Abstandsmessung ähnlich wie IR-Schnittstelle des asuro

[oberallgeier]

Hallo Ihr IR - Abstandsmesser

... Das Entscheidende an dem ganzen Aufbau ist, dass der Sender und der Empfänger ziemlich lichtdicht voneinander abgeschirmt sind. ...

Aber nicht vergessen: etwas Licht wird bei LED's auch nach hinten abgestrahlt ...

... Ich kann das Experimt mit einer ultrahhellen LED im Schrumpfschlauch empfehlen, das kann man richtig sehen, wo das Licht überall durchkommt. Auch interessant wäre, ob das Platinenmaterial das IR-Licht eventuell etwas durchläst. ...

robo.fr - vielen Dank für Deine nützlichen Fragen und Einwände. Manche Ergebnisse lassen auf sich warten. Es gab etliche Steine auf dem Weg . . . waren aber grösstenteils selbst hingeworfen .

Nun ist es "amtlich". Die Ergebnisse beruhen auf verschiedenen Beobachtungen beim Aufbau von drei Abstandssensoren der hier beschriebenen Bauart, die bei meinem R2D03 von oben chirpend auf den Weg blicken und auf Hindernisse oder Fallgruben achten. Es sind drei irDME´s : 12, 3 und 4 : 12=nach vorne, 3=45°links und 4=45°rechts. Abwärtsneigung 50° gegen die Waagrechte. In dieser Stellung wird die Situation "vor" dem Döschen im Winkel +/- 60° recht zuverlässig abgedeckt. Der optische Blindenstock ist hier zwar statisch, aber deckt einen Bogen von etwa +/- 15 cm, etwa 10 .. 15 cm vor dem R2D03 ab.

Platinenmaterial lässt Licht durch - zumindest verschiedene, braune Loch- und Streifenraster, die ich verwendet hatte. Eindeutig lichtdicht ist bei mir NUR das Metallröhrchen und NUR in der hier gezeigten Konfiguration mit dem selbstverschweissenden, dickwandigen Schrumpfschlauch am Ende. Er soll nach hinten geringfügig überstehen und dient bei mir auch dafür, dass das Metallröhrchen auf der LED bleibt - nur leicht schrumpfen, dann hälts. Und das Metallröhrchen sitzt auf der unteren Schulter der LED auf. Leider ist mein Kameralack ausgetrocknet und ich konnte das Abdeckrohr innen nicht mattschwarz lackieren. Andere Rohre hatte ich nicht lichtdicht bekommen. Lichtdicht heisst hier: keine Messwertbeeinflussung von SFH415 auf SFH5110 beim Chirpen feststellbar.

Ich musste feststellen, dass andere Dinge statt des Schrumpfschlauches - z.B. ein Streifen ziemlich undurchsichtiges, dunkelgrünes, sehr stabiles Textilband, die Messung beeinflussten.

Die Messwerte schwanken im Bereich +/- 10 % bei gleicher Beleuchtung. Leider ist die Schwankungsbreite bei Änderung der Beleuchtung deutlich größer. So nimmt der Messwert bei "Blick in Richtung Hängelampe" sehr deutlich zu. Daher muss das Abstandsfenster für Hindernis- und Absturzsicherung mithilfe des Sharp (noch nicht implementiert und getestet) justiert werden.

Zum Schluss noch eine Liste Messwerte von heute mit einem älteren Testprogramm - Tischabstand ohne Fahrt gemessen. Beleuchtung "halbes Tageslicht" mit Kunstlicht gemischt. Messwerte der irDME´s sind die ersten drei Zahlenwerte in einer Reihe (der ADC ist unbeschaltet - daher die Unruhe). Die ersten drei Werte nennen die drei irDME´s 12, 3 und 4.

