Entfernungsmessung bis zu 600m

In einem Bastelbuch aus den Sechzigern war einen Bauanleitung für einen 
Schnittbild-Entfernungsmesser, das hat man auch in Fotoapparaten im 
Sucher benutzt. Ist sehr preiswert, nicht besonders genau und 
wahrscheinlich nicht einfach automatisierbar. Vielleicht könnte man 
einen Fotoapparat ausschlachten.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schnittbildentfernungsmesser

zyclop wrote:
> Wass passiert, wenn ich das Licht büdel (Prisma/Spiegel/Linsen). kann
> ich somit die Reichweite erhöhen?

Nein, dann wird die Reichweite geringer. Für hohe Entfernungen macht man 
den Strahl größer.

>Und was passiert wenn ich als Ausgang auf ca. 1W erhöhe?

Dann brennt das Ziel ab...

zyclop wrote:

> Ich würde das ganze gerne mit einer IR-Laser-Diode machen, weil man die
> nicht sieht und die Messzeiten so sehr gering sind. Wenn ich eine
> Puls-Laser-Diode mit 10-20mW nehmen würde könnte ich dann auf meine 600m
> kommen?

Es gibt Leute, die mit 10mW ein Videosignal über 70km per Laser 
übertragen...
Die Leistung ist das kleinste Problem. Je nachdem welches Prinzip du 
verwendest, sind eher eine verdammt schnelle Elektronik, die dazu noch 
sehr empfindlich sein muss, und oder eine gute Optik sehr viel 
wichtiger.

@ antworter

So ein Unsinn, das hat du doch gar nicht zu Ende gedacht.
Selbst wenn du die Einstiegsprobleme im Griff hast, ein 
Morgensternkatapult das kleiner als ein Fernglas ist, was glaub 
ernsthafte Probleme gibt von wegen hochbrisanter Sprengstoffe, das 
bedeutet viel Behördenrennerei.
Aber sagen wir mal das haben wir, dann muss immer ein zur Sprachausgabe 
fähiges Lebewesen (Schnecken fallen dann wohl aus) im Zielgebiet sein 
und man will doch nicht nur in Zoos oder Messen messen. Dann gibt's da 
noch Probleme mit den Fehlmessungen, nicht jedes Zielobjekt wird nach 
dem Aufprall noch dazu in der Lage sein einen "spitzen Schrei" 
auszustossen. Nenene, das ist mir zu unausgegoren.

Ich rege eher an einfach ein schweres Objekt (Wolframstecken >1t) aus 
der Umlaufbahn ins Zielgebiet einzubringen und die Messung einem 
Seismographen zu überlassen, mit etwas Glück kann man dann auch noch die 
Daten der unzähligen weltweit verteilten Erdbebenfrühwarnstationen 
erhalten. Dann bleibt natürlich die Frage ob das Zielgebiet noch im 
gewünschten Zustand ist, aber irgendwas ist ja immer.

Sorry wenn das jetzt nicht unmittelbar weiterhilft, aber ... - Wiebel

zyclop wrote:
> Ich wusste garnicht, dass eine so leichte Frage so viel "unsinnige" aber
> durchaus lustige Informationen und Vorschläge an den Tag legt xD

Leicht ist das Problem keinesfalls.

zyclop wrote:
> kannst du mir mal ein paar Daten sagen, worauf ich achten muss, um eine
> EINFACHE Entfernungsmessung via Infrarot Laser möglich machen kann, ohne
> irgendwelche Menschen zu verbrutzeln und ohne 10.000€ Sensorik? Oder ist
> sowas vollkommen unmöglich?!

Wenn ich in den letzten Jahren eines gelernt habe: Nahezu alles ist 
möglich, die Frage ist nur wieviel Zeit und Geld man dafür investieren 
will.
Das sich der Selbstbau nicht lohnt, dürfte wohl klar sein.

> ich weiß, dass wir bei uns an der Schule
> schon einen Roboter gebaut haben, der eine Entfernung von 50m via
> IR-Laser messen kann.

Bist du sicher, dass das 50m waren und keine 50cm ? Letzteres ist fertig 
für wenige 10€ zu bekommen. Hersteller sind u.a. Sharp. Diese Sensoren 
nutzen den Reflektionswinkel aus, wenn das Ziel schräg von der Seite 
bestrahlt wird. Je nach Entfernung ist dann der Abstand zwischen Sender 
und Empfänger unterschiedlich. Das kann man mit einem Diodenarray oder 
speziellen Fotodioden messen.

Aufwendiger sind die auf Laufzeit basierenden Messmethoden. Da bei >100m 
Entfernung kaum Licht vom Ziel ankommt, benötigt man sehr gute 
Detektoren und Verstärker. Das wird nicht billig. Ebenso muss man Zeiten 
im Bereich von <1ns messen. Ich schätze den Aufwand für einen normalen 
Hobbybastler auf etliche Monate und vermutlich >1000€ Materialkosten 
(inklusive der Fehlversuche) bis alles einigermaßen läuft (falls es 
überhaupt mal funktioniert).

