Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Modellauto das Laserpunkt auf dem Boden verfolgt


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von Valentin K. (vjk)


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Guten Tag,

Für ein Schulprojekt der technischen Berufsmatura (Schweiz) möchte ich 
und zwei Mitschüler ein Modellauto bauen, dass einen Laserpunkt am Boden 
verfolgt. Wenn man mit einem Laserpointer  ca. 5-20 cm vom Auto entfernt 
auf den Boden zündet, soll das Auto den Punkt erkennen, steuern und 
schlussendlich das Ziel verfolgen

Nun zu meinen Fragen

1) Wie kann der Laserpunkt am Boden erkannt werden ? ist dies über eine 
spezielle Photodiode möglich ? einen Farbsensor ? oder muss/kann man 
etwas im Bereich des Infrarot machen ?

2) Mit was sollte man die Steuerung programmieren ? Wir haben Logo von 
Siemens und Atmel AVR in betracht gezogen. Logo hat den Nachteil das es 
eigentlich für industrielle Zwecke gebraucht wird. Jedoch hat von uns 
bereits jemand Erfahrungen mit der Programmierung von Logo. AVR würde 
ich dann mit C Programmieren, weil ich da einige Grundkentnisse habe.

Ich danke euch schon im Voraus für die Antworten :)

von Bastler (Gast)


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AVR klingt gut für soetwas.

Mann kan soetwas mit einer Kammerea und Bildverarbeitung machen aber das 
schaft wahrscheinlich der AVR nicht alleine.

Ein parr Fotodioden um das Auto verteilt und den Laser oszillieren 
lassen könnte ein Tipp sein.

von Oliver (Gast)


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Du musst ja nicht nur erkennen, ob da überhaupt ein Laserpunkt irgendwo 
vor dem Auto auf dem Boden ist, sondern auch noch dessen Richtung und 
evt. Entfernung. Das macht die Sache aufwendig.

Eine Lösung wäre eine mechanische Spiegeloptik, die den Boden 
zeilenweise abscannt, dazu eine passende Photodiode mit Farbfilter, oder 
halt eine Kamera mit Bildauswertung. Beides düfte eine Logo bei weitem 
überfordern, eine Bildverarbeitung ist auch für AVR's schon knackig.

Oliver

von Raven (Gast)


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Hallo !

Die Realisierung eines solchen Projektes mit den von euch
genannten Mitteln halte ich für nicht möglich. Leichter wäre die
Verfolgung einer Lichtquelle nach dem Muster einer 
Solarzellennachführung.
Dabei müßte man nur die Signale mehreren Fotoelementen auswerten.

von Daniel (Gast)


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Empfehle dirngend das Projekt genauer zu spezifizieren... wie sieht der 
boden genau aus, von wo wird der punkt mit dem laser markiert, wie hoch 
ist die max geschwindigkeit, wie gross ist der max. radius der Bahn 
welche der Laserpunkt zurücklegt etc...
Um die Aufgabe wirklisch sauber und exakt zu erfüllen (exaktes anpassen 
der geschwindigkeit des autos an den punkt, etc) würdet ihr wohl über 
eine bildbearbeitung nicht herumkommen... Mit einigen einschränkungen 
müsste das ganze jedoch über photodioden realisierbar sein, und dann 
reicht auch ein avr (vergiss mal die logo...)
Aber wie gesagt, am wichtigsten bei so einem projekt ist es, mal die 
anforderungen und randbedinnungen genau festzulegen, und allenfalls 
teilziele zu definieren (z.b. einem laserpunkt folgen der sich nur vor 
und rückwärts bewegt) so das ihr bei der projektpräsentation was 
vorweisen könnt, und erfolge vorzeigen könnt, falls das projekt nicht zu 
100% gelungen ist (was sehr oft der fall ist...)

von MaWin (Gast)


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> Wie kann der Laserpunkt am Boden erkannt werden ?
> ist dies über eine spezielle Photodiode möglich ?

Linienverfolgungsroboter sind dermassen simpel, daß sie schon vor 100 
Jahren ganz ohne Elektronik gebaut werden konnten.

Ein Punktverfolgungsrobotor wäre dasselbe, wenn seine 
Fahrgeschwindigkeit konstant ist, und ist sozusagen ein 2-dimensionaler 
Linienverfolgungsrobotor wenn er nicht nur links recht lenken nach dem 
Punkt soll, sondern der Punkt auch die Geschwindigkeit vorgibt.

