Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensor Genauigkeit


von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Hallo.
Folgendes Problem.
Möchte die Position eines frei im Raum beweglichen Punktes messen.

Mithilfe eines Beschleunigungssensors kann man ja durch zweifache 
Integration den Weg berechnen den der Punkt zurückgelegt hat.

Ausgansproblem: Punkt befindet sich an Startposition. Programm startet 
und berechnet den zurückgelegten Weg. Sobald die Strecke x 
(Größenordnung 1-5m) zurückgelegt wurde soll das Programm dies anzeigen.

Ich habe eine C-Control und könnte mich da auf alle Fälle wieder 
einarbeiten.

Meine Frage ist nur:
Schaffe ich es das beschriebene Problem mit einem billigen 3-Achs 
Beschleunigungssensor (zB http://www.ebay.de/itm/200696972721) zu lösen 
wobei der Zielpunkt der Strecke mit einer Genauigleit von 1-3% erreicht 
werden soll? Oder ist der Sensor dafür zu ungenau?

Alles andere also Berechnungen und Programmierungen sollte ich 
hinbekommen.

Vielen Dank

Gruß

Thomas

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Schaffe ich es das beschriebene Problem mit einem billigen 3-Achs
> Beschleunigungssensor (zB http://www.ebay.de/itm/200696972721) zu lösen
> wobei der Zielpunkt der Strecke mit einer Genauigleit von 1-3% erreicht
> werden soll?
Nein

Thomas schrieb:
> Oder ist der Sensor dafür zu ungenau?
Ja

Jeder absolute Fehler wird doppelt aufintegriert.
Nimm als Beispiel eine einfache geradliniege Bewegung von Punkt a nach 
b, rechne 2 mal einen Fall wie du ihn dir vorstellst durch, einmal mit 
der unteren Fehlerschranke des Sensors und einmal mit der oberen.
Dann siehst du selbst wie groß deine Abweichung wird.

von tip (Gast)


Lesenswert?

> Oder ist der Sensor dafür zu ungenau?

Das hängt auch stark von Vibrationen (Filtern nötig) ab. Eine sehr gut 
gelagerte Bewegung wird besser gehen. Zusätzlich spielt auch die 
Beschleunigung eine wesentliche Rolle. Wenn das Ding nur mit 1mg 
beschleunigt wird kaum was gescheites zu messen sein.

Zur Genauigkeit: Typische Auflösung liegt bei 1mg. Der Offset(temp. 
Abhängig) bei etwa +-20mg. Hinzu kommt das Rauschen.

--> da musst du mal ins Datenblatt gucken

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

ich gehe dabei von menschlichen Bewegungen aus. Allerdings soll der 
Sensor an einem Gartengerät mit Verbrennungsmotor angebaut werden. Dann 
wird's wohl eher nichts wegen den starken Vibrationen. :-(

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Zudem muss der Sensor immer absolut senkrecht gehalten werden.

Dein 3 Achs Sensor misst nämlich IMMER eine Beschleunigung: Die 
Erdbeschleunigung.

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> ich gehe dabei von menschlichen Bewegungen aus. Allerdings soll der
> Sensor an einem Gartengerät mit Verbrennungsmotor angebaut werden. Dann
> wird's wohl eher nichts wegen den starken Vibrationen. :-(

Vergiss es.
Ohne komplette Inertial Unit wird das nichts. Und selbst dann sind 1% 
eher Wunschdenken.

von Olof G. (ole)


Lesenswert?

Moin,

ein weiteres, fast unlösbares Problem dürfe die Gravitation darstellen.

Je nachdem, wie sich dein Teil im Raum orientiert, hast du auf den drei 
Achsen ein Gemisch aus der Beschleunigung die das Teil durch dich 
erfährt und der Erdbeschleunigung.

Du bräuchtest also noch etwas, was dir den absoluten Winkel um die drei 
Achsen im Raum meldet. (Gyroskop)

Viele Grüße

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> ich gehe dabei von menschlichen Bewegungen aus. Allerdings soll der
> Sensor an einem Gartengerät mit Verbrennungsmotor angebaut werden.

Aha der nächste 'autonome' Mähroboter?

von tip (Gast)


Lesenswert?