So, ohne alzuviel Ahnung zu haben versuch ich jetzt doch mal ernsthafter 
zu werden.

1m sollte ja kein Problem sein mit Ultraschall, da du aber beschlossen 
hast diesen Bereich eher deutlich zu verlassen (600m) wirds glaub schon 
knifflig, ich weiss zwar nicht wie die Geräte das mit Laser Messen, aber 
mir würde lediglich Laufzeit und Interferenz einfallen, Interferenz 
scheidet eigentlich aus, wegen dem engen Messbereich, bleibt die 
Laufzeit. bei 600m sind das ca. 2us das wird schon etwas haarig, zumal 
der Nahbereich ja noch viel übler ist.
Wie gesagt ich weiss nicht wie das eigentlich gelöst wird, wenn das 
völlig anders ist würde mich das sehr interessieren. Aber Zeiten von 
<2us exakt zu messen erfordert, doch mehr als ein uC in der Lage ist zu 
bringen. Wobei bei einer Timerfrequenz von 16MHz wäre theoretisch eine 
Auflösung von 18,7m möglich, wenn ich mich nicht verrechnet hab. Wenn 
dir das reicht, bleibt das  Problem der Optik, was denke ich der 
schwierigere Part ist. Aber aufgeben würde ich noch nicht, das hat doch 
Potential.
Allerdings würde ich nicht allzuviel Energie in diverse 
Alternativvorschläge stecke, was meines Errachtens auch die Sache mit 
den Schnittbildern angeht, wenn Du das anständig machen willst bist du 
bei so grossen Entfernungen nicht mehr in der nähe der von dir 
angestrebten Grösse, auch wenn du den Vorteil hättest (im Gegesatz zum 
Laser), dass die Genauigkeit mit der Nähe zunimmt, was ja ganz nützlich 
sein kann.

Wie gesagt wenn ich mich in dem Grundprizip des Entfernungsmessens per 
Laser völlig vertue gilt das alles natürlich nicht. - wiebel

Vor Jahren konnte ich mich mal eine Zeitlang mit einem
Leitz - Disto spielen.
Das dort verwendete Messprinzip:
Auf der einen Seite des Gerätes ging der Laser raus, auf
der anderen Seite war eine Optik mit einem Spiegel dahinter.
Die Elektonik hatte nun die Aufgabe den Spiegel solange zu drehen,
bis der Punkt exakt auf einen Seonsor fällt. Aus der Verdrehung
des Spiegels lässt sich dann mit Trigonometrie die Entfernung
bestimmen.
Ging damals so 60 bis 70 Meter weit (mitlerweile ist man weiter,
aber so bei 200 Meter ist aber anscheinend auch heute Schluss)
Darüber wurde es dann haarig
Zum Einen wird es immer schwieriger den Lichtpunkt wiederzufinden
Zum anderen wird es immer schwerer, den Winkel genau genug zu
bestimmen.
Du kannst dir ja mal ausrechnen, welche Genauigkeit in der
Winkelauflösung du auf 200 Meter Entfernung brauchst um noch
eine Genauigkeit von 5 Meter zu erzielen.

Langer Rede, kurzer Sinn:

Welches Messprinzip willst du eigentlich verwenden?

Es reicht ja nicht einen Laser irgendwohin zu richten und
dann taucht magisch irgendwie die Entfernungsangabe auf.

http://de.wikipedia.org/wiki/Abstandsmessung_(optisch)

Ok, dank des Beitrags von Benedikt, der sich mit meinem Schreiben 
überschnitten hat, fühle ich mich in meiner Annahme bestätigt.

Die Trianguliertung via Spiegel und Winkelmesser (Schnittbilder), ist ob 
mit oder ohne Laser kaum gangbar, entweder brauchst du einen riesigen 
Balken ("Augenabstand") oder eine fürchterlich exakte 
Winkelbestimmimung. Bei einem 10cm Balken bist du bei 600m bei 89.99045° 
das sin nichtmal 35" weniger als 90° was unendlich bedeutet. Ein Poti 
bringt dir das nichtmal mit betteln und was weiss ich nicht alles. Evtl. 
könnte man das über den Versatz in einem Kamerabild ermitteln, dann 
hätte man aber wieder keinen grossen Messbereich, und deine Optik müsste 
präziser sein den je, das würde dann vermutlich dem von Benedikt 
angesprochenen Sharp Modul nahekommen.