Das Problem steht und fällt mit der Optik, die einen Bereich vor dem 
Fahrzeug "sehen" muß und dabei 2 (4) sich teilweise überlappende Zonen 
auf 2 (4) Photodetektoren abbildet.

Will man es sich einfach machen, reicht eine Linse die die Fläche vor 
dem Auto auf eine Quadrantenphotodiode abbildet
http://www.eoc-inc.com/ifw/JQ50P_0305.pdf

ansonsten muß man halt 4 Photodioden verwenden und jedem eine eigene 
Optik spendieren.

Die Elektronik ist so simpel wie bei jedem Linienverfolgungsrobotoer: 
Ist das Licht auf dem (linken) Sensor stärker, dreht das Auto nach 
(links), ist das Licht auf dem (vorderen) Sensor stärker, fährt es nach 
(vorne).

http://www.eoc-inc.com/ifw/JQ50P_0305.pdf

Soll das Fahrzeug nicht ruckelig sondern glatt fahren, lohnt sich eine 
PID Regelung der Motoren, das kann mit einfachen Operationsverstärkern 
(L272) erfolgen.

von Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)


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Einfacher wäre es meiner Ansicht nach, die Steuerung nicht VOR dem Auto, 
sondern AUF dem Dach zu machen oder nicht?

von tip (Gast)


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ich denke MaWins Vorschlag ist gut. Auch sein Hinweis bezüglich Optik. 
Man müsste dafür sorgen, dass Fremdlichteinflüsse möglichst gut 
unterdrückt werden --> Optischer Filter + Modulation + Elektrische 
Filter.

Wenn der Laserpunkt schwach leuchtet und weit vom Fahrzeug entfernt ist, 
dürfte es aber schwer werden.

von MaWin (Gast)


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> dass Fremdlichteinflüsse möglichst gut unterdrückt werden -->
> Optischer Filter + Modulation + Elektrische Filter.

Gut Idee. Ich hab zwar (neben dem Fahren im Dunklen)
an Rotfilter gedacht,
aber Modulation des Laserstrahls ist natürlich noch viel
schicker.

von Martin H. (martinhaag)


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Die Kombination eines Laptops mit Webcam könnte zusammen mit einer 
Bildauswertung auch realtiv schnell zum Erfolg führen. Der Schwerpunkt 
der Arbeit verlagert sich dadurch wohl weg von der Elektronik.

Grüsse

Martin

von spess53 (Gast)


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Hi

>Für ein Schulprojekt der technischen Berufsmatura (Schweiz) möchte ich
>und zwei Mitschüler ein Modellauto bauen, dass einen Laserpunkt am Boden
>verfolgt.

>Die Kombination eines Laptops mit Webcam könnte zusammen mit einer
>Bildauswertung auch realtiv schnell zum Erfolg führen. Der Schwerpunkt
>der Arbeit verlagert sich dadurch wohl weg von der Elektronik.

Funktioniert garantiert: Katze mit Karosserie.

MfG Spess

von Harald W. (wilhelms)


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spess53 schrieb:

> Funktioniert garantiert: Katze mit Karosserie.

...und wie kriegt man einen mausförmigen Laserpunkt hin?
Fragt sich
Harald

von spess53 (Gast)


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Hi

>...und wie kriegt man einen mausförmigen Laserpunkt hin?

Braucht es nicht. Meine suchen schon ganz aufgeregt den Punkt wenn sie 
nur das Einschalten des Entferungsmessers oder IR-Thermometer hören.

MfG Spess

von Alex W. (a20q90)


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Das Projekt geht sogar einfacher als Ihr alle denkt!

5 TSOP IR-Empfänger mit nem AVR dahinter reichen!

Die TSOP werden in ein Gehäuse so eingebaut, das diese nur eine 
bestimmte Richtung sehen können (links, rechts, oben, unten). Je nachdem 
welcher TSOP das Signal erkennt, kann der AVR die Richtung vorgeben. der 
5te TSOP kommt in die Mitte, falls der Suchkopf exakt auf den Punkt 
schaut (dann würden alle 4 TSOP ein Signal erkennen.

Der Laser muss aber im IR-Bereich sein und mit z.B. 36kHz moduliert 
werden.
Bau am besten parallel dazu einen sichtbaren Laser zur Show.

