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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik erkennen einer weißen Linie aus dem Auto


Autor: Micha (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe vor, folgendes Projekt zu realisieren:
In einem Rennwagen soll ein "optischer Schalter" installiert werden, der
auslöst, sobald man eine weiße Linie überfährt.
Der Rennwagen fährt bei einem Rennen, welches nicht zum erreichen der 
Höchstgeschwindigkeit, sondern zur Gleichmäßigkeit dient.
Man muß auf die hundertstel Sekunde genau wieder an Start/Ziel
vorbei kommen. Gemessen wird das klassisch mit einer Stoppuhr im Wagen, 
damit man weiß, wann man über die Linie fahren sollte.
Im Wagen selbst befindet sich der Transponder vom Veranstalter, der für 
die Wertung zählt, also nicht das was man selbst misst.
Nun ist es so, daß die ungenauigkeit des menschlicken Stoppuhr drücken 
aus der Sache eine art Glücksspiel macht.
Es darf laut Reglement kein Signal von außen zur Zeitnahme genommen 
werden.
Also fallen Lichtschranke am Streckenrand und auch GPS aus. Auch den 
Transponder darf man nicht "anzapfen" (Ist eh vergossen ...)

Da aber dort wo die Zeitnahme erfolgt, ein weißer Strich zur 
orientierung
auf die Strecke gemalt ist (natürlich quer zur Fahrbahn) könnte man
mit Sender und Empfänger den Strich erfassen.
Da ich Sender und Empfänger IM Auto mit mir herumfahre, bleibe ich
Reglementkonform....

Die Forumssuche habe ich schon verwendet, es gibt leider kein 
vergleichbares Projekt.
Außerdem muß ich vorweg schicken, daß ich zwar löten kann und nen 
Wiederstand von einem Kondensator unterscheiden kann, aber so richtig
tiefes Elektronikwissen habe ich nicht. (Zu lange her die 
Ausbildung....)
Eine Lösung ohne Microcontroller wäre mir also lieber - obwohl ich nen 
ATMEGA8 zu Testzwecken zu Hause habe.

Ich würde mich also freuen, wenn mir ein paar Gedankenansätze zugetragen 
werden, damit ich ein bisschen ausprobieren kann.

Die derzeitig verwendete Stoppuhr funktioniert schon mit einem externen 
Schalter, der auch nicht entprellt sein muss, bedeutet, daß die 
zusätzlich geplante Schaltung einfach nur über z.B. einen Transistor 
schalten muss.

Im Auto sind halt 12V zur Verfügung, ich denke es macht aber wegen der 
Schwankungen Sinn eine Stabile Stromversorgung zu benutzen. (Konstante 
5V Stromversorgung habe ich hier aus dem Tutorial schonmal nachgebaut - 
also kein Problem)

Die Geschwindigkeit während der Linienerfassung beträgt zwischen 30 und 
70 KM/h

Die Linie ist schätzungsweise 5 cm breit und weiß (der Rest ist halt 
asphaltgrau)

Ungenauigkeiten bei unterschiedlichem Wetter sollten berücksichtigt 
werden.


Gibts es irgendwelche Ideen ??
Danke für eure Hilfe...

Gruß, Der Micha

Autor: Stefan May (smay4finger)
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Hmm. Vielleicht klassisch mit Infrarot-LED den Boden beleuchten und dann 
mit Foto-Diode die Helligkeit erfassen? Bei Robotern wird sowas zur 
Linienverfolgung eingesetzt. Schau Dir da mal die Schaltung ab.

mfg, Stefan.

Autor: Stefan May (smay4finger)
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Ach, was mir noch einfällt, wahrscheinlich aber nicht in Frage kommt:

Mit einer Kamera das Bild erfassen und eine Hough-Transformation 
durchführen. Braucht aber mehr als einen ATmega8.

mfg, Stefan.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Zur zeitmessung findet man genügend Projekte. Ist auch nicht sehr 
schwer. Infrarot Diode und infrarot Transistor nebeneinander 
(abgeschirmt, dass die sich nicht direkt anleuchten) Und dann musst du 2 
messungen amchen, einmal normaler asphalt und einmal weißer streifen. 
Dann das genaze an den analog comperator anschließen und den anderen 
anschluss mit nem poti abgleichen, dass die schaltschwellen brauchbar 
sind. Dann evtl noch prüfen ob der streifen lang genug ist (durch 
mehrmaliges prüfen nach der triggerung oder durch triggern auf die 
andere flanke) Geht natürlich am besten, wenn du auch die 
wagengeschwindigkeit hast (berechnung der breite des gemessenen 
streifens  durch die zeit der beiden flanken und der aktuellen 
geschwindigkeit) Wenn der gemessene Streifen gültig ist, Zeit 
übernehmen, wenn nicht dann eben nicht.

