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Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Laserempfänger zur Nachführung


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Autor: Peter (Gast)
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Hallo zusammen,

ich möchte mit einem Laserempfänger für Rotlaser (Die Dinger welche 
einem Anzeigen in welcher Richtung ein nicht mehr sichtbarer Laser 
liegt) z.B. Bosch LR6 einen Motor nachführen. Da die Dinger in ihrer 
einfachsten Ausführung min. die Richtung und einen in der Höhe variablen 
Ton ausgeben, bilde ich mir ein, daraus ein Signal +/-10V zur 
Ansteuerung eines Linearantriebs zu generieren.

Dafür suche ich einen Laserempfänger mit möglichst großem Detektionsfeld 
(>200mm wäre top). Die Genauigkeit wäre mit 10mm ausreichend.

Hintergrund ist ein Bastelprojekt von mir. Für unseren Sportverein habe 
ich vor einiger Zeit einen Nassmarkierwagen gebaut. Jetzt möchte ich:
-die Auftragsdüse mit einem Linearantrieb seitlich befestigen
-Laser an der Eckfahne aufstellen und
-auf den Empfänger auf der gegenüberliegenden Seite zielen
-mit dem Markierwagen losfahren und perfekt gerade Linien ziehen

Da das ganze, wenn es nicht funktioniert, selbst finanziert wird, sollte 
das ganze natürlich bezahlbar bleiben. Kennt jemand so einen Laser?
>100m Reichweite
>200mm Empfangsfeld
<200€

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Peter schrieb:
> Kennt jemand so einen Laser?

Was jetzt, Laser oder Laserempfänger ?
Jedes Licht scheint 100m weit, die Frage ist, wie gut man gucken kann, 
siehe Teleskope die Sterne sehen.
Bei Tageslicht sieht man eher nichts.
Um Laserlicht von Tageslicht unterscheiden zu können, muss man es 
modulieren und dann einen Empfänger nutzen, der nur moduliertes licht 
erkennt. Mit Dauerlicht wird das nichts, auch Sonnenlicht enthält Rot.
Um einer Linie zu folgen bzw. auf 0 abzugleichen braucht man nur 2 
Empfängerflächen. Trifft das Licht genau mittig auf, liefern beide 
dasselbe Signal, liefert einer ein grösseres Signal muss man sich von 
ihm weg bewegen. In deinem Fall ist es dafür hilfreich, wenn der 
Laserstrahl eine gewisse Breite hat, sagen wir 5cm, und diese Breite 
über die ganzen 100m fast gleich bleibt, also braucht der Laser eine 
Optik.
Als Empfänger tun es 2 Photodioden die ihrerseits alles Licht aus 10cm 
auf sich bündeln, also auch eine Optik davor.
Mit dünnerem Laserstrahl (aber auch mit Optik für die 20cm) geht ein 
PSD, Position Sensing Device, aber seit dem Pollin kein biliges mehr 
liefert, lohnen teure auch nicht, aber diese Technik hat das Problem, 
daß nahe am Laser eine ganz andere Spurtreue erreicht wird als weit weg 
davon.

Autor: TW (Gast)
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Diese ausgereifte Technik nutzen auch Militärs gerne für ihre
Zwecke. Da sitzt dann ein Drohnenpilot in seinem bequemen Leder-
sessel, beleuchtet ein Ziel von hoch oben mit dem Laser und schickt 
anschliessend einen Gruss runter an die bösen Buben – etwa in Form
einer Hellfire-Rakete. ;-)

OT  Mein Videotipp zum entspannten Reläxxen: Aussergewöhnlich
brillante, hochaufgelöste, perfekte Drohnenaufnahmen. Kommen richtig
gut auf meinem 24"-Monitor.


https://www.youtube.com/results?search_query=drone+fanatic

Autor: Udo S. (urschmitt)
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Jetzt hat der TO aber noch das Problem, daß er seinen Laserstrahl 
entweder in der Höhe aufspreizt (Linienlaser) oder aber einen äusserst 
topfebenen Platz braucht, damit sein Wagen den Laserpunkt nicht vertikal 
verliert.
Alternativ muss er zweidimensional regeln, den Empfänger zusätzlich in 
der Höhe.