Ich würde bei der Laufzeit bleiben. Kannst ja mal mit Retroflektoren 
(Katzenauge) anfangen, dann ist die Optik erstmal kein Problem. Aber 
wehe dir wenn du ne schwarze Wand anfokussieren willst. - wiebel

P.S. Mir fällt grade ein: Doppelte Laufzeit, ergo du kannst meine Werte 
von oben halbieren -> 16Mhz -> 9m Auflösung.

zyclop wrote:
> Ich will die dauer Messen, wie lange der Messimpuls vom Messgerät zum
> Ziel und wieder zurück benötigt. Dann will ich das ganze via
> Lichtgeschwindigkeits Formel zurückrechnen!

Mal ein bischen rechnen.
Licht legt pro Sekunde 300000 km zurück.
D.h. Für 600 Meter ist ein Lichpuls (hin und zurück)
1200 / 3000000000 Sekunden oder 0.0000004 Sekunden
unterwegs. Das sind 0.4 µs
Ist noch machbar

Aber: Wenn du eine Genauigkeit von sagen wir mal 3 Meter
haben willst, dann musst du diese 0.4 µS mit einer
Genauigkeit von 3 / 3000000000 = 0.000000001 Sekunden
also auf 1 Nano Sekunde genau messen. D.h. du musst
Schwingungen von 1Ghz auf 1 Schwingung genau zählen.

> Allerdings ist der
> Controller der das berechnen kann sehr teuer.

Das müsste doch auch mit einem dikreten Zähler gehen.
Du musst ihn nur auf 0 setzen. Starten und den Lichtpuls
abschicken. Wenn der Lichtpuls zurückkommt wird der Zähler
wieder gestoppt. Die Zeit vom Starten des Zählers bis der
Puls rausgeht ist konstant, ebenso die Zeit vom Empfang
des Pulses bis der Zähler tatsächlich auch steht. Diese
Zeiten können daher abgezogen werden.

Nur. So gut bin ich in HF Technik nicht, dass ich mich über
GHz drüberdraue.

Michael Waiblinger wrote:

> P.S. Mir fällt grade ein: Doppelte Laufzeit, ergo du kannst meine Werte
> von oben halbieren -> 16Mhz -> 9m Auflösung.

Irgendeiner von uns beiden hat sich da grauslich verrechnet.

@ zyclops:

Der Controller der (t/2)*c rechnen kann ist ziemlich teuer????
Wieviel bist du denn bereit zu zahlen, dann mach ich das für dich. ;)
selbst bei einer 2,35m Auflösung (ca. 64MHz) erledigt das eine simple 
8Bit Operation. Wie heisst den dieser ziemlich teure Controller?


Es könnte allenfalls ein Problem mit der Anschaltzeit der Laserdiode 
geben, das allerdings steht sicher im DB, und kann ja als Konstante mit 
abgezogen werden.

Ich würde auch erstmal mit einem sichtbaren Laser anfangen, sonst seh 
ich dich schon wild im Dunkeln tappen. Einen roten Leitlaser würde ich 
mir von wegen Justierung nicht zumuten.

P.S. Es wird ja auch eine Grund haben warum Vermessungen immer mit 
diesen Retroflektoren gemacht werden. Also erstmal klein mit sichtbarem 
Laser und Retroflektor anfangen, ausbauen kannst du das ja immer noch.

Michael Waiblinger wrote:
> selbst bei einer 2,35m Auflösung (ca. 64MHz)

Wo nimmst du die Zahlen her?
Wenn ich das nachrechne brauchst du für 3 Meter Genauigkeit
in der Lichtlaufzeit (1.5 Meter in der Distanz) eine 1Ghz
Schwingung, die du zählen musst.

Falk wrote:
> @  Karl heinz Buchegger (kbuchegg)
>
>>>Michael Waiblinger wrote:
>>> selbst bei einer 2,35m Auflösung (ca. 64MHz)
>
>>Wo nimmst du die Zahlen her?
>>Wenn ich das nachrechne brauchst du für 3 Meter Genauigkeit
>>in der Lichtlaufzeit (1.5 Meter in der Distanz) eine 1Ghz
>>Schwingung, die du zählen musst.
>
> ???
>
> Lichtgeschwindigeit in Luft ~300.000 km/s
> Macht ~30cm/ns
>
> -> 2,35m ~ 7,8ns ~ 128 MHz
>

Ich rechne für 3m so
300000 km/s  sind 300000000 m/s

   300000000   ....   1
           3   ....   x

   x = 3 / 300000000 = 0.000000001 Sekunden

Kehrwert davon = 1 Ghz

@Falk, @Michael
Habs gefunden. Ich hab hartnäckig immer eine 0 zuviel eingetippt.
100 Mhz für 1.5 Meter. Das ist ja gar nicht so schlimm.

Bleibt nur noch das Problem, den Lichtpuls im Empfangsteil
wiederzufinden.

