Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laserentfernungsmessung: Detektion der Phasenverschiebung


von Julius B. (Firma: Universität Augsburg) (somebody)


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Hallo,
ich bin neu hier im Forum und komme eigentlich aus der Informatik. 
Deshalb kenne mich mit Analogtechnik (noch) nicht so gut aus.
So jetzt zur Frage:
Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit 
Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte 
zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne 
auch genauer. Die Messdistanz liegt zwischen 20 cm und 5 Metern.
Ist es jetzt geschickter einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und 
dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten - oder ähnlich, 
wie in diesem Video gezeigt https://youtu.be/pcw3Ue3cLUo?t=650, das 
Signal herunterzumischen und dann mit einem Phasendetekor die 
Phaenverschiebung auszuwerten?
Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!
Julius

von fipsi (Gast)


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von wendelsberg (Gast)


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Julius B. schrieb:
> Ist es jetzt geschickter einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und
> dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten - oder ähnlich,
> wie in diesem Video gezeigt Youtube-Video "Laser-Entfernungsmesser: Was
> ist drin und wie funktioniert das ?", das
> Signal herunterzumischen und dann mit einem Phasendetekor die
> Phaenverschiebung auszuwerten?

Das herauszufinden ist das Ziel der theoretischen Betrachtungen vor 
Beginn des Aufbaus. Zumindest war das an meiner Uni so, der Aufbau war 
auch weit weniger gewichtet.
Aber es kann ja sein, dass das heutzutage ueber eine Frage in einem 
Forum erledigt werden soll. Lustig stelle ich mir aber die Quellenangabe 
"Beitrag "Laserentfernungsmessung: Detektion der Phasenverschiebung"; vor.

wendelsberg

von Harald (Gast)


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Insbesondere der Link auf das aus dem Russischen übersetzte Dokument ist 
sehr lesenswert

https://hackaday.com/tag/laser-range-finder/

von Jemin K. (jkam)


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Das die Baumarktdinger auf 1 mm genau sind wage ich zu bezweifeln. Wenn 
ich an meinem den Punkt über die Wand bewege gibt es da locker 1 cm 
Unterschiede auf 8 m Strecke, selbst bei gleicher effektiver Distanz.

von Harald (Gast)


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Jemin K. schrieb:
> Das die Baumarktdinger auf 1 mm genau sind wage ich zu bezweifeln

Königsdisziplin ist schwarze glänzende Pappe, da trennt sich die Spreu 
vom Weizen. Grandiose Abweichungen >10mm. Meist sind Markengeräte von 
Bosch/Leica erheblich besser als NoName.

von Sven B. (scummos)


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Jemin K. schrieb:
> Das die Baumarktdinger auf 1 mm genau sind wage ich zu bezweifeln. Wenn
> ich an meinem den Punkt über die Wand bewege gibt es da locker 1 cm
> Unterschiede auf 8 m Strecke, selbst bei gleicher effektiver Distanz.

Fairerweise muss man aber sagen, dass genauso zu bezweifeln ist, dass 
deine Wand gerade ist. Sind die nämlich in der Regel überhaupt nicht.

Beitrag #5833543 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Fragender (Gast)


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Julius B. schrieb:
> einen Laser mit bis zu 2GHz zu modulieren und
> dann die Phasenverschieung mit zB. AD8302 auszuwerten

Wenn ich jetzt nicht vollkommen falsch liege wird mittels der 
Phasenverschiebung doch die Geschwindigkeit (Dopplereffekt) ermittelt. 
Mittels der Laufzeit eines Lichtimpulses gibt es dann die Entfernung. 
Sonst hätte ich ja jedes mal bei Lambda 1 keine Phasenverschiebung und 
die Entfernung ist gleich Null. Oder irre ich mich da jetzt?

von Julius B. (Firma: Universität Augsburg) (somebody)


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Harald schrieb:
> Insbesondere der Link auf das aus dem Russischen übersetzte Dokument ist
> sehr lesenswert
>
> https://hackaday.com/tag/laser-range-finder/

Vielen Dank, das hatte ich wohl erst übersehen, aber der inhalt klingt 
wirklich vielversprechend.

von Julius B. (Firma: Universität Augsburg) (somebody)


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Bei Leica und Bosch gibt es durchaus Geräte die 1 mm als typtische 
Genauigkeit angeben. Die Voraussetzungen für eine ideale Messung lassen 
sich ja in einer Laborumgebung ja leicht schaffen.
Außerdem finde ich es auch durchaus legitim in einem Formum nach Tipps 
zu fragen, da die Längenmessung nur ein Teil eines größeren Aufbaus ist.
Aktuell tendiere ich zu dem System aus dem Video, also zum 
heruntermischen der Frequnz. Gibt es bei den Mischern Dinge die ich 
besonders beachten muss?

von Harald W. (wilhelms)


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Julius B. schrieb:

> Bei Leica und Bosch gibt es durchaus Geräte die 1 mm als typtische
> Genauigkeit angeben. Die Voraussetzungen für eine ideale Messung lassen
> sich ja in einer Laborumgebung ja leicht schaffen.

