufweitenden > Strahlengang die Auflösung der Erfassung sehr unterschiedlich über die > Fläche verteilt ist. Um das zu verhindern, muss man den Strahl direkt nach dem Laser aufweiten (Teleskopoptik). Dann ändert sich hinterher über die Messstrecke nicht mehr viel.
Sehr kompliziert. Die Photodioden werden zu sinnvoller Genauigkeit nicht reichen. Man sollte schon in den Bereich von 1/10 Ring kommen. Also ca. 100 Detektoren. Und Projektile können mehrere abschatten, die Mitte des Schattens muss nicht direkt über einem Detektor liegen, etc. Dazu kommt, dass ein Laser (bzw. jede nicht telezentrische Beleuchtung) eine Projektion des Objektes verursachen wird, das Geschoss also einmal groß und einmal klein ist. Diese kann sogar so groß wie die Scheibe werden, wenn es nur nah genug am Laser vorbeifliegt. Sehr schlechte Vorraussetzungen. Dazu kommt das Problem, dass man in einem sehr hellen Umfeld arbeiten muss, Schießscheiben sind sehr hell beleuchtet. Daher hier mein Gegenvorschlag: Was man eigentlich braucht ist doch folgendes: einen einfachen, schnellen Detektor, der sagt wann, und einen langsamen, der genau sagt wo. Und das würde ich machen, indem man eine CCD Zeile pro Seite hat. Diese wird halbwegs schnell ausgelesen, dass sie nicht durch die Umgebung sättigt. Vor dieser ist ein stark abgeblendetes Objektiv (Pinhole). Gleichzeitig gibt es einen Lichtvorhang irgendeiner Art (mehrfach reflektierter Laserstrahl etc. kurz vor dem CCD Detektor). Wird der Vorhang durchbrochen, blitzt ein Laser / LED etc. kurz auf und beleuchtet den Hintergrund hinterm Projektil. Evtl. kann man Lichtvorhang und Beleuchtung auch kombinieren. Gleichzeitig triggert die Unterbrechung das Auslesen der CCD Zeile / die Selektion des entsprechenden Bildes. Und darauf hat man dann einen schönen Helligkeitsverlauf, den man fittet und den Schwerpunkt der dunkelsten Stelle bestimmt. Ab und an kann man Kalibrierdurchgänge machen, um gegen statischen Staub gewappnet zu sein.
Wenn das Projektil also einen unterschiedlich großen schatten wirft kann man ja auch nur mit einem vertikalen Vorhang arbeiten und anhand der schatten Größe die Entfernung bestimmen.
> Also kann ich entweder 8 davon: Kaum. Du hast dich nicht mal ansatzweise mit den realen Problemen auseinandergesetzt, die alle schon erwähnt wurden, und meinst munter drauf losbestellen zu können. Nur zu, es ist nicht mein Geld. > Wenn das Projektil also einen unterschiedlich großen schatten wirft kann > man ja auch nur mit einem vertikalen Vorhang arbeiten und anhand der > schatten Größe die Entfernung bestimmen. Blöderweise sind Projektile nicht kugelrund, werfen also durchaus schon an derselben Stelle unterschiedliche Schatten je nach Ausrichtung.
Mir scheint das in der nötigen Auflösung, immun gegen Tageslicht, etc. nicht ganz ohne. Daher würde ich mir Gedanken machen ob ich das nicht doch anders lösen kann: Stefan Anderson schrieb: > ABER MIT KAMERA GEHT DIE AUSWERTUNG NICHT ! > Wenn man 10 schuss im 8-10er Bereich der Scheibe hat dann ist das nicht > wirklich mehr sichtbar mit der Kamera wo die schüsse hin gingen. Ok, und warum wechselst Du dann nicht nach jedem Schuss die Scheibe? Das Problem daran wird doch sein daß jemand dann nach jedem Schuss hinlaufen müsste um die zu wechseln. Du könntest z.B. nen altes Fahrrad-Rad nehmen und daran außen Deine 10 Zielscheiben befestigen. Das Rad wird durch nen Steppermotor angetrieben und dreht nach jedem Schuss die nächste Scheibe in Position. Dann kannst Du in Ruhe die beschossene Scheibe mit ner Kamera fotografieren und z.B. per OpenCV auswerten wo das Loch ist. Alle x Schüsse (wenn das Rad einmal rum ist) muss halt jemand hinlaufen und die Scheiben wechseln.