Hi Leute,

gibt es programmierbare Delay Lines die im Picosekunden Bereich 
einstellbar sind ? Wenn ja und relativ kostengünstig dann könnte man 
doch eine Art PLL aufbauen. Ein Rechtecksignal moduliert den Laser, das 
empfangene Signal der Photodiode wird abhängig von der Entfernung immer 
par Nanosekunden zeitversetzt zu unserem Rechtecksignal ankommen. Wenn 
man nun dazwischen eine Delayline schaltet und diese so programmiert das 
beide Signale -> empfangenes und Referenz, synchron sind, dann habe ich 
doch über den Verzörgerungswert der Delayline meine Entfernung bestimmt, 
bzw. genauergesagt die Phasenverschiebung beider Signale. Nur die 
Delayline ist das Zeitkritische Element alle anderen Teile sind 
zeitunkritisch.

Gruß Hagen

Und nochwas, wenn man nun den durch die Delayline verzögerten 
Referenztakt zur Steuerung eines Synchronen Gleichrichters benutzt 
hinter dem ein Integrator sitz, so hat man auch eine digital 
einstellbare Verstärkung mit hohem SNR. Denn jetzt hängt es nur noch 
davon ab wie lange man eine Messung dauern lässt und die geringen 
Differenzen integrieren sich. Wenn die Spannung nach einem 
Integrationsprozess exakt 0 ergibt hat man die Delayline so eingestellt 
das beide Signale synchron sind. Da wir einen synchronen Grleichrichter 
nehmen und über zb. 100ms integrieren haben wir defakto eine Verstärkung 
mit sehr hohem SNR. Wenn nun noch das Rechtecksignal per Zufallsbitstrom 
kodiert wurde, zb. Manchester, haben wir eine hohe Störsicherheit, d.h. 
wir messen wirklich nur unseren modulierten Laserstrahl aus.

Im Grunde sowas hier http://cappels.org/dproj/dlmom/dlmom.html

Lockin Amplifier = synchroner Gleichrichter

Gruß Hagen

1.) OpAmp zur Verstärkung der Diode -> OPA380 
javascript:openreq('http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/f/0x9iaxjjj2wqxxrextjx6kgfgw7y.pdf';)
2.) sollte man danach noch einen Bandpass setzen.
3.) danach der Synchrone Gleichrichter und Integrator

der Integrator muß durch die CPU zurücksetzbar sein, normalerweise ein 
Kondesator im einfachsten Falle, ich würde aber wieder einen OpAmp 
nehmen mit manuelem Reset (der Kondensator im Feadbackpfad wird 
kurzgeschlossen).

Der Rest wird per Software in der CPU gemacht. Zb. Meßdauer beträgt 
100ms und der Laser wird mit einen Rechtecksignal moduliert das um die 
100Khz hat. Diese Signal ist aber ein Manchaster der durch einen 
Pseudozufälligen Bitstrom codiert wurde. Als PRNG bieten sich MLS an -> 
Maximum Length Sequencies. Das sind Linear Feedback Shift Register mit 
maximaler Länge. Diese besitzen eine sehr hohe Autokorrelation und 
geringe Kreuzkorrelation zu anderen Bitsequenzen. Sollte nun nach 100ms 
oder auch schon früher die Spannung im Integrator eine Schwelle 
überschritten haben so bricht man die Messung ab und startet neu aber 
mit einer anderen Verzögerung in der Delayline. Das macht man so lange 
bis der Intergrator nach 100ms eine Spannung von 0 liefert. Dann sind 
beide Signal über die Delayline synchronisiert und der Wert der 
Delayline in zb. Picosekunden gibt unseren Phasenversatz an. Bei 100ms 
und 100Khz messen wir also ~10000 mal eine Verzögerung von zb. 1ns und 
das wird integriert, ergo Verstärkungsfaktor von 10000.

Gruß Hagen

Shit der Link 
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/O/P/A/3/OPA380.shtml

Dürfte ich nochmal das Wort Katzenauge reinbringen.
Teste das erstmal mit so Einem, oder nochbesser einem einzelnen 
Retroflektor (vom Vermessungswesen, die runden Dinger die immer schwarz 
sind, weil man exakt seine eigene Pupille sieht)
Wenn du deinen Laser auf sowas richtest bekommst du auf einen 
Phototransistor der einfach nur neben deinem Laser ist einen 
superauswertbaren hellen Fleck, wenn du sichtbares Licht nimmst. Dann 
kannst du die Optik immer noch später nachrüsten, wenn's denn überhaupt 
funktioniert.

Im Ernst der wirft dir das als Strahl zurück, nahezu keine 
Streuung/Verlust.