Wenn man sich mit der Auflösung dem Wert 10E-5 nähert, muss man
aber z.B. die Änderung der Lichtgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von Temperatur, Luftdruck und Feuchtegehalt mit berücksichtigen.
Das heisst man muss diese Werte messen und mit zur Errechnung
der Entfernung benutzen. Wenn man echte Präzisionsmessungen
machen will, kommt es zu Fehlern, von denen viele Laien noch
nie gehört haben.

Beitrag #5834458 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Wolfgang (Gast)


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Julius B. schrieb:
> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
> auch genauer.

Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit 
Phasenmessung.

Beitrag #5834473 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Harald (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Julius B. schrieb:
>> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
>> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
>> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
>> auch genauer.
>
> Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit
> Phasenmessung.

Ganz sicher? Ein offensichtlich nicht detailliert geprüfter Artikel in 
der ct (2018) hat mal dieses Gerücht gestreut, das entsprach aber nicht 
der Wirklichkeit. Rechne mal aus, wie ein entsprechendes Sensorsystem 
auflösen müsste.

Beitrag #5834492 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Sven B. (scummos)


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Harald schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Julius B. schrieb:
>>> Für ein Uniprojekt soll ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit
>>> Frequenzmodulation arbeitet, aufgebaut werden. Das Messgerät sollte
>>> zumindest ähnlich genau sein wie die aus den Baumärktern (1mm), gerne
>>> auch genauer.
>>
>> Die Baumarktgeräte machen oft auch einfach Triangulation - nix mit
>> Phasenmessung.
>
> Ganz sicher? Ein offensichtlich nicht detailliert geprüfter Artikel in
> der ct (2018) hat mal dieses Gerücht gestreut, das entsprach aber nicht
> der Wirklichkeit. Rechne mal aus, wie ein entsprechendes Sensorsystem
> auflösen müsste.

Nene, die Baumarktgeräte machen Phasenmessung, schon seit Jahrzehnten.

Bis der Brechungsindex relevant wird, muss man schon ziemlich genau 
messen, 1e-5 sind 100 µm auf 10 Meter ...

von Harald W. (wilhelms)


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Sven B. schrieb:

> Bis der Brechungsindex relevant wird, muss man schon ziemlich genau
> messen, 1e-5 sind 100 µm auf 10 Meter ...

Mit der Angabe "1mm, gerne auch genauer" ist man da nicht soo weit weg.
Allerdings denke ich,das man bei Genauigkeiten besser 1mm sowieso
Spiegel am Ziel benötigt. Bei einem UNI-Projekt macht es sich bestimmt
auch gut, wenn man in der schriftlichen Beschreibung auf mögliche
Fehlerquellen hinweist.

: Bearbeitet durch User
von Werner H. (werner45)


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1 mm Genauigeit auf 10m ist schon ziemlich anspruchsvoll, geht aber. 
Kommerzielle Distanzmesser haben 1 ppm ±1 mm Genauigkeit.

Geht schon mit dem Kalibrieren los: Ein 2m-Gliedermaßstab darf 2mm(!) 
falsch anzeigen, ist also ungeeignet. Das einzige preiswerte Meßmittel 
zum Kalibrieren ist ein Stahlmaßband, das bei 5 kp Spannkraft und 20°C 
seinen Nennwert hat. Temperaturabweichungen werden rechnerisch 
korrigiert.

Gruß - Werner

von Sven B. (scummos)


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Harald W. schrieb:
> Allerdings denke ich,das man bei Genauigkeiten besser 1mm sowieso
> Spiegel am Ziel benötigt.

Warum sollte das so sein?

von Harald W. (wilhelms)


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Sven B. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Allerdings denke ich,das man bei Genauigkeiten besser 1mm sowieso
>> Spiegel am Ziel benötigt.
>
> Warum sollte das so sein?

Z.B. wegen der Rauheit der "spiegelnden" Oberfläche.

von Erich (Gast)


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>Laserentfernungsmessgerät

>Baumarktgeräte


Die ganz preiswerten Entfernungsmessgeräte arbeiten mit Ultraschall und 
haben nur einen roten "Laser"-LED-Lichtpunkt zum anzielen

https://www.laserentfernungsmesser-test.de/infos/unterschiede-zwischen-ultraschall-und-laserentfernungsmessern/

von Sven B. (scummos)


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Harald W. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Harald W. schrieb:
>>> Allerdings denke ich,das man bei Genauigkeiten besser 1mm sowieso
>>> Spiegel am Ziel benötigt.
>>
>> Warum sollte das so sein?
>
> Z.B. wegen der Rauheit der "spiegelnden" Oberfläche.