Stefan Anderson schrieb: > Oder einfach ne papieren Rolle die nach jeden Schuss nach rollt :D das wäre auch möglich. Hängt aber davon ab wie dick die Scheiben sind ob sich die ausreichend rollen lassen.
Stefan Anderson schrieb: > Wenn hinter der scheibe ne rolle ist ist das egal stimmt. 2 rollen, eine mit motor angetrieben. das ist wirklich einfacher als das rad und hält auch länger bis man was wechseln muss.
Man könnte dann auch gleich beim Spulen die Treffer suchen... Da reicht dann eine ldr Zeile aus. Wie bei so einem mechanischen Klavier....
So ein Quatsch. Seid Ihr schon mal auf einem Großkaliberschießstand gewesen? Warum eigentlich nicht eines der kommerziellen Produkte kaufen?
Karl Otto schrieb: > So ein Quatsch. Seid Ihr schon mal auf einem Großkaliberschießstand > gewesen? Worin besteht denn der Quatsch deiner Ansicht nach?
Stefan Anderson schrieb: > ABER MIT KAMERA GEHT DIE AUSWERTUNG NICHT ! Doch, das geht natürlich. Sie hat allerdings Grenzen (genau wie die Auswertung durch Menschen). > Wenn man 10 schuss im 8-10er Bereich der Scheibe hat dann ist das nicht > wirklich mehr sichtbar mit der Kamera wo die schüsse hin gingen. Allerdings hat eine Kamera den Vorteil, den Verlauf aufzeichnen zu können. Man kann also leicht Bilder exakt miteinander vergleichen, um die jeweiligen Unterschiede zu ermitteln. Das ist prinzipiell besser, als wenn erst das Endergebnis begutachtet wird.
Kamera ist imho eher witzlos, man braucht ja dann trotzdem immer frisches Papier das elektronische Zielscheiben eigentlich ersetzen sollten. Wenn man oft genug die Papierscheibe wechselt um die neuen Löcher noch sehen zu können(egal ob manuell oder automatisch, wie weiter oben vorgeschlagen)kann man zumindest bei Kurzwaffendistanzen auch einfach ein Spektiv nehmen.
Hi, ich kenne Systeme da wird der Einschlagort akkustisch ausgewertet. Das Durchschlagen der Scheibe (nicht die Schussabgabe) ist nicht lautlos und den Puls kann man mit n>2 Ultraschallkapseln aufnehmen. Der Rest ist Triangulation über Laufzeitunterschiede.
Klingt auch interresant. Wie oft muss man die Ultraschallkapseln dann ab tasten?
Hm, kommt drauf an wie gut man das machen möchte. Für 0.1 mm Auflösung muss man bei 340m/s dann wohl 3.4 us Auflösung haben. Die Kunst besteht darin z.B. die erste Flanke der Druckänderung an jedem Sensor zeitlich zueinander genau festzulegen. Kann man mit einem Analog-Frontend + Messgleichrichter + einfachen Schmidt-Trigger versuchen und die verstrichenen us im Controller per Interrupt zählen. Wenn das nicht reicht, könnet man eine Kreuzkorrelation der verschieden Empfänger versuchen. Es läuft immer auf die Frage raus. Wo "beginnt" der Puls. Hab mal einen Artikel über ultraschallbasierte Windgeschwindigkeitsmesser gelesen. Da ist das Problem ähnlich. Stichwort optimalfilter. http://www.technik.dhbw-ravensburg.de/~lau/ultraschall-anemometer.html
Stefan Anderson schrieb: > Wie oft muss man die Ultraschallkapseln dann ab > tasten? Der von den Kapseln abgegebene Impuls wird erstmal zu einem schnellen digitalen Zähler einsynchronisiert. Dann wird der aktuelle Zählerstand in einer Latte D-Flipflops pro Kapsel gespeichert. Wenn die 3 Kapseln am Rand der Scheibe sind, muss eine Distanz = ein Laufzeitunterschied von sagen wir mal 1/10 bis 2/10 eines Ringes noch unterscheidbar sein. Wie groß ist deine Scheibe denn? 50cm x 50cm?
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