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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsbestimmung im Zimmer


Autor: Fritzi (Gast)
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Hallo,

wie kann ich, auf relativ simple Weise die Position eines Spielzeugautos 
in einem Zimmer bestimmen? Genauigkeit sollte 1cm sein. Das Auto bewegt 
sich nur auf dem Fussboden, also ist "nur" eine 2-dimensionale 
Bestimmung nötig. Hat jemand eine Idee, wie man dies kostengünstig 
realisieren kann?

Danke...

Autor: Ganymed (Gast)
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Mit einem Gliedermaßstab

(kleiner Scherz)

Ultraschall währe mein Tipp

Autor: Gast (Gast)
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Den Fußboden mit eindeutigen Mustern bedrucken und dann Kamera auf das 
Auto.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Maussensor.

Autor: Der Forenclown (Gast)
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> Auf relativ simple Weise die Position eines Spielzeugautos
> in einem Zimmer bestimmen? Genauigkeit sollte 1cm sein.

Mit dem Zollstock messen. Oder mit einer Knotenschnur.

Autor: PJ (Gast)
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Soll die Messung im Auto erfolgen oder von einer Auto-externen 
Messapparatur (z.B. Kamera) durchgeführt werden?

Welche Störfaktoren (Tischbeine, spielende Kinder, laufenden 
Meerschweinchen, Kollegen, andere Wettbewerbsteilnehmer) treten auf?

Autor: Fritzi (Gast)
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@PJ
Die Daten brauche ich in einem Gerät (z.B. PC), das irgendwo in der 
Mitte des Zimmers stehen kann. Im Auto kann Elektronik sein, wenn 
erforderlich.

Es wird immer direkte Sichtverbindung zum PC sein. Es wird keine 
Hindernisse geben. Wenn es aber auch mit Hindernissen funktioniert, wäre 
es auch schön.

Autor: Fritzi (Gast)
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@Gast
Sorry, aber ich kann das Wohnzimmer oder Kinderzimmer nicht mit einem 
neuen Teppich auslegen

@Travel Rec.
geht leider nicht, da das Auto auch mal hochgehoben und versetzt wird

Autor: PJ (Gast)
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Dann nimm doch eine gut fixierte Kamera.
Deren Pixel kannst Du einmal vermessen.
Alles, was feststeht, per Software ausblenden.
Wenn das Auto eine Farbe hat, die in der interessierenden Umgebung nicht 
vorkommt, wäre die Auswertung einfacher.
(Lichtverhältnisse?)

Autor: PJ (Gast)
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Evtl. könnte man eine blinkende LED ins Auto setzen, um es per Software 
leichter zu erkennen.

Evtl. IR-LED, und vor die Kamera ein entsprechender Filter, der nur IR 
durchlässt.

Autor: Fritzi (Gast)
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@PJ
Das ganze soll quasi mobil sein. Ich möchte das kurz aufbauen und los 
gehts. Stundenlange Einrichtungsarbeiten möchte ich nicht haben. 
Außerdme habe ich so meine Bedenken, ob diese Methode wirklich so genau 
werden könnte.

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
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"GPS für arme Leute"

in allen 4 Ecken des Zimmers eine "Funkbake" welche 
Zeitnormal-Information mindestens der Güte 1/10^10 sek liefert.

Dann im Auto ein getunten GPS-Chip einbauen, welcher derartig hohe 
Auflösung kann.

Aus den Laufzeitunterschieden der einkommenden Signale kannst du dann 
deine Position im Raum auf 1 cm genau bestimmen ;-)


--> wer mag mal die notwendigen Frequenzen und laufzeiten ausrechnen?

Autor: PJ (Gast)
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Wenn es mobil sein soll, dann baue Dir noch einen Kalibrierrahmen mit 
z.B. 1x1 m, in dessen Ecken sich blinkende LEDs befinden (evtl. ein 
Grid, um auch Linsenverzerrungen besser erkennen zu können).
Den legst Du dann auf das Spielfeld, und die Software rechnet daraus die 
Positionen aller Bildpixel aus.

Das kann alles sehr schnell gehen, und das Bauen mit Standardteilen ist 
auch einfach. Da braucht man nicht mal einen µC.

Bei anderen Lösungen muss wahrscheinlich auch erstmal kalibriert werden, 
wenn der Aufbau sich ändert.

Der Hauptaufwand ist natürlich die Programmierung der PC-Software.

Autor: PJ (Gast)
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Eine Alternative wäre vielleicht ein Ultraschallsender im Auto, der 
regelmäßig einen Bip sendet, und drei Empfänger mit bekanntem Abstand. 
Mit den Ankunftsunterschieden der Bips kann man dann wohl eine Peilung 
rechnen.

(Ist vielleicht nicht haustierfreundlich.)

Autor: Hans Wurst (hans_wurst)
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1 cm Genauigkeit ist eine ganz schön hohe Anforderung.

Wenn du es einfach haben möchtest, finde ich die Lösungen mit der Kamera 
doch recht oversized. Die Position über die Laufzeiten eines Funkmodules 
stellen der Hardware zu hohe Anforderungen, das diese 
Laufzeitunterschiede im Zimmer nur sehr, sehr gering sind.

Für eine ähnliche Anwendung spiele ich mit dem Gedanken das ganze über 
Beschleunigungssensoren zu errechnen. Beschleunigt das Fahrzeug, fährt 
es los... Messe ich dann die Zeit bis es abbremst, weiß ich wie weit es 
gefahren ist. Ob es tatsächlich umsetzbar ist kann ich dir (noch) nicht 
sagen, aber vielleicht wäre dies ein weiterer Ansatz für dich?