Jetzt müsste man noch wissen, um welche Rundenzeiten es hier geht, damit 
man den Timer entsprechend einstellen kann, damit er noch eine genügend 
hohe Auflösung hat aber nicht unnötig oft überläuft.

Autor: Micha (Gast)
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Danke schonmal vorweg.
Reflektiert denn Infrarot auf einer weißen Fläche besser, als auf der 
grauen ? Auf der grauen müßte es ja auch reflektieren, denn eine 
Infrarot Fernbedienung mit guten Batterien funktioniert bei uns auch 
wenn ich ganz wo anders hinhalte....

@Hauke: analog comparator hört sich aber wieder nach Microcontroller an,
ich bin da aber noch nicht über das ein- und ausschalten einer LED 
hinausgekommen :-)
Oder wäre dieser Vorschlag auch ohne MC möglich, sodaß ich danach mal 
google....

Der Abstand könnte übrigens so min 10 cm sein, weiter runter will ich 
nicht, wegen aufsetzgefahr....
Die Rundenzeiten sind unwichtig, weil das schon mit der eigentlichen 
Stoppuhr realisiert habe (Tastensperre)
Die Stoppuhr ist eine, die auf einem Laptop mitläuft und schon 
funktioniert. Wenn wir über die Linie fahren drückt der beifahrer einen 
Knopf, der mit einer Maustaste gekoppelt ist.

ich stelle mir vor die Schaltung in Reihe mit dem vorhandenen Schalter, 
so daß der Beifahrer z.B. 3 Meter vor der Linie konstant drückt und der 
Kontakt über den Fototransistor (guter Tipp...) zustandekommt.

Aber dennoch sind weitere Tips sehr willkommen

Ich google in der zwischenzeit schonmal....

Micha

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Komperatoren gibts auch ohne µC ;)

Kannst auch nen gewöhnlichen Opamp ohne rückkopplung nehmen. (ist ja im 
prinzip nix anderes)

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Auf der grauen müßte es ja auch reflektieren, denn eine Infrarot
> Fernbedienung mit guten Batterien funktioniert bei uns auch
> wenn ich ganz wo anders hinhalte....

Da die graue Fläche eben grau ist und nicht schwarz, reflektiert sie 
auch normales Licht, aber eben weniger als eine weiße. Ob das im 
Infrarot-Bereich auch so ist, kommt auf das Material, bzw. die Farbe an. 
Einfach ausprobieren. Du mußt halt die Schwelle verstellen und sehen, ob 
du ein eindeutiges Signal bekommst. Wenn du mehrere Lichtschranken 
nimmst, kannst du auch die beiden Werte miteinander vergleichen, um 
Änderungen im Umgebungslicht zu kompensieren.

> @Hauke: analog comparator hört sich aber wieder nach Microcontroller
> an,

Tut es das? Warum? Nur weil's auch Mikrocontroller gibt, die schon einen 
eingebaut haben? Die Dinger kann man als einzelne ICs kaufen.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Kirche mal flux im Dorf lassen. Ein Komparator ist eine standard OpAmp 
Beschaltung, da braucht man nicht gleich einen extra IC dafür (von uC 
mal ganz zu schweigen). Um ein bisschen Elektronik wirst du nicht 
drumherumkommen. Spätestens bei der Zeitbestimmung würdest du aber 
dankbar für einen uC sein.  Es sei denn natürlich du setzt einfach den 
Komperator (oder auch einen Schmitt Trigger) direkt an eine billige 
Stoppuhr, der du vorher die Knöppe abgefisselt hast.
Ich denke du wirst ganz schlimmes Rauschen bekommen (Farbvariationen auf 
der Fahrbahn, Schmutz, Vogelsch...) mit nem uC kannst du doch etwas 
flexibler auf so einen Quatsch reagieren. Die Idee mit mehreren Sensoren 
würde ich auf jeden Fall realisieren, du wirst dankbar sein für jedes 
bisschen mehr Daten, und auch das spricht wieder für einen uC, sonst 
must du schrecklich viele Signale analog verarbeiten, geht auch, ist 
aber schwerer, nagut im einfachten Fall natürlich ein grossen AND Gatter 
mit viellen Komperatore/S-Triggern davor, aber trotzdem uC ist an der 
Stelle meiner Meinung nach simpler.

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