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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsbestimmung


Autor: kows (Gast)
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hallo,

ich habe einen Raum, de max 5x6 Meter groß ist. So jetzt muss ich von 
mehreren Kugeln die relative oder absolute Position bestimmen in 
3d(x,y,z) und das ganze möglichst im Milimeterbereich. Wie könnte man 
sowas am besten umsetzen? Achja es können Personen oder Gegenstände im 
raum stehen, somit würde Ultraschall nich in Frage kommen, da es dann 
abgeschwächt wird, wenn man 4 Sensoren in jeder Ecke hat ...

MfG

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wie sind denn die Kugln beschaffen?

Autor: kows (Gast)
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das kann egal sein, das können ja Sensoren sein ;)

Also die wichigste Bedienung ist, dass man auf millimeter genau die 
Position bestimmen kann, von mehreren Kugeln. Woras die Kugeln sind, ist 
egal.

MfG

Autor: Karl Zeilhofer (griffin27)
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Ich nehme mal an deine Kugeln sind fiktive Objekte aus Luft, die von der 
Umgebung nicht zu unterscheiden sind....
Soviel zu "Woraus die Kugeln sind, ist egal!"

Autor: Nogger (Gast)
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z.B. über Triangulation:
An jeder Kugel eine LED, welcher mit einer bestimmten Frequenz 
angesteuert wird. dann an 3 Punkten das Licht empfangen und so über die 
Laufwege die Position errechnen.
Durch die verschiedenen Frequenzen kannst du rückschließen, von welcher 
LED das Licht kommt.
Oder einfacher:
Jede LED nur zu bestimmten Zeiten einschalten, sodass zu keinem 
Zeitpunkt mehrere Leuchten und du immer nur ein Signal empfängst. Durch 
eine entsprechend kurze Pulsdauer kannst du so auch in kurzen Zeiten 
Positionsänderungen erkennen

Autor: kows (Gast)
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Ja, aber wass, wenn sich die Kugel zu der anderen Seite dreht?
Die meisten LEDs haben ja nur kleinen Winkel ... Oder wie meinst du das 
mit LEDs?

MfG

Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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Hallo,

hätte eine Kamera an der Decke in der Mitte des Raumes immer freie Sicht 
auf deine Kugeln? Bei 6 Meter Länge und einer Kameraauflösung von z.B. 
1024 Pixel in einer Richtung kämest du auf eine Messgenauigkeit von ca 6 
mm.

Wenn die Kugeln jetzt noch aus durchscheinendem Material bestehen und 
sich blinkende IR-LEDs im Inneren befinden, sollte das machbar sein ...

Noch eine andere Idee: Wenn du etwas am Fußboden (oder wenigstens unterm 
Teppich) machen darfst (Kabelschleifen verlegen, ählich einer 
Fußbodenheizung), dann geht da auch was! Mach dich mal vertraut damit, 
wie ein Grafik-Tablett funktioniert ... damit erreicht man durch 
Interpolation Messauflösungen, die bis zum hundertfachen feiner sind, 
als die Abstände der Leiterschleifen.

Frank

Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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> ... dann an 3 Punkten das Licht empfangen und so über die
> Laufwege die Position errechnen.

Das kann'ste vergessen. Bei den par Metern ergeben sich Laufzeiten im 
Pico-Sekunden-Bereich. Mit LEDs und bezahlbaren Empfängern ist das 
völlig aussichtslos ...

Frank

Autor: Dennis (Gast)
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> "Pico-Sekunden-Bereich"

10ns für 3 Meter - Aber die Messgenauigkeit muss im Pikosekundenbereich 
sein (10 ps entsprechen 3mm).

Autor: Günther Grundböck (grundy)
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also ich hab mit einem meiner lehrer gerade so ein projekt laufen, wir 
benutzen tischtennisbälle die innen von einer 1W-IR led beleuchtet 
werden (gibts bei farnell um ca 10€), strahlen fast 360 grad ab.
als empfänger benutzen wir ein array aus nintendo wiimotes. jede trackt 
bis zu 4 der bälle, zur zeit haben wir nur 5 wiimotes von denen wir die 
daten sammeln, das system lässt sich aber beliebig erweitern, 
theoretisch auch beliebig genau wenn man den wiimotes eine andere 
objektivlinse einbaut
die 4 bälle sind  bei uns die ecken eines tetraeders der an einer kamera 
befestigt wird und somit wird ihre position in der greenbox erfasst.
die sensoren die in der wiimote verbaut sind gibts auch einzeln, haben 
eine serielle schnittstelle und geben bis zu 200 samples / sekunde her. 
die verzögerung haben wir noch nicht gemessen aber die dürfte sehr 
gering sein.
gibt auch schon einiges dazu im internet, mit den wiimotes lässt sich 
viel basteln, ich denke zb auch an einen 3d scanner: der zu erfassende 
gegenstand wird zb mit einem laserpointer "abgeleuchtet", die wiimotes 
zeichnen die position des punktes auf. hat sicher auch schon jemand so 
oder ähnlich gebaut :-)

Autor: Peppo (Gast)
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Mit einem waycon-Laser-Sensor den Raum abscannen. Damit erhälst Du für 
ca. 1000 EURO die Positionen auf ca. 1mm genau.

Autor: Günther Grundböck (grundy)
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btw kowa: wie schnell bzw wie oft (pro sekunde?) willst du die position 
erfassen?

Autor: Mr. Trigger (Gast)
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>Achja es können Personen oder Gegenstände im
>raum stehen, somit würde Ultraschall nich in Frage kommen

Und warum? Dem Ultraschall ist dies Egal. Es wird immer das erste 
(direkte) Signal ausgewertet, egal ab eine Refexion (Gegenstand oder 
Person) ein stärkeres Signal liefert. Du hörst ja auch Musik, obwohl 
eine Person oder Gegenstände im Zimmer sind...


Hier nochmal, was ich schon in einem anderen Beitrag beschrieben habe:

Beitrag "Controller Synchronisation über FBAS-Signal"

Beitrag "Synchronisation über Funk"

Folgende Lösung wurde realisiert:

Im Raum wurden 4 Ultraschall-Sender installiert (in jeder Ecke einer).
Diese sind über eine Leitung synchronisiert.

Sender 1 (X1/Y1/Z1):
Sendet alle 02, 12, 22, 32, 42 und 52 Sekunden jeder Minute einen
Impuls.

Sender 2 (X2/Y2/Z2):
Sendet alle 04, 14, 24, 34, 44 und 54 Sekunden jeder Minute einen
Impuls.

Sender 3 (X3/Y3/Z3):
Sendet alle 06, 16, 26, 36, 46 und 56 Sekunden jeder Minute einen
Impuls.

Sender 4 (X4/Y4/Z4):
Sendet alle 08, 18, 28, 38, 48 und 58 Sekunden jeder Minute einen
Impuls.


Der autonome Roboter kennt die Koordinaten der Sender 1..4 und hat einen
Ultraschall-Empfänger. Aufgrund der Laufzeiten errechnet sich der
Roboter  alle 10 Sekunden seine Position neu (Koordinaten: Xr/Yr/Zr),
und dies mit einer Genaugigkeit von +/- 5mm. Die ganze Berechnung wurde
in Integer-Format realisiert und ist verdammt schnell...

Autor: kows (Gast)
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Am liebsten wäre mir eine Implementierung mit Microcontrollern ... Ich 
denke minimum sollte es 30Samples/Sekunde haben ;) An Infrarotkamera und 
Infrarot sender dachte ich auch, aber mit Microcontrollern kann man das 
ja schlecht auswerten ...

MfG

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