Mal ne andere Idee, man könnte dem Laser doch ein Sinus aufmodulieren, 
und anschliessend einfach exakt diese Frequenz rausfiltern und den 
Phasenversatz messen, oder was haltet ihr davon? Wegen mir auch direkt 
ein Rechteck, das erschwert aber das filtern.

@kbuchegg: Ich bin ja froh das wir uns auf meine Werte einigen konnten. 
grins mit 1GHz hätte das wahrlich kein spass mehr gemacht.

@ hagen

Das klingt gut, aber ne Delay-line im picosekunden Bereich schießt etwas 
über das Ziel hinaus, das wäre eine Auflösung von 3mm da misst man ganz 
schön lange für 600m. Oder hab ich was falsch verstanden.

Die billigste Variante:
http://www.pages.drexel.edu/~twd25/webcam_laser_ranger.html

@andreas:

Jup das wäre simpel, wie ich aber schon vorhin gesagt habe, ware der 
Messbereich sehr eingeschränkt und man bräuchte für 600m eine sehr 
ordendliche Teleoptik. Wenn man ein Motorzoom einsetzt könnte man 
natürlich den Messbereich deutlich erweitern, aber dann wirds auch 
wieder ordendlich komplex. - wiebel

@zyclop:

Nein, webcams und die meisten anderen CCD chips haben eine erfreulich 
hohe Empfindlichkeit für IR. Halte mal dein Kamerahandy auf eine IR 
Fernbedienung.

Du könntest dann auch stumpf eine IR-Filterfolie vor die Linse setzten, 
was eine deutlich verbesserte SNR zur folge hätte.

@Michael:

>>Das klingt gut, aber ne Delay-line im picosekunden Bereich schießt etwas
>>über das Ziel hinaus, das wäre eine Auflösung von 3mm da misst man ganz
>>schön lange für 600m.

Ja das kann schon sein, es war auch nur ein Richtwert. Ich weis nicht so 
genau was es für Delaylines alles gibt und in welchen Bereichen sie ein 
Signal verzögern können, geschweige denn ob sie überhaupt digital 
einstellbar sind.

Einen Sinus zu modulieren ist unnötig und verkomplizert die Sache. Als 
synchronen Gleichrichter müsste man einen analogen Multiplizierer nehmen 
statt einfachen digitalen Schalter wie bei einem binärem Signal. Zudem 
bringt die kodierung dieses Signal mit einer MLS noch eine stärkeren 
SNR, dh. der Empfänger ist weitaus weniger empfindlich gegen Störungen, 
Streulicht usw.

Die Delayline dient nun ausschließlich dafür im 10ns Bereich noch 
genauer auflösen zu können. Denn die CPU kann für größere Abstände 
einfach das kodierte Rechtecksignal selber zweifach erzeugen. Also 
einmal zur Modulation des Lasers und einmal als Referenztakt für den 
synchronen Gleichrichter. Die Delayline ist dabei erstmal deaktiviert, 
sprich 0ps Verzögerung. Die CPU erzeugt beide Signale mit einer 
Phaseverschiebung > zb. 50ns. Die verbleibenden 50 ns Auflösungsfehler 
müsste dann die Delayline kompensieren.

Als MLS benutzt man nun eine die über die maximale Meßperiode gesehen 
Bits liefert. Zb. eine 16KBit MLS in Manchaster kodiert bei 128Khz 
ergäbe ca. 125 ms Meßzyklus ohne das sich die MLS Kodierung im Signal 
wiederholt. Nur wenn das gesendete und empfangen MLS kodierte Signal 
synchron sind ergibt sich im Integrator die höchste bzw. nierdrigste 
Spannnung.

Vorteil wäre auch das man mit mehreren solcher Geräten zum gleichen 
Zeitpunkt das selbe Objekt anvisieren könnte ohne das Fehlmessungen 
entstehen. Dazu müssen alle Geräte mit jeweils anderen MLS arbeiten.

Gruß Hagen

Ja, wie gesagt, Teleoptik, oder gar Zoom.

Arbeiten die Vector'en nicht mit Laufzeitmessung?
Ich halte es für etwas verfrüht, dein "Produkt" mit >9k€ Geräten von 
Leica zu vergleichen. :P

@hagen

Ok, so macht das Sinn, uC fürs grobe und dann Delayline (ich mag das 
Wort) zur feineren Auflösung. Könnte man auch schick ins Display 
bringen, wenn sich die Werte im bereich der Nachkommastellen erst 
langsam rauskristalisieren, Hollywood lässt grüssen. ;)
Ich weiss ich werf selbst mit viel zu vielen Abbkürzungen um mich aber 
was ist ein MLS?

@Zyclops:
war ja nur ein Scherz ;)
aber im Prinzip hast du Recht du kannst ja die Kamera an einem 
Feldstecher anbringen, dann kannst du das auch noch direkt anschauen, 
ach ne soll ja unbedingt IR werden. kannst ja mal schauen ob du nicht ne 
billige schrott digicam mit 4-fach optischem zoom ergattern kannst.