Autor: georg (Gast)
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Für diesen Zweck gibt es Vierquadranten-Fotodioden. Damit kann man den 
Auftreffpunkt eines Lichtstrahls durch das Stromverhältnis senkrecht und 
waagrecht bestimmen. Das ist genau das was der TO will, nur besteht das 
Problem darin, dass solche Elemente nicht sehr gross sind, die ich kenne 
haben weniger als 10 mm Kantenlänge. Das ist nicht nur fast unmöglich 
den Laser über einen ganzen Sportplatz hinweg so genau auszurichten, 
selbst wenn man das schafft befördert der kleinste Ruckler des Gefährts 
den Strahl weit ausserhab des Detektors, und das wars dann mit der 
Auslinie.

Man könnte sich aus 4 Solarpanel einen Riesendetektor basteln, aber dann 
müsste man eine sehr grosse Senderleistung verwenden damit das auch bei 
Tageslicht funktioniert. Ein Markiergerät mit dem man nur in finsterer 
Nacht arbeiten kann finde ich nicht so praktisch.

Was gehen könnte: eine Kamera mit Bilderkennung, die die andere Eckfahne 
erkennt oder etwas was man dort aufstellt. Z.B. den TO und eine Software 
zur Gesichtserkennung...

Georg

Autor: Arno K. (Firma: advanced microsystems) (radiosonde)
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georg schrieb:
> Für diesen Zweck gibt es Vierquadranten-Fotodioden. Damit kann man den
> Auftreffpunkt eines Lichtstrahls durch das Stromverhältnis senkrecht und
> waagrecht bestimmen

Leider trifft man da schnell mal auf PDFs von Raytheon und co wo dann 
unter "applications" steht:

Munition Guidance
Smart weapons
usw.

Ich bin da mal zufällig hingeraten als ich nach einer Laserdiode zum 
Steuern eines Lichtfolgeroboters gesucht habe, ich bin echt erschrocken 
wie offen Formeln und Anwendungshinweise  zugänglich sind....echt krank 
wie solche Bauteile anscheinend normal verfügbar sind.....komische Welt.
Das Geld könnte man auch in nettere Sachen wie zB. Windkraft 
investieren.

Autor: Peter (Gast)
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Hallo, um ein paar Unklarheiten zu beseitigen, ein wenig ausführlicher. 
Ich habe vor meinen vorhandenen Linienlaser auf ein Stativ zu stellen 
(am Zielpunkt des Markierwagens). Der Markierwagen steht am Startpunkt 
(mittig über der Linie). Nun richte ich meinen Laser aus bis am 
Empfangsgerät (Markierwagen) der Laser halbwegs mittig erkannt wird. Nun 
starte ich das nachführen am Markierwagen und schiebe den Wagen in 
Richtung Ziel (Laser auf Stativ) Daher befürchte ich keine Vibration am 
Laser. Hoffe das veranschaulicht mein vorhaben ein wenig.

Autor: Peter (Gast)
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Youtube-Video "Wie entsteht der beste Rasen Deutschlands? | Pitch of the Year | Signal Iduna Park"

Ab 7:30 kann man das (für Amateure unbezahlbare) System bewundern

Autor: georg (Gast)
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Peter schrieb:
> Daher befürchte ich keine Vibration am
> Laser. Hoffe das veranschaulicht mein vorhaben ein wenig.

Du denkst da an die falsche Seite. Der Wagen fährt doch nicht auf 
Schienen, sonst wäre ja der ganze Aufwand überflüssig. Sobald er durch 
den unebenen Rasen ein ganz kleines bisschen nach der Seite kippt trifft 
der Laser nicht mehr auf den Sensor - oder hast du Photodioden mit 20 cm 
Durchmesser?

