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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 6d lage im Raum bestimmen


Autor: Dietmar B. (Gast)
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Hallo allerseits, ich bin gerade am Ideen sammeln, wie ich von einem 
Objekt die Lage bestimmen kann.

Das Ziel ist es, die genaue Lage einer Kamera zu kennen.

Habt ihr in diese Richtung bereits Erfahrungen gesammelt?

Natürlich könnte ich eine Art passiven Roboterarm bauen. Mittels 
Drehgebern wäre es dann relativ einfach auf Grund der Rotationen die 
Lage zu bestimmen.

Gibt es andere sinnvolle Möglichkeiten?

Optisch mittels Kameras + Landmarken im Raum ?

Kann man eventuell auf Grund der Laufzeit eines (was weiß ich auch immer 
gearteten) Signals auf die Lage schließen? (mehrere Signalsensoren an 
das Objekt hinbauen)


Falls ihr Ideen habt, die auch ein etwas anfängermäßiger Hobbybastler 
hinbekommt, würde ich mich freuen! Die Kosten sollten natürlich auch 
einigermaßen im Rahmen bleiben...


Ich will mich nicht auf Mikrocontroller beschränken. Ich habe ein 
Laptop, welches ich für eventuelle Berechnungen  und ggf. 
Bildverarbeitung o.ä. auch gerne verwenden kann.


Immerhin möchte ich das nächste halbe Jahr mal wieder meine Zeit 
rumbringen...

Gruß und Danke
Dietmar B.

Autor: Mike (Gast)
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Mittels Ultraschallentfernungsmessung z.B.
6 Dinger wie diese hier: 
http://www.pearl.de/p/PE1722-AGT-Ultraschall-Entfe...
und  deren Werte im PC oder MC verarbeiten.

Achsenverkippung entweder mit Wasserwaage vor der Messung ausschließen 
oder Gyroskop aus dem Modellbau für die Korrektur verwenden.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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3 von den 6 "d"s kannst Du mit einem MEMS-Beschleunigungssensor ziemlich 
einfach und genau erfassen. Damit kannst Du unter der Voraussetzung, daß 
sich das zu vermessende Objekt nicht gerade extrem dynamisch bewegt, 
schon einmal den Erdbeschleunigungsvektor ermitteln. Für die Drehraten 
bräuchte es dann ein "Gyro", kleine und halbwegs erschwingliche 
Versionen sind in manchen Navigationsradios für "dead reckoning" unter 
schwierigen GPS-Empfangsbedingungen verbaut.

Autor: Jörg B. (manos)
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Die Ultraschall-Entfernungsmesser sind nur bedingt tauglich... wenn Du 
schräg auf eine Wand misst bekommst Du längere Laufzeiten und 
entsprechend falsche Ergebnisse.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Wenn du die Geometrie des Objekts genau kennst, gehts auch mit Kamera 
und Bilderkennung, besser mit zwei Kameras.

Wird allerdings nicht sehr genau, und die Mathematik dahinter ist auch 
nicht ohne. Weiss nicht, ob man sich das als Hobbyprojekt antun will.

Wenns nur so ungefähr sein soll, Vielleicht kann man da so einen 
Nintendo-Wii Kontroller zweckendfremden?

/Ernst

Autor: Daniel R. (Gast)
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Hallo,
was sind denn die 6d?
Ich habe mal soetwas in der Art mit 2 2-Kanal Beschleunigungssensoren 
gemacht. Wenn man die vernünftig im 90° Winkel ausrichtet, hat man einen 
redundanten Kanal.
Seitenansicht meiner Platine

       |       |------|
       |       |Sensor|
       |       |      |
       |       |      |
-------------------------

Der linke Sensor misst die transversale Beschleunigung, also die 
Rollbewegung und die normale senkrechte Erdbeschleunigung.
Der rechte Sensor misst die longitudinale Beschleunigung, also 
Nickbewegung und auch die normale senkrechte Erdbeschleunigung.
Das muss alles sehr genau ausgerichtet sein und dann kalibriert werden.
So bekommt man ziemlich genau seine Lage im Raum heraus.
Ich habe damals Sensoren von Analog Devices genommen, die sind recht 
günstig.
MfG Daniel

Autor: Martin (Gast)
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gefühlsmäßig würd ich sagen, ein paar erkennungsmarken im Raum verteilen 
sollte reichen, um dann daraus die Position zu bestimmen.
mit 6d sind sicherlich 3 rotations und 3 "verschiebe" (fachwort fällt 
mir gerad nicht ein) achsen gemeint.

das ganze lässt sich dann z.B. mit Matlab auf dem Laptop berchnen. Wie 
groß ist der Raum denn?