> Was ist MLS

MLS -> http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Length_Sequence

Bei Dallas Maxim gibts auch die Programmierbaren Delaylines.
http://para.maxim-ic.com/cache/en/results/30047.html

Zb. DS1021-25. Von 0.25ns bis 62.5ns arbeitet die Delayline mit 8 Bit 
Auflösung. Ab > 62.5ns der AVR zb. mit 16 Mhz getaktet, dann ist er aber 
während der Meßphase vollkommen ausgelastet mit der Erzeugung des 
modulierten Signales.

Gruß Hagen

Ich finde einen IR-Laser nicht so toll. Wegen der Augensicherheit muss 
man hierbei viel geringere Leistungen verwenden als im sichtbaren 
Bereich. Und wie soll man privat überprüfen, ob der Laser nun 
augensicher ist oder nicht?

Das Katzenauge ist eine gute Idee, aber je nach Strahlbreite muss man 
das auch erstmal treffen.

Markus

Klar treffen ist Pflicht, aber ich hoffe ja mal das Ding wird erstmal 
auf ein Stativ gepflanzt. Und wenn die Notwendigkeit eines IR-Lasers 
auch grade Fällt hilft das auch noch ungemein beim zielen.
Ich mag den Parallaxen ansatz irgendwie trotzdem nicht, Laufzeit 
erscheint mir sauberer und eine gleichmässige Auflösung über den 
gesamten Bereich, dank hagen ja soger mit 0,75m, ist auch was feines. 
Ich weiss vorhin hab ich's andersherum gesagt, aber egal.

@hagen, danke wieder was gelernt. Das kommt doch sicher aus der 
Radartechnik, Autokorrelation ist da ja eines der Zentralen Elemente. 
Radar braucht erstmal richtig Rechenpower, DSP-Cluster lassen grüssen. 
Da bin ich doch froh, dass wir's hier nur mit einem Punkt zu tun haben.

Warum meinst du das ? Was macht eine Kamera anders als eine IR-Diode ?

Du benötigst für die IR-Diode eine Optik mit unendlichem Fokus und 
bekommst eine "Kamera" mit 1 Pixel Auflösung, das reicht aus um einen 
Laserpunkt zu messen. Dafür hast du aber dann eine 
Ultra-High-Speed-Kamera denn die IR Diode schaffts im Nanosekunden 
Bereich.

Gruß Hagen

Also mit den Vorkenntnissen würde ich die Laufzeitmessung erst mal 
vergessen. Alleine einen Laser mit Pulsen im ns-Bereich anzusteuern ist 
schon ein größeres Unterfangen. Und kostengünstiger als die Billiglösung 
mit Kamera (die natürlich einige Nachteile hat) wird das schon gar 
nicht.

Ob das geht, kannst nur du uns beantworten, wenn du das aufbaust. Daher 
ja die Tipps, von wegen erstmal mit eflektor und rotem Licht, und 
später, wenn das läuft, mal den Retroflektor weglassen und die optik 
justieren, dann gaaanz vielleicht, wenns immernoch funktioniert, das 
ganze mit IR umsetzen.
Wenn du sofort auf eine beliebige Fläche mit IR gehst, würden meine 
prophetischen Fähigkeiten (die von Natur aus eher schlecht ausgeprägt 
sind) dir mit sehr hoher Sicherheit, die derbsten Niederlagen und harte 
Proben deiner Motiviationsfähigkeit, vorhersagen. Auf jeden Fall wüsch 
ich dir viel Spass dabei. ;)

>@hagen, danke wieder was gelernt. Das kommt doch sicher aus der
>Radartechnik, Autokorrelation ist da ja eines der Zentralen Elemente.
>Radar braucht erstmal richtig Rechenpower, DSP-Cluster lassen grüssen.
>Da bin ich doch froh, dass wir's hier nur mit einem Punkt zu tun haben.

Der Rechenpower ist relativ unwichtig, man benötigt keine DSPs. Es 
handelt sich zwar um die gleiche Theoretische Grundlage aber mit andere 
Anwendung. Beim Radar, oder wie bei meinen Experimenten Ultraschall, 
wird die komplette MLS gesendet und oversampled wieder auf 
Empfängerseite umgewandelt. Erst danach wird per DSP und einer FFT oder 
FHT (fast Hadamad Transformation) eine Kreuzkorrelation durchgeführt.

In unserem Falle brauchen wir das garnicht, da wir quasi Live und 
sequeintiell sofort das empfangene Signale "korrelieren" mit dem 
ausgesendeten Signal.