> Du bräuchtest also noch etwas, was dir den absoluten Winkel um die drei
> Achsen im Raum meldet.

Richtig. Und die Gyroskope werden einen Integralwert liefern, der 
seinerseits wieder wegdriftet. Ich kann mir nicht vorstellen, dass ein 
virbierender und wackelnder Mäher bei 5 Metern Entfernung noch auf 
wenige cm genau ortbar ist.

Staubsaugerroboter orientieren sich mit Hilfe von Lichtsensoren und 
Kameras.

Eine Möglichkeit bestünde darin an den Rädern des Mähers Winkelencoder 
anzubringen und dadurch den Weg zu bestimmen. Solange die Räder nicht 
durchdrehen, sollte das die genaueste Möglichkeit sein.

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

tip schrieb:

> Eine Möglichkeit bestünde darin an den Rädern des Mähers Winkelencoder
> anzubringen und dadurch den Weg zu bestimmen. Solange die Räder nicht
> durchdrehen, sollte das die genaueste Möglichkeit sein.

Das Problem sehe ich in der Annahme: solange die Räder nicht durchdrehen 
oder anderweitig Schlupf haben (seitliches Abrutschen in eine Grube, und 
wenn es nur ein Maulwurfshügel ist).

Meine Meinung: Nur mit Bordmitteln ohne externe Referenz ist das nicht 
zu machen.

5 Meter könnte man vielleicht noch mit mehreren Infrarotbaken und 
Triangulierung schaffen. 1%-3% ist natürlich schon heftig wenig.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

DGPS
Oder wie beim Roboterfussball farbige Feldbegrenzungsbaken, die ein 
Rotationsscanner erkennt und anhand der Winkelinformation per 
Trigonometrie seine Position berechnet.
Edit: Ist aber draussen im Freien schon wieder ziemlich schwierig.

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

Drehbaren Linienlaser und Kamera die um einen bekannten Winkel versetzt 
sind.

von Purzel H. (hacky)


Lesenswert?

Man kann dem Sensor moeglicherweise helfen indem man den Integrator 
nullt wenn man weiss, dass er die Position resp die Geschwindigkeit 
nicht aendert.

von Sebastian Hepp (Gast)


Lesenswert?

Wenn sonst nichts und niemand dort ist, nimm doch einfach 2 Seile, die 
sich selbstständig einziehen und somit immer gespannt sind. Je ein Ende 
von diesen an den Roboter und eines an 2 Ecken der selben Kante des 
Bereichs. Jetzt musst du nur noch die Länge dieser messen und hast 
ziemlich genau die Position.

von Christian S. (roque)


Lesenswert?

Hallo,

habe ein ähnliches Projekt. Möchte einen Sensor (z.B. MPU6000 sensor 
board in Verbindung mit UC03 Xplained board, wodurch ich Daten vom DMP 
erhalten könnte) aus einer initialen Position heraus in einem Bereich 
von 1-4 Metern bewegen, ablegen und anschließend die neue Position 
relativ zur Ausgangsposition bestimmen. Der Sensor wird nach jeder 
Messung wieder in seine Ausgangsposition gebracht.
Ist bei dieser Anwendung und der verwendeten Hardware eine Abweichung 
von nicht mehr als 1-2 cm realistisch?

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Der MPU6000 hat doch schon alles was du brauchst am Chip (und so wie es 
aussieht auch gleich noch eine Prozessor, der dir die meiste Arbeit 
schon abnimmt.)

Hol dir das Datenblatt, studier die technischen Daten, sieh nach, welche 
Werte du vom Sensor bekommst und dann mach ein bischen Mathe um zu 
entscheiden, ob dir das für deine Anforderungen reicht.

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


Lesenswert?

Christian S. schrieb:
> Ist bei dieser Anwendung und der verwendeten Hardware eine Abweichung
> von nicht mehr als 1-2 cm realistisch?

Nein.

Gruss

MIchael

von Christian S. (roque)


Lesenswert?

Danke.

Schade, hatte mir erhofft etwas Motivierendes zu hören.

Werde dennoch untersuchen welche Genaugikeit ich erreichen kann.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.