Man könnte auch 2-3 kameras von außen auf die Kamera schauen lassen, das 
ist ein Lösungsansatz, der ohne raum markierung auskommt.
Wenn Du mir ne Mailadresse schickst, könnt ich noch das Skript aus der 
Vorlesung 3D Computervision anbieten, möchte es aber ohne Zustimmung des 
Profs nicht unbedingt hier der gesammten öffentlichkeit zugänglich 
machen

Autor: Götz (Gast)
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> mit 6d sind sicherlich 3 rotations und 3 "verschiebe" (fachwort fällt
> mir gerad nicht ein) achsen gemeint.

translations-

Autor: Karl heinz Buchegger (kbucheg)
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> mit 6d sind sicherlich 3 rotations und 3 "verschiebe" (fachwort fällt
> mir gerad nicht ein) achsen gemeint.

Man spricht hier insgesamt von 'Freiheitsgraden'.


Eine wichtige Frage hab ich noch: In welchem
Volumen kann sich die Kamera bewegen?

Wir hatten mal einen 3D-Digitzer der ein Volumen
von ca. 2*2*2 Meter abdecken konnte. Das Messprinzip
war die Laufzeit von Ultraschallimpulsen:
Der Vermesser hat eine Pistole in der Hand. Auf
dieser Pistole sind die Messspitze und 2 Ultraschall-
sender montiert. Die Messaperatur besteht aus einem
Dreieck ( Schenkellänge ca. 80cm) wobei in jedem
Eckpunkt ein Ultraschallempfänger sitzt.

Die beiden Sender auf der Pistole feuern nacheinander
und es wird jeweils die Laufzeit zu jedem Dreiecksendpunkt
gemessen. Daraus wiederum die Distanzen ermitteln und
man kann den Ort des Senders im Raum errechnen. Mit 2 gegebenen
Punkten im Raum und der bekannten Pistolengeometrie
kann man dann zurückrechnen, wo sich die Messspitze befindet
(Sender und Spitze sind in einer Flucht, so dass eine Drehung
der Pistole in der Achse der Messspitze keine Rolle spielt).
Distanz der Sender auf der Pistole: so ca. 12 - 15 cm

Mit einer zusätztlich kalibrierten Messtrecke für Ultraschall-
impulse erreichten wir Genauigkeiten in der Positionsbestmmung
von etwas unter 1mm.

Für dein Problem müsste man an der 'Pistole' noch 1 zusätzlichen
U-Sender anbringen, um auch die Rotationen im Raum noch ermitteln
zu können.

Das Ultraschallsignal wurde übrigens interessanterweise
mit einer winzig kleinen Funkenstrecke erzeugt:-)
Das Gezirpe werde ich nie vergessen.

Ansonsten: Profis nehmen Polhemus Sensoren. Die werden aber
dein Budget sprengen.

Autor: Daniel R, (Gast)
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Versteh ich das richtig, dass er die Lage und Position möchte?

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Daniel,

In einem Tagungsband "Aeronautical...." las ich mal einen Bericht, da 
ging es um die Fernsteuerung von humanen Robotern.
Helm, Monitor zum Einspielen der nächsten Niete, die zu schrauben sei.

Bestimmung des Helms in Position und Drehung durch Ultraschall.
mit 3 Sendern, fest an der Decke, und drei Schallaufnehmern am Helm.
Damit haben wir 3x3 Strecken, nehmen wir davon eine als Referenz, haben 
wir 8 Differenzen. Damit wäre eine Bestimmung von 3xlateral (hoch, quer, 
längs) und um drei Drehachsen sogar überbestimmt.

Schlußwort des Referenten: Im Prinzip ja, die Leute hätten sich aber 
über das Klicken der Ultrachallpulse beschwert. (Wenn du 40 kHz in 1 us 
ein- oder ausschaltest, sind die Seitenbänder überall.)


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Werner (Gast)
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Vielleicht kommst du irgendwie an die Algorithmen aus diesem 
Jugend-Forscht-Projekt:
http://www.jugend-forscht.de/index.php/projectsear...

Autor: Dietmar B. (Gast)
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Danke mal für eure Antworten! Ich habe gerade keine Zeit, sie zu lesen, 
werde aber sobald wie möglich eure Vorschläge betrachten und 
gegebenenfalls Hinweise geben bzw bei Unklarheiten noch mals 
nachfragen...

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