So gesehen wird eine Entfernunsmessung quasi aus vielen Einzelmessungen 
bestehen die sich in ihrem eingestellten Phasenversatz bei jeder 
Einzelmessung immer stärker an die vollkommene Synchronisation annähern. 
Wenn also bei der 1. Messung die Spanung am Integrator zu hoch ist, dann 
reduzeiren wir den Phasenversatz unseres Referenzsignales so lange bis 
Synchronität herrscht. Erst dann ist die komplette Messung fertig. Und 
das könnte zum Problem werden. Denn der "Reflexionsgrad" sollte während 
der gesamten Meßdauer konstant bleiben. Würde man zb. ein Fenster 
anvisieren dann entstehen Störungen weil zb. ein Mensch im Raum spricht 
und die Fensterscheibe sich bewegt also anders reflektiert. Das spricht 
gegen eine Meßmethode die sich quasi "herantastet" und mehrer 
Teilmessungen benötigt.

Gruß Hagen

Die erzielbare Reichweite hängt ab von
a) Ausgangsleistung des Lasers
b) Strahldivergez
c) Reflektanz des Zielobjektes
d) Eingangsverstärkung optisch (Linse) und elektronisch bzw. 
Rauschabstand
e) Signalverarbeitung (weißt Du was Oversampling ist usw.)

Die 600m sind sicher auch ohne Reflektor zu schaffen, aber ob Du das 
schaffst und ob das mit weniger als 10 Jahren arbeit zu machen ist kann 
man so einfach nicht sagen.

Markus

@Andreas:

>Also mit den Vorkenntnissen würde ich die Laufzeitmessung erst mal
>vergessen. Alleine einen Laser mit Pulsen im ns-Bereich anzusteuern ist
>schon ein größeres Unterfangen.

Das stimmt aber wir benötigen ja keine Impulse im Bereich von 
Nanosekunden. Das einzisgte was in diesem Bereich liegt ist der 
Signalversatz=Laufzeitunterschied des ausgesendeten zum referenzierten 
Signal.

Das eigentliche Signal könnte im KHz Bereich liegen. Es sollten nur die 
Flanken super sauber sein.

>aber noch ne Frage an Hagen, kannst du deinen Beitrag nochmal etwas
>editieren? Der ist etwas verwirrend geschrieben :)

Welchen Beitrag meinst du jetzt ?

Gruß Hagen

Ich meine aber auch das dies kein einfaches Projekt sein wird. Immerhin 
benötigt man auch die richtige Meßtechnik und die hat wohl kein Amateur.

Dabei ist es egal ob man die Laufzeit/Phasenmethode oder die 
Triangulierung benutzt. Alle obigen Verfahren arbeiten mit 
Triangulierung, egal ob mit Spiegel oder Kamera.

Ich würde mir ein preiswertes Gerät ersteigern und umbauen.

Gruß Hagen

Wenn du die Funktionalität brauchst, gebe ich hagen auf ganzer Linie 
recht, 250,- klingt auch nicht unfreundlich für die Technik.
Wenn du aber nur basteln möchtest würde ich schon mit der Laufzeit 
rumspielen, ein 2-Kanal-Oszilloskop (>20MHz) wäre aber schon eher das 
unterste Minimum was du an Equipment brauchst, und eine lange 
Teststrecke da  das wohl einfacher wird im >100m Bereich die 
Phasenverschiebung zu erkennen. Solltest du lediglich ein Multimeter und 
einen Lötkolben besitzen kauf dir entweder das Equipment, gleich das 
Messgerät oder leg's als nette Idee für die Zukunft (wenn alles besser 
ist) zu den Akten. Oder bau das mit der Kamera für <10m auf, das fände 
ich auch schon witzig und es erfordert nicht soviel high tech.

Wenn mich jetzt der Hafer stechen würde, würde ich einfach einen AVR mit 
16MHz nehmen und einfach mal einen Puls (unkodiert einfach einmal an) 
auf den Retroflektor scheuchen, das ranze mit nem Photoransistor (in 
einem tiefen Rohr) wieder Auffangen vertärken, Schmitt-Triggern und 
einfach mal schauen ob ich über blosses Rauschen rauskomm, und mich 
falls das klappt dann über besagte 9m Auflösung freuen, und das Ganze 
wieder in die Ecke legen.

@zyclop:

Eine Kamera besteht im Grunde aus nichts anderem als viele solcher 
Dioden nebeneinander als 2D Fläche. Da du aber nur 1 Punkt ausmessen 
möchtest, per Laufzeitmessung, würde eine Kamera mit 1 Pixel auflösung 
auch ausreichend sein. Wichtig ist nur das die Sichtachse der Optik 
immer exakt zum Laserstrahl ausgerichtet ist und unendlichen Fokus 
besitzt. Dh. die Optik sieht exakt entlang dem Laserstrahl mit 
unendlicher Tiefenschärfe.

