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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Machbarkeit: Höhenerfassung


Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Guten Morgen,

ich wollte mal eure Meinung bezüglich der Machbarkeit einer Idee 
einholen. Vielleicht habt ihr ja auch andere Lösungsvorschläge für das 
vorhandene Problem.

Es geht um eine sandige, hügelige, rechteckige Fläche. Ziel ist es, die 
Hügel aus dieser Fläche zu entfernen, so dass sie eben ist.
Vorhanden ist ein Traktor mit einem in der Höhe und Querneigung 
verstellbaren Schild hinten. Mit diesem Schild kann der Sand "abgezogen" 
werden.
Die Bedienung dieses Schildes erfolgt zur Zeit manuell, d.h. über 
"Augenmaß". Wie man sich vorstellen kann sind die Ergebnisse daher alles 
andere als eben.

Die Idee: An jeder Ecke der Fläche wird ein Laser-Nivellier-Gerät 
aufgestellt, also ein Laser, der auf einen rotierenden Spiegel strahlt. 
Durch die Rotation entsteht nun eine absolut waagerechte Linie ca. 20cm 
oberhalb des Bodens, die man an jedem Punkt der sandigen Fläche sehen 
kann.

Nun kommt jeweils auf die rechte und linke Seite des Abzieh-Schildes 
eine Art Photo-Dioden-Array.

Eine Elektronik erfasst während der Traktorfahrt kontinuierlich auf 
welcher Höhe der Laser-Punkt auf die Photodioden trifft. Sobald der 
Punkt aus der Mitte hinauswandert wird das Schild (und mit ihm die 
Sensoren) um eben diesen Versatz in die entsprechende Richtung angehoben 
bzw. abgesenkt, so dass der Laser-Punkt wieder exakt die mittlere Diode 
trifft.

Soweit die Theorie.

Nun wäre es toll, wenn ihr eure Meinung zu diesem Lösungsansatz kund 
tut.
Z.B. Ist es wohl möglich die Position des Laser-Punktes mit 
Standard-Bauteilen (Photo-Dioden á la Reichelt o.ä.) hinreichend genau 
(ca. 1-2cm) zu erfassen.
Wie sieht es mit Störlicht aus?
Ist die Intensität des Lasers wohl hoch genug?

Etc.

Vielen Dank und ich wünsche euch ein schönes Wochenende.
Alex

Autor: 6645 (Gast)
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Gibt's schon. Hab ich vor 10 Jahren auf derBaustelle Nebenan gesehen. 
Ein Diodenlaser kann das. Ein Laser genuegt fuer eine Ebene. Es braucht 
nicht mehrere.

Autor: ralf (Gast)
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hmm...wie genau brauchst dus denn?? --> gps

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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ralf wrote:
> hmm...wie genau brauchst dus denn?? --> gps

GPS ist in der Höhe nicht sehr genau - der Fehler ist im Meterbereich.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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6645 wrote:
> Gibt's schon. Hab ich vor 10 Jahren auf derBaustelle Nebenan gesehen.
> Ein Diodenlaser kann das. Ein Laser genuegt fuer eine Ebene. Es braucht
> nicht mehrere.

Kann ich mir gut vorstellen, dass es das schon gibt. Ist ja auch sehr 
naheliegend.

Die vier Laser wollte ich verwenden, damit der Traktor selber keinen 
"Schatten" in den Laser-Strahl wirft (ähnlich dem Flutlicht beim 
Fußball).

Die Frage ist nun, ob es mit einer Anordnung von z.B. 7 BPW34 
übereinander, so dicht wie es die Bauform zulässt, möglich ist, den 
schnell vorbeihuschenden Laser-Punkt vom Tageslicht und elektr. Licht zu 
unterscheiden...

Danke schon mal für die Kommentare!

Gibt es vielleicht Alternativen zur BPW34?

Autor: Chris (Gast)
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Hi,

die Unterscheidung zwischen Tageslicht und Laserlicht solltest du 
relativ einfach hinbekommen.

Der Unterschied zwischen beiden Lichtquellen ist ganz einfach: Das 
Tageslicht (bzw. Umgebungslicht) ist immer da, der Laserpunkt kommt mit 
einer halbwegs konstanten Frequenz.

Die Frage ist nur noch: wie stark muss man verstärken, wie hoch muss man 
den Offset für Umgebungslicht einstellen?

Simpel gedacht dürfte man mit einem einfachen Hochpass (alles unter 25Hz 
o.ä. wegfiltern, Rest verstärken) schon ein Stückel weiterkommen ;)

Viele Grüße

Chris

Autor: Chris (Gast)
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Achja:
Damit du mehr Fototransen auf ein Niveau bringst:
Versetzt montieren - also zwei oder mehrere Reihen nebeneinander und 
jeweils um ein paar mm versetzt.
Die genaue Position kannst du dann über Rechnen oder mechanisch per 
Lochmaske vor den Dingern ermitteln.