	Pm168D/20 MHz	m168D_10x61-64/613 09jul08 1610

  i1-4	56	39	63	Isvs1	27	most12	129	ADCmm 483
  i1-4	53	42	66	Isvs1	27	most12	123	ADCmm 336
  i1-4	55	39	61	Isvs1	27	most12	133	ADCmm 825
  i1-4	56	41	65	Isvs1	27	most12	125	ADCmm 640
  i1-4	54	41	61	Isvs1	27	most12	133	ADCmm 284
  i1-4	52	42	61	Isvs1	29	most12	133	ADCmm 800
  i1-4	51	35	68	Isvs1	29	most12	119	ADCmm 243
  i1-4	56	37	62	Isvs1	29	most12	131	ADCmm 775
  i1-4	51	42	63	Isvs1	29	most12	129	ADCmm 465
  i1-4	53	41	60	Isvs1	29	most12	135	ADCmm 297
  i1-4	52	39	59	Isvs1	29	most12	137	ADCmm 640
  i1-4	51	39	53	Isvs1	31	most12	149	ADCmm 258
  i1-4	53	41	63	Isvs1	31	most12	129	ADCmm 999
  i1-4	57	40	67	Isvs1	31	most12	121	ADCmm 278
  i1-4	56	38	59	Isvs1	31	most12	137	ADCmm 371
  i1-4	54	39	63	Isvs1	31	most12	129	ADCmm 457
  i1-4	59	42	69	Isvs1	31	most12	117	ADCmm 376
  i1-4	55	40	63	Isvs1	33	most12	129	ADCmm 376
  i1-4	59	41	69	Isvs1	33	most12	117	ADCmm 512
  i1-4	57	42	63	Isvs1	33	most12	129	ADCmm 284
  i1-4	61	41	74	Isvs1	33	most12	107	ADCmm 393
  i1-4	59	41	63	Isvs1	33	most12	129	ADCmm 304
  i1-4	63	45	71	Isvs1	33	most12	113	ADCmm 544
  i1-4	60	46	77	Isvs1	35	most12	101	ADCmm 492
  i1-4	60	43	80	Isvs1	35	most12	95	ADCmm 287
  i1-4	58	42	80	Isvs1	35	most12	95	ADCmm 556
  i1-4	72	44	74	Isvs1	35	most12	107	ADCmm 232
  i1-4	66	46	76	Isvs1	35	most12	103	ADCmm 948
  i1-4	64	44	72	Isvs1	35	most12	111	ADCmm 376
  i1-4	68	42	76	Isvs1	37	most12	103	ADCmm 324
  i1-4	60	48	80	Isvs1	17	most12	95	ADCmm 308
  i1-4	58	44	73	Isvs1	17	most12	109	ADCmm 284
  i1-4	61	42	79	Isvs1	17	most12	97	ADCmm 474
  i1-4	63	44	73	Isvs1	17	most12	109	ADCmm 371
  i1-4	58	44	72	Isvs1	17	most12	111	ADCmm 365

[Sternthaler]

Mahlzeit oberallgeier,

mir kommt das etwas merkwürdig vor.
Wenn der irDME 12 der Mittlere ist, würde ich von der Geometrie der Sensoren eher darauf tippen, dass Links und Rechts ähnliche Werte liefern sollten, und der mittlere Sensor mehr nach vorne schaut.

Bei deinen Daten liegen aber Sensor 3 und 4 recht weit auseinander, und der 12'er ist eher mittig.
Sind die Sensoren schon mechanisch ausgerichtet gewesen? Messpunkt der Beiden auf gleichen Winkel nach unten?

Warum überhaupt kannst du wieder in die Ferne sehen? Am 01.08 waren die Teile doch noch blind. Neubau oder Reparatur? Was hat die Dinger eigentlich gekillt?

Und nun wieder weiterarbeiten.
Gruß Sternthaler

[oberallgeier]

Hi Sternthaler,

... etwas merkwürdig ... Bei deinen Daten liegen aber Sensor 3 und 4 recht weit auseinander, und der 12'er ist eher mittig.
Sind die Sensoren schon mechanisch ausgerichtet gewesen? Messpunkt der Beiden auf gleichen Winkel nach unten? ...

Eigentlich sind die gleich ausgerichtet, aber schon geringe Änderungen ergeben andere Werte. Da ausserdem links von der Teststrecke ein Fenster zum Garten ist, vorn ein (leuchtender) Bildschirm und oben eine Lampe ist, sind die Werte doch einigermassen unterschiedlich - und sind es auf dem ganzen Weg über den Tisch. Daher muss das Fenster zwischen "Fallgrube erkannt" und "Hindernis erkannt" relativ weit offen sein . Es kommt bei der Sensorik noch der schon erwähnte schwenkbare Sharp dazu. Ich hoffe, dass ich mit dem die Justiererei hinkriege. Aber das wird wieder mal dauern . Immerhin soll ja der bestimmungsgemäße Gebrauch in ähnlich unausgeglichener Beleuchtung stattfinden.

... Warum überhaupt kannst du wieder in die Ferne sehen? Am 01.08 waren die Teile doch noch blind. Neubau oder Reparatur?

... überraschenderweise ist in der Neuteilekiste noch eine heile CQY99 gewesen und in einer kleinen Versuchsplatine eine SFH415.

Das hatte ich dort über das ganze Projekt geschrieben.

... Was hat die Dinger eigentlich gekillt? ...

... Kurzschluß im Steckverbinder? Wie konnte das geschehen? Lötbrücke?

... Mein Reststolz verbietet mir genauere Angaben ...

Wie gesagt, es gibt noch diesen Thread über das ganze Projektchen. Auch ein kleines Projekt will gross rauskommen .

[Sternthaler]

CQY99 zum Gruße,

schöner Thread mit der kompletten Beschreibung. Der ist mir doch tatsächlich durch die Lappen gegangen. Allerdings kann ich mich an die Frage von Klingon nach den Gleitpads doch noch erinnern. (Was behält man eigentlich im Kopf?)
Jetzt wird auch klar, warum du dich mit dem Spruch "... Mein Reststolz verbietet mir genauere Angaben ..." selber zitierst .

Weiteres dann ab jetzt also im Projekt-Thread.
Gruß Sternthaer

P.S.: Immer noch nicht zu Hause.

[oberallgeier]

Eine unerwartete Fehlmessung der irDME´s wurde festgestellt.