Vorteil wäre, Du kannst das Auto mit RC-5 Codes sogar codieren.

von Valentin K. (vjk)


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Hallo,

Ich danke euch vielmals für die zahlreichen und kompetenten Antworten 
:).
Es hat mir weitergeholfen. Ich konnte mir jetzt mal einen Überblick 
verschaffen.
In diesem Fall kann ich Logo schon mal ausschliessen.

von Valentin K. (vjk)


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MaWin schrieb:



> Will man es sich einfach machen, reicht eine Linse die die Fläche vor
> dem Auto auf eine Quadrantenphotodiode abbildet
> http://www.eoc-inc.com/ifw/JQ50P_0305.pdf
>
> ansonsten muß man halt 4 Photodioden verwenden und jedem eine eigene
> Optik spendieren.
>
> Die Elektronik ist so simpel wie bei jedem Linienverfolgungsrobotoer:
> Ist das Licht auf dem (linken) Sensor stärker, dreht das Auto nach
> (links), ist das Licht auf dem (vorderen) Sensor stärker, fährt es nach
> (vorne).
>
> http://www.eoc-inc.com/ifw/JQ50P_0305.pdf
>
> Soll das Fahrzeug nicht ruckelig sondern glatt fahren, lohnt sich eine
> PID Regelung der Motoren, das kann mit einfachen Operationsverstärkern
> (L272) erfolgen.

Ich danke dir, ich werde diese Möglichkeit in betracht ziehen :)

von Flo (Gast)


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Hab auch eine Idee...

Der Laser sollte irgendwie moduliert werden, das ist ja schon mal klar.
Könnte man nicht EINE Photodiode auf dem Dach montieren und dort drüber 
einen kleinen Spiegel rotieren lassen? Natürlich so geneigt, das die 
Diode um das Auto herum den Boden "sieht".
Ein Encoder an den Spiegel um die Position feststellen zu können und man 
weiß wo der Punkt ist.

Sollte doch klappen, oder?

Gruß,
Flo

von Valentin K. (vjk)


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Die Idee sehr gut, ich denke ich werde das Projekt nach diesem Prinzip 
bauen. :)
Wie sieht es mit der Reflektion des Bodens aus ? erkennt der Empfänger 
das Signal auch, wenn ich hinter dem Auto stehe und die Reflektion nicht 
gegen das Auto verläuft ?

Valentin

von Valentin K. (vjk)


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spess53 schrieb:
.
>
> Funktioniert garantiert: Katze mit Karosserie.
>
> MfG Spess

Leider ist meine Katze bei diesem Versuch erblindet ... Ich glaube ich 
suche besser eine Alternative, aber ich danke dir für den Tipp ;).

von Flo (Gast)


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Valentin K. schrieb:
> Wie sieht es mit der Reflektion des Bodens aus ? erkennt der Empfänger
> das Signal auch, wenn ich hinter dem Auto stehe und die Reflektion nicht
> gegen das Auto verläuft ?

Ich sags mal so... Siehst du den Laserpunkt wenn du vor dir in relativ 
flachem Winkel auf den Boden leuchtest mit einem Laserpointer?
Ich denke schon, oder? :-) Also wird offenbar ein Teil des Lichts 
zurückgeworfen. Das sollte man dann also auch erkennen können.
Deswegen ja modulieren, damit man das Umgebungslicht herausfiltern kann

Gruß,
Flo

von Stefan (Gast)


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Hi,
man könnte für sowas doch auch die Kamera einer Wii Remote nehmen. Die 
hat eine Bilderkennung integriert, welche die Positionen von bis zu vier 
Infrarot-Lichtquellen über I2C ausgibt. Wenn man den Infrarot-Filter 
abmacht können auch beliebige Lichtquellen (wie Laserpointern) verfolgt 
werden.

Siehe:
http://blog.makezine.com/2008/11/22/hacking-the-wiimote-ir-ca/

von STK500-Besitzer (Gast)


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mit der entsprechenden Optik könnte man sowas doch mit einem PSD 
(Position Sensitive Detectors) machen, oder?
Das Ding arbeit quasi wie ein Poti, dessen "Schleifer" ein Lichtpunkt 
ist.
Allerdings käme dann nur eine bestimmte Position vor dem Sensor als 
"Eingabefläche" infrage.
Irgendwelche freibeweglichen "Objekte" verfolgt man eher mit einer 
Kamera.

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