Die kann aber 3 Größenordnungen kleiner sein als 1mm und trotzdem noch 
nicht spiegeln, das ist also Unsinn ...

von Marco M. (Gast)


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Hallo

ein Laserentfernungsmessgerät, welches mit Frequenzmodulation arbeitet, 
ist, finde ich schon ein recht schönes Projekt. Wichtig ist auf jeden 
Fall, dass man sich die richtigen Teile besorgt. Ich würde primär darauf 
achten, dass eine gute Genauigkeit von den Geräten gewährleistet wird. 
Das ist bei diesem Projekt recht wichtig. Meiner Erfahrung nach, hat 
Leica und Bosch eine recht gute Genauigkeit mit 1mm. Du kannst auch mal 
bei https://nanoplus.com schauen. Da hat sich ein guter Kollege vor 
einigen Wochen ein paar Teile für seinen Laser geholt. Ich würde auch 
die Ultraschallgeräte empfehlen. Diese sind meist die preiswerteren 
Entfernungsmessgeräte.

von Wolfgang (Gast)


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Fragender schrieb:
> Sonst hätte ich ja jedes mal bei Lambda 1 keine Phasenverschiebung und
> die Entfernung ist gleich Null. Oder irre ich mich da jetzt?

Das gilt immer nur für eine Frequenz. Modulation mit verschiedenen 
Frequenzen hilft, diese Mehrdeutigkeit zu überwinden.

von Ich bin mal wieder da (Gast)


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Werner H. schrieb:
> 1 mm Genauigeit auf 10m ist schon ziemlich anspruchsvoll, geht
> aber.
> Kommerzielle Distanzmesser haben 1 ppm ±1 mm Genauigkeit.
>
> Geht schon mit dem Kalibrieren los: Ein 2m-Gliedermaßstab darf 2mm(!)
> falsch anzeigen, ist also ungeeignet
>
> Gruß - Werner

Schmarrn, kaufe in zehn Baumärkten je einen 2m Gliedermaßstab und lege 
sie nebeneinander und vergleiche. Sie sind alle gleich lang.

von NichtGast (Gast)


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Sind sie bei weitem nicht...

Deshalb immer mit dem GLEICHEN Gliedermaßstab messen, und das Brett 
anzeichnen. Ansonsten gibt es am Ende großen Murks. Lernt jeder 
Handwerker in einer guten Ausbildung, falls es die noch gibt. Es kann 
natürlich auch zufällig gut gehen.

von Muma (Gast)


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zumal die Glidermaßstäbe nie richtig grade sind und wenn sie nicht 
aufgelegt werden können auch noch durchhängen. Da kommen teils diverse 
mm an Fehler zusammen.

von wendelsberg (Gast)


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Ich bin mal wieder da schrieb:
> Sie sind alle gleich lang.

Niemals.
Ausserdem haengt die Aussage "gleich" extrem von der erlaubten Toleranz 
ab.

2mm bei 2m Gesamtlaenge sind ja nur 0,1%, Mulitmeter sind bei 
Spannungsmessungen in der Regel deutlich ungenauer.

wendelsberg

von Werner H. (werner45)


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Die 2 mm Toleranz sind nicht von mir, sondern in einer Spezifikation 
festgelegt. Als ich das mal gelesen habe, war ich fast geschockt.
Der Maßstab hat 9 Gelenke, deren Spiel im Gebrauch größer wird. Bei 
hölzernen kommt noch die Lackqualität und damit die Abhängigkeit von der 
Holzfeuchte dazu. Viele sind einfach schlampig bedruckt. Am 
maßhaltigsten sind die geprägten Alumaßstäbe. Beim Vergleich von 6 Maßen 
waren keine auf 0,2 mm (Strichstärke) gleich. Also doch für eine 
Kalibration ungeeignet.
Ein Stahlmaßband ist da deutlich besser, es muß ja kein Invar sein. 
Deren Toleranzen findet man auf den Herstellerseiten. Gibt es auch 
gebraucht, dürfen aber keine Knicke haben. Oder man leiht sich eins beim 
Vermesser.

Gruß - Werner

von Harald W. (wilhelms)


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NichtGast schrieb:

> Deshalb immer mit dem GLEICHEN Gliedermaßstab messen, und das Brett
> anzeichnen.

Besser wäre es, denselben Gliedermassstab zu verwenden.

: Bearbeitet durch User
von ss!=ß (Gast)


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Der gleiche Zollstock ist schon okay. Hat dann ja auch definitionsgemäß 
die gleiche Länge. Ansonsten: außer für Schweizer heißt es Maßstab, 
nicht Massstab – nach den neuen, wie den alten Regeln.

von Harald W. (wilhelms)


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ss!=ß schrieb:

> die gleiche Länge. Ansonsten: außer für Schweizer heißt es Maßstab,

Aha: https://de.wikipedia.org/wiki/Schweizer_(Beruf)

von Achim B. (bobdylan)


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ss!=ß schrieb:
> Der gleiche Zollstock ist schon okay.

Nee, weil der Gleiche ist ja nicht der Selbe.

Kommt aber auch drauf an, welche Genauigkeit gefordert wird. Beim 
Tischler ist es der Millimeter, beim Zimmermann der Zentimeter, und beim 
Maurer die Grundstücksgrenze.

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