Peter schrieb:
> schiebe den Wagen in
> Richtung Ziel

Und wozu dann der Laser?

Georg

Autor: Walta S. (walta)
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in der Landwirtschaft gibt es Systeme wo Traktoren selbständig 
schnurgerade über das Feld fahren. Funktioniert glaub ich über GPS. 
Jedenfalls komplett ohne Laser oder sonstige Dinge die man aufstellen 
muss.

walta

Autor: Frinkenstein (Gast)
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spontan fäll mir nur die Sensorzeile aus einem flachbettsacnner ein. die 
wäre lang genug. fraglich ist nur, ob das ding empfindlich genug ist.

das ganze mit einem Linien laser oder einem starken laser über einen 
polygonspiegel ablenken.

https://hackaday.io/project/27155-magic-frame-turn-everything-into-a-touch-area

https://steelcityelectronics.com/2015/07/23/flatbed-scanner-ccd-reverse-engineering/

Autor: Frinkenstein (Gast)
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Autor: Wolfgang (Gast)
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Walta S. schrieb:
> in der Landwirtschaft gibt es Systeme wo Traktoren selbständig
> schnurgerade über das Feld fahren. Funktioniert glaub ich über GPS.

"Schnurgerade" mit 10mm Genauigkeit auf GNSS-Basis dürfte mit RTK 
funktionieren.
https://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_kinematic

georg schrieb:
> Sobald er durch den unebenen Rasen ein ganz kleines bisschen nach
> der Seite kippt trifft der Laser nicht mehr auf den Sensor

Schwarzmaler

Man wird den Sensor natürlich möglichst unempfindlich gegen Kippen 
montieren, d.h. dicht über dem Boden auf einem Wagen mit großer 
Spurweite.

Autor: Peter (Gast)
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georg schrieb:
> Du denkst da an die falsche Seite. Der Wagen fährt doch nicht auf
> Schienen, sonst wäre ja der ganze Aufwand überflüssig. Sobald er durch
> den unebenen Rasen ein ganz kleines bisschen nach der Seite kippt trifft
> der Laser nicht mehr auf den Sensor - oder hast du Photodioden mit 20 cm
> Durchmesser?

Da es sich bei mir um einen Linienlaser handelt mache ich mir keine 
Sorgen das der Wagen den Laser in der Höhe verliert. Bleibt das Problem 
mit dem seitlichen verlieren. Dafür habe ich ja zu Anfang explizit  nach 
einem Empfangsfeld <200mm gefragt.

Ich befürchte aber fast das es sowas in meinem Preissegment nicht zu 
geben scheint. Bleibt also nur noch DIY. Ich werde mich mal durch die 
verlinkten Bauteile lesen.

Autor: Peter (Gast)
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Beitrag "Laserempfänger"

Also im Prinzip das gleiche wie hier, nur möchte ich nicht 3 Digitale 
Signale (zu hoch, ok, zu niedrig) sondern +/-10V oder etwas was ich 
einem Linearantrieb als Sollwert geben kann.

Am cleversten mache ich das vermutlich mit einem Arduino oder? Ich bin 
der Software näher als der Hardware :D.

Hat jemand von euch Empfehlungen für möglichst Empfangsstarke Bauteile? 
Ich bin im Bereich Bauelemente und Datenblätter komplett unwissend.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Peter schrieb:
> Hat jemand von euch Empfehlungen für möglichst Empfangsstarke Bauteile?

Hauptsächlich musst du dafür sorgen, dass der Laser wesentlich besser 
empfangen wird als das Umgebungslicht. Dafür gibt es Blenden, Linsen, 
(schmalbandige) Farbfilter und moduliertes Laserlicht mit BP- oder 
HP-Filter auf der Empfängerseite.