Ein Problem hat's allerdings: Hängt die "Empfangsvorrichtung" schief, 
misst das ding Mist.
Die Lösung hierfür ist einfach wie effektiv:
Die Platine oben drehbar lagern und unten ein Gewicht hin. Konstante g 
erledigt dann den Rest ;)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Chris wrote:

> Simpel gedacht dürfte man mit einem einfachen Hochpass (alles unter 25Hz
> o.ä. wegfiltern, Rest verstärken) schon ein Stückel weiterkommen ;)

Ich denke, die Grenze sollte bei etwas über 100 Hz liegen, um den 
Netzbrumm von evtl. einfallendem künstlichem Licht sicher zu 
unterdrücken.

> Die Platine oben drehbar lagern und unten ein Gewicht hin. Konstante g
> erledigt dann den Rest ;)

Das würde voraussetzen, daß sich die Messung in Ruhe abspielt - verträgt 
sich nicht mit dem Trecker...

Autor: 6645 (Gast)
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Fuer die Positionierung genuegen ein Zeilenarray mit zb 64 elementen und 
oben-, resp. untendran je eine grossflaechige Sammeleinheit, zb aus 
Acryl, die mir sagt zu tief, zu hoch.

Autor: Frankl (Gast)
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Und was macht ihr mit dem Dreck der durch die Gegend fliegt, ihr 
Laborpraktiker ?

Autor: 6645 (Gast)
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Eine transparente Folie ueber die Sensoren ?

Autor: Frankl (Gast)
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Die Folie macht der Trekkerfahren alle 10 Sekunden sauber -- oh Mann.

Autor: ralf (Gast)
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naja sind ja nicht nur die sensoren.. der laser muss ja auch bis dahin 
durchkommen :-)

vorher wässern?!

Autor: winne (Gast)
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Also die Betongießer bei welchen ich das im letzen Jahr sah, haben ihre 
Laserempfänger auf 2 m langen Stangen an beiden Schildenden und ebeso 
den Laser auf der Höhe.
Optisch waren darüber Rot-Grün-ampeln angebracht und eine akustische 
Signalisierung für den fall das die Tolleranz überschritten wurde.

ts ts ts

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Probieren geht über studieren :)

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Guten Abend und vielen Dank für die vielen anregenden Kommentare.
Gehen wir sie mal im einzelnen durch:

>Und was macht ihr mit dem Dreck der durch die Gegend fliegt, ihr
>Laborpraktiker ?

>>vorher wässern?!

Korrekt, das Anbaugerät für den Traktor soll eine kombinierte Einheit 
zum ebnen und wässern (gegen den Staub) sein. Das war ohnehin schon so 
geplant.

>Fuer die Positionierung genuegen ein Zeilenarray mit zb 64

Das wäre mir persönlich auch lieber als viele einzelne Photo-Dioden. Das 
einzige Array was ich beim googlen fand und das auch eine brauchbare 
Länge hatte (10cm) kostete 570€/Stück.

Vielleicht kennt ja jemand eine günstigere Quelle?

>Ich denke, die Grenze sollte bei etwas über 100 Hz liegen, um den
>Netzbrumm von evtl. einfallendem künstlichem Licht sicher zu
>unterdrücken.

Ein Hochpass wäre natürlich toll, die Rotationsgeschwindigkeit dieser 
Nivellier-Laser kann ich jedoch vermutlich nicht beeinflussen und ich 
fürchte, dass die nicht bei 100Hz liegen wird. Kann das aber auch schwer 
abschätzen, müsste man auf jeden Fall mal messen.

Ich sagte meinem Freund auch schon: Am liebsten wäre es mir, er führe 
nachts (kein Sonnenlicht mit extrem hoher Intensität) und nutzt nur 
seine Traktor-Bordbeleuchtung (=DC). Leider war er davon nicht so 
überzeugt :-)

Also kennt vielleicht jemand eine günstigere Quelle für solche 
Dioden-Arrays? Denn auch die BPW34 kostet je Stück immerhin ~4,50€. Das 
läppert sich auch schnell...