Vielleicht wäre es auch gut wenn du mal ein bischen über Optik anliest. 
Zumindestens Fokus, unendlicher Fokus und Tiefenschärfe.

Gruß Hagen

Wie? was? hab ich was verpasst? Wann wollte den jemand die Kamera zur 
Laufzeitmessung verwenden? Mit 25fps wäre das ja auch zu drollig.
Die Photodiode zur Laufzeitmessung sollte man, im Gegensatz zu allen 
Parallaxenmethoden, so nahe wie möglich an den Laser bringen, was 
natürlich wieder die Baugrösse begünstigt.

> Laufzeitmethode als Herausforderung...

sehr große Herausforderung, ich selber würde es mir nicht so einfach 
zutrauen. Timingkritisch sind

Delayline und Signalaufbereitung der IR Diode mit OpAmp Verstärker, 
Bandpass und synchroner Gleichrichter. Integrator und Signalmodulation 
sind unkritsich. Die Signalmodulation kann erstmal vereinfacht werden, 
also reines Rechteck. Später kann zur Verbesserung das Signal kodiert 
werden um den SNR um par db anzuheben.

Schau dir dochmal den Link an

http://cappels.org/dproj/dlmom/dlmom.html
http://www.cappels.org/dproj/selflocksyncdet/Synchronous_Detector.html

Da gehts esentiell um die gleiche Technik. Nur statt Widerstände in 
Milliohm wollen wir eine Zeitverzögerung messen. Im zweiten Link geht um 
die Synchronisierung eines IR Senders mit einem IR Empfänger, dh. beide 
CPUs synchronisieren ihren CPU-Takt ganz exakt. Zur Synchronisierung 
wurde der 7 Bit Barker Code benutzt, das ist defakto eine sehr sehr 
kurze MLS. Statt nun zwei getrennte Geräte zu synchronisieren wollen wir 
zwei Signale synchronisieren das die selbe CPU erzeugt und daraus 
digital eine Zahl für den Phasenversatz ermitteln, was der Entfernung 
entspräche.

Gruß Hagen

Ich hätte zur Laufzeitmessung das Signal auf einen A/D-Wandler (50MSPS) 
geführt und in einem RAM gespeichert. Damit kann man dann Oversampling 
zur Verbesserung des SNR machen und man kann die Pulsform in Software 
interpolieren und damit höhere Genauigkeit erzielen.

Markus

>Wie? was? hab ich was verpasst? Wann wollte den jemand die Kamera zur
>Laufzeitmessung verwenden?

Keiner ;) Es geht nur darum das eine IR Diode mit Optik defakto eine 
Kamera mit 1 Pixel Auflösung darstellt und ergo: ausreichend für eine 
Laufzeitmessun ist, und ergo: keinen Reflektor benötigt da es die Kamera 
ja auch nicht mit Reflektoren arbeitet um Bilder machen zu können.

Die IR Diode wird
1.) viel genauer sein, da sie empfinlicher ist als die Sensoren der 
Kamera
2.) wesentlich schneller Signale aufnehmen könne da eine Kamera mit 
maximal 100 Bilder/sec arbeiten muß
3.) in einem ganz anderen Lichtspektrum arbeiten kann
4.) eine um vieles größere Lichempfindliche Fläche besitzt als 1 Pixel 
einer Kamera

Für die Laufzeitmethode benötigt man meiner Menung nach also nur eine 
Diode, Optik und keinen Reflektor. Letzeres ist höchtesns ein Hilfmittel 
zu Testen falls die Verstärkerhardware+Diode es nicht schafft.

Gruß Hagen

Achso, nur als Vergleich wegen der Optik, is klar. Dann bin ich ja 
beruhigt. Ist Die Optik die da standardmässig dabei ist, gut genug?

Hab gerade in einem anderen Thread das hier gefunden:

http://www.acam.de/index.php?id=18

Keinen Ahnung was das kann/kostet. Sieht aber eigentlich genau nach dem 
aus was du hier haben möchtest.

Das Stichwort "Kerr-Zelle" ist noch nicht gefallen, ein "Lichtschalter", 
mit Schaltzeiten, dass man quasi ein paar Zentimeter lange Lichtstücke 
aussenden kann. Wikipedia liefert wenig, Google findet einige 
Literaturstellen. Damit könnte man den Laser Lichtimpulse senden lassen.

Du hast recht der Thread ist lang genug, und abgesehen von den 
Favoriten, Parallaxe und vor allem eben Laufzeit, auch schon ganz andere 
Möglichkeiten zu besprechen (Morgenstern). Lies es lohnt sich. ;) 
-wiebel

@zyclops
Ich glaube das kannst du mit einem Strahlteiler (Halbtransparenter 
Spiegel) und einem nicht sooo kleinen LED-Display ganz gut machen.