Peter schrieb:
> Da es sich bei mir um einen Linienlaser handelt mache ich mir keine
> Sorgen das der Wagen den Laser in der Höhe verliert.

Sobald sich der Wagen um eine Achse neigt, die nicht auf Höhe der zu 
ziehende Linie liegt, musst du Höhe und Neigungswinkel messen und als 
Korrektur in die Rechnung mit einbeziehen.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Für ein Bastel-Laser-Vibrometer haben wir mal ein PSD  verwendet: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Position_Sensitive_Device

In der Vermessungstechnik arbeitet man doch mit prismatischen 
Reflektoren.

Wolfgang schrieb:
> Sobald sich der Wagen um eine Achse neigt, die nicht auf Höhe der zu
> ziehende Linie liegt, musst du Höhe und Neigungswinkel messen und als
> Korrektur in die Rechnung mit einbeziehen.

Das könnte man mit einem Beschleunigungsensor doch kompensieren.
Die Empfänger-Mimik müsste kardanisch aufgebaut sein ("Gimbal").
Damit ließe sich dann auch die Abweichung von der Sollrichtung 
bestimmen.

Autor: Dampfheuler (Gast)
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Ich wuerde zwei solarzellen buendig nebeneinander stellen. Entweder 
bekommt die eine das Laser Signal, oder die andere, Jede lenkt dann auf 
die andere Seite, bis beide Signale gleich gross sind. Nun muesst man 
noch schauen wie schnell man die Solarzellen hinbekommt, um den Laser 
modulieren zu koennen. Vielleicht ein duzend Hertz oder so. Das sollte 
genuegen.

Autor: OssiFant (Gast)
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Ein Array kleinerer, rechteckiger Fresnel-Linsen mit Fotodioden im 
Brennpunkt. Alternativ würde ich mit einer großen Fresnel Linse und 
einem Kamera-Sensor kurz vor dem Brennpunkt (Flächenfüllend) 
experimentieren.

Autor: PeterS (Gast)
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Ich würde mich mal bei den Nivelliergeräten umschauen.
Zur Hausrenovierung hatte ich mal einen guten Rotationslaser von Würth. 
Für den Ausseneinsatz war auch so ein Beep-Beep-Sensor dabei. Den Sensor 
könnte man sicher auch horizontal einsetzen, bei vertikalem Laserstrahl.
Mein Sensor hatte nur ca. 10cm Meßbereich, evtl. gibts das auch größer.
Erprobt bis ca. 15m Entfernung.
Wenn man durch das rote Deckglas durchschaut,waren da etwa 12 
Photodioden drin (wahrsheinlich BPW-irgendwas). Für DIY-Lösungen könnte 
man das sicher größer bauen.

Aber ob das alles mit 100m funktioniert?

Peter

PS
Habe gerade gesehen, dass es zB von B@osch Geräte von 50-250,- gibt, die 
bis zu 250m machen sollen. Haben aber wohl auch keine 20cm Messbereich.

Autor: Henrik V. (henrik_v)
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Soll ja billig sein..
Flachbrett Scannereinheit wurde schon genannt , braucht µC

4 +n Photodioden in eine Reihe. Die beiden mittleren regeln auf 
Differenz, alle anderen sagen nur schieb nach rechts oder links. Abstand 
je nach Linienbreite oder eben Linsen verwenden (Man kann auch den 
Linienlaser aufweiten). Das zentrale Pärchen sollte dann aber eine 
gemeinsame Linse haben.

Linienlaser mit ein paar kHz modulieren.
Wenn rein analoger Aufbau entweder an jeder PD einen Filter oder je PD 
einen Diodenmischer mit zentralem Oszillator auf gleicher Frequenz wie 
die Lasermodulation.
Bei der benötigten (un)Genauigkeit könnten aber auch 567 tonedecoder und 
der Binärausgang reichen.

Schönes Projekt :) Viel Spaß

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