Schöne Grüße und einen schönen Abend!
Alex

Autor: ölgötz (Gast)
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Hallo,

Baumaschinen mit Lasernivellierung sind eigentlich schon lange Stand der 
Technik. Du schreibst weiter oben, dass dir 570€ je Diodenarray zu teuer 
sind. Also geht's wohl auch ums Geld ... Ich schätze trotzdem, dass der 
gesamte Umbau deines Traktors und des Schildes insgesamt einen schönen 
Batzen Geld kosten wird. Wenn du das Ding nur für eine einzige Baustelle 
brauchst, ist eine Anfrage beim örtlichen Baumaschinenverleih oder 
Tiefbauunternehmer höchstwahrscheinlich billiger.
... Ach ja: Wenn's dir partout um die Umsetzung deiner Idee geht, will 
ich natürlich nichts gesagt haben ...

Gruss,
ö

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hallo Ölgötz,

das Gesamtbudget für die komplette Konstruktion beträgt 3000 bis 4000€. 
Dabei kümmere ich mich allerdings nur um die Elektronik, für die ich 
etwa 300€ einplane. Viele der benötigten Komponenten für die Hydraulik, 
die Bewässerung etc. sind schon aus div. Altgeräten vorhanden.

Es geht dabei nicht um eine Baustelle, sondern und die regelmäßige 
(wöchentliche) einebnung einer sandigen Fläche (20x40m).

Daher entfällt sicherlich die Möglichkeit ein Unternehmen, welches 
bereits über solche Geräte verfügt, zu beauftragen. Selbstbauen ist 
angesagt. Und falls es mit der automatischen Steuerung nichts wird kann 
man immernoch im Handbetrieb (wie jetzt auch, nur besser) fahren.

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Alex Bürgel wrote:
> Also kennt vielleicht jemand eine günstigere Quelle für solche
> Dioden-Arrays? Denn auch die BPW34 kostet je Stück immerhin ~4,50€. Das
> läppert sich auch schnell...
>
Bei reichelt kostet die aber nur
 BPW 34 Fotodiode, 80µA/40...1100nm 0,54 €
Also ggf mal vorher günstigere Bezugsquelle für die Bauteile abchecken 
;)

Ich würde es einfach so machen, das du dir erstmal nen Testaufbau 
machst, mit sagen wir mal 8 Didoden simpel übereinander geklatscht.
Dann pro Diode ne Auswertungsschaltung, und mit nem AVR messen, wei das 
Signal aussieht ohne Laser, und wie mit.
Eventuell kannst du einfach über einen Gleitenden Mittelwert, oder 
ähnliches schon ganz ohne Filter messen welche Diode bestrahlt wird vom 
Laser.
Das ganze Experiment kostet dich dann kanpp 10 Euro auf ner 
Lochrasterplatine und du hast schonmal ne Basis.

Autor: Peter Z. (peter2)
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Hallo,
du könntest noch die Emfindlichkeit mit Filterscheiben erhöhen. Den 
Laserlich ist ja sehr rein. Ausserdem würde ich noch einen art "Tunnel" 
vorsehen. So haste dann nicht soviel Streulich von oben. (Eingangswinkel 
begrenzen) Als Arry wäre für einen Prototyp vieleicht auch 2 
Scannereinheiten geeignet. Eine Optik haste ja schon davor die den 
Strahl "ausweitet" ebenso evt. Verwertbare Farbfilter.
Ich hoffe mal dir ein paar anregungen gegeben zu haben.
Gruß
Peter

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Läubi Mail@laeubi.de wrote:

> Bei reichelt kostet die aber nur
>  BPW 34 Fotodiode, 80µA/40...1100nm 0,54 €
> Also ggf mal vorher günstigere Bezugsquelle für die Bauteile abchecken
> ;)

Da hast du Recht, ich weis auch nicht mehr wie ich auf BPW34 kam, ich 
meinte nämlich die BPW21, und die kostet bei Reichelt 4,65€. :-)

>"Tunnel" ... Streulicht von oben
>Verwertbare Farbfilter

Sind ebenfalls zwei sehr gute Ideen die ich gerne mit einbauen werde. 
Der Farbfilter dient dabei dann zusätzlich als Schmutz-Schutz.

Wenn ich möchte, dass nur rotes Licht den Filter passieren kann dann 
muss der Filter selbst doch auch aus einem roten Glas o.ä. sein, oder?

Vielen Dank an dieser Stelle nochmal für die anregenden Ideen.
Schöne Grüße,
Alex

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

Evtl. geht auch ein Sensor wie Pollin PSD 1L5_CP1  Best.Nr. 120 404.

Über den Typ kannst du den Hersteller ermitteln. Die haben eine grosse 
Auswahl.

MfG Spess

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Alex Bürgel wrote:
> Wenn ich möchte, dass nur rotes Licht den Filter passieren kann dann
> muss der Filter selbst doch auch aus einem roten Glas o.ä. sein, oder?

Ja - das menschliche Auge sieht das völlig richtig...

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