Autor: hans (Gast)
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Es geht mit IR.

Du brauchst einen Messstab (z.B. 1 m lang) mit je einem
drehbaren Photowiderstand (mit Optik)an den Enden. Der
Drehwinkel bzgl. des Stabes muß dabei genau gemessen/angefahren
werden.

Das Auto sendet ein Dauerlicht. Beide Sensoren suchen/verfolgen
den Sender und bestimmen den Winkel für die max. Erkennung.

Aus den 2 Winkeln und der Stablänge kann die Position zum Stab
errechnet werden.

Nur wenn das Auto mit den sensoren auf einer Linie ist geht es nicht.

Die Genauigkeit evtl. mit Schrittmotor/Getriebe anpassen, mit
Stablänge variiren.


gruß hans

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Der Forenclown schrieb:
>> Auf relativ simple Weise die Position eines Spielzeugautos
>> in einem Zimmer bestimmen? Genauigkeit sollte 1cm sein.
> Mit dem Zollstock messen. Oder mit einer Knotenschnur.

You made my day!

Und der Ersteller des Threads sollte sich so einen Beitrag zu Herzen 
nehmen, es fehlen praktisch alle relevanten Daten im ersten Thread.
Die Lösung entspricht somit genau der geforderten Aufgabe.

Autor: Blackbird (Gast)
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Die Idee von PJ ist schon ganz praktikabel. Ich würde sie noch durch 
eine (IR-)Diode im Auto ergänzen. Zuerst ein (IR-)Blitz (an die Decke) 
und danach einen Ultraschall-Beep. 3 feststehende Empfänger, deren 
Position man einmal kalibrieren muß, erkennen den Blitz und messen die 
Laufzeit bis zum Eintreffen des Beep. Der Rest ist Mathematik.

Ist der Beep noch mit einer Kennung moduliert, kann die Position von 
mehreren Objekten ermittelt werden.

Blackbird

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Wie groß ist das zu befahrende Areal?
Bestünde die Möglichkeit einen "Teppich" auszulegen? Dieser Teppich 
besteht aus einem Kreuzgitter aus Kupferleitungen. Das Auto fährt mit 
einer Spule über den Teppich und induziert ein Signal.
Nun kann dieses Signal an den X- und Y-Leitungen gemessen werden 
(Multiplexer). Dort wo es am stärksten ankommt, steht das Auto.

So ähnlich funktionieren auch Digitalisier-Tablets.

Christian

Autor: Holger (Gast)
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Nimm doch aus einer WII aus dem Handteil die Kamera.
In der Zimmermitte unter der Decke aufhängen.
Vorteil dieser Kamera ist sie liefert schon Positionsdaten.

Wird alles von Wolfgang Rudolf im CC2 erklärt.

Code gibt es schon in C auf deren Download-Seite für den
ATmega88.

Mußt nur ein bischen suchen.

mfg.

Holger

Autor: Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite
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Unter folgendem Link findest du eine Lösung auf Ultraschall-Basis:

http://jufo.grundeis.net/gps/files/roboterprojekt.2002.pdf

Eine Auflösung von 1cm war damit problemlos möglich. Solltest du noch 
Fragen dazu haben kannst du mir gerne eine Mail schreiben...

mfg, reiner

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Nicht schlecht gemacht, sowohl von der Elektronik als auch der 
Programmierung.

Autor: Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite
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Danke, :)

ich denke, man kann das Ganze durch den Einsatz von uControllern oder 
FPGAs nochmal deutlich vereinfachen... 2002 waren wir da aber noch nicht 
so firm drin...

gruß, reiner

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Für eine ähnliche Anwendung spiele ich mit dem Gedanken das ganze über
> Beschleunigungssensoren zu errechnen. Beschleunigt das Fahrzeug, fährt
> es los... Messe ich dann die Zeit bis es abbremst, weiß ich wie weit es
> gefahren ist. Ob es tatsächlich umsetzbar ist kann ich dir (noch) nicht
> sagen, aber vielleicht wäre dies ein weiterer Ansatz für dich?

Die Mühe kannst Du Dir sparen. Das funktioniert nicht.

Die Beschleunigungsdaten mußt Du zweimal integrieren, um zu den Wegdaten 
zu gelangen. Ein winziger Offset-Fehler führt zu einem beschleunigt 
größer werdenden Fehler für die Position, die Du ohne Referenz nicht 
ausgleichen kannst.

Beschleunigungssensoren eignen sich hingegen gut zur Detektion eines 
Aufpralls oder zur Neigungsmessung (Winkel gegen die Erdnormale).

Ultraschallmessungen funktionieren und werden in verschiedenen 
Roboteranwendungen eingesetzt. Wichtig ist hierbei, daß eine 
Sichtverbindung zu den Referenzbaken gegeben ist.


Gruß,
  Michael

Autor: Hans Wurst (hans_wurst)
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@Michael Lenz:
Ok, danke für den Hinweis.

Autor: Martin (Gast)
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... Neigungsmessung (Winkel gegen die Erdnormale) ...


@Michael

Welche Genauigkeit in Grad ist mit einem Beschleunigungssensor zu 
erreichen?

Autor: Harald (Gast)
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Bestimmt nicht supergünstig, soll aber eine Positionsbestimmung in der 
2D-Ebene ermöglichen:

http://www.nanotron.com/EN/PR_nL_AVR_module.php

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