Bei Testfahrten mit meinem R2D03 auf dem Tisch hatte ich beim Zufahren auf den Bildschirm unsinnige Reaktionen festgestellt. Die Kontrolle der Messwerte durch Ausgabe über die RS232 zeigte, dass der Bildschirm schon bei deutlichem Abstand, ca. 50 cm, dazu führte, dass der kleine Roboter eine Fallgrube sah - sprich: der Messwert ist ausserhalb der messbaren Entfernung, also wird auf ein tiefes Loch erkannt. Ausschalten des Bildschirms ergab sofort glaubhafte Ausweichmanöver. Abdecken der angepeilten Oberflächen (die Sensoren peilen handtellergrosse Flächen etwa 200 mm vor dem Roboter an) mit dunkelgrauem Karton ergab keine Besserung.

Ein schneller Aufbau mit einem Fototransistor - SFH300 o.ä. - ergab bei Abstand Bildschirm-Sensor ca. 5 cm dieses Bild, 0,5V_1ms/DIV :

...................Bild hier  

Seltsamerweise beeinflusst diese Frequenz von rund 300 Hz den SFH5110-36 so, dass er dauerhaft auf "Kein Signal erkannt" (Signalausgang ist high) schaltet. Dies wird bei meiner Auswertung interpretiert als tiefer Abhang.

[Christian H]

Hi Joe,

herzliche Gratulation zu Deiner wandelnden Cola-Dose!

Hast Du mal überlegt deine Sensorik unsichtbar zu machen ? Ich könnte mir vorstellen man bringt 4 oder mehr IR-Detektoren in der Dose fest an, z.B. nahe der Oberkante der Dose und läßt diese durch kleine Löcher nach aussen sehen. Eine IR-LED könnte man verdeckt vorne in den Strohhalm einbauen. Mit Drehung des Strohhalms per Servo könnte man die Umgebung gezielt ausleuchten bzw. abtasten.

Gruss Christian

[oberallgeier]

... herzliche Gratulation zu Deiner wandelnden Cola-Dose! ...

Danke für die Blumen *ggg*.

... überlegt ... Sensorik unsichtbar zu machen ? ... IR-Detektoren in der Dose ... durch kleine Löcher nach aussen sehen ... IR-LED ... in den Strohhalm einbauen ...

Ja das wäre hübsch. Ich hatte es anfangs überlegt, aber da ich die endgültige Größe und Funktion noch nicht kannte, hatte ich diese hässlichen Aufbauten gemacht. Ausserdem ist es innen reichlich eng geworden.

Ein wesentliches Argument spricht dagegen: das Streulicht. Siehe in diesem Posting unter "... Kameralack ...". Ich hatte festgestellt, dass z.B. der gelegentlich verwendete Schrumpfschlauch zum Abdecken der irLED´s ungeeignet ist - das Licht strahlt einfach durch. Deshalb hatte ich die Abdeckung der LED´s mit Messingrohr gemacht, wie hier gezeigt wird. Ich denke, dass die kompletten Sensoren innerhalb der Dose schlecht funktionieren - wenn die Öffnungen nicht total kameramattschwarz lackiert sind.

Deine Variante mit dem Suchscheinwerfer im Strohhalm - hmmm - daran hatte ich noch nicht gedacht. Müsste ich mal nachrechnen, wie das mit dem Timing im 5110 aussieht. Ich müsste sicher sein, dass die LED eine bestimmte Region ausstrahlt und dann die Chirperei sicher ablaufen lassen. Das könnte gehn. Danke jedenfalls für den Tip.

[Sternthaler]

Hallo oberallgeier,
das ist ja echt spannend!

Wenn der 36 kHz-Filter im Baustein nun doch nicht auf diese Frequenz, sondern nur auf Regelmäßigkeit schaut, ergeben sich ja allerlei Möglichkeiten.
Das würde mich allerdings wundern, wenn die Frequenz nicht die Rolle spielt, da es zu dieser Bauteileserie alternative Frequenzen gibt, bei der das Bauteil 'sehen' soll. Es muss also schon irgendetwas drin sein was mit der angegebenen Frequenz zu tun hat.

Hast du deinen 300 Hz-Pulse mal gezoomt, so dass nur einer der Einbrüche zu sehen ist? Sind im Einbruch, oder auch im High-Teil noch 'dünne' Pulse vorhanden? Zufälligerweise bei 36000 Hz?

Du findest ja immer schlimme Dinge .


Die Idee von Christian H mit der LED im Strohhalm finde ich auch sehr schön. Als kleinen Nachteil würde ich den verstärkten Stromverbrauch sehen. Wenn deine irDME's keine eigene Lampe mehr haben und der Servo die ganze Zeit von einer Ecke in die Andere muss, ...
Das Chirpen müsste dann ja nur zur Servoposition S1, S2 und S3, weitere? synchronisiert werden. Falls der Servo so schnell ist, dass man alle Positionen anfahren, stoppen, messen und wieder anfahren muss, solltes du schon mal prüfen, ob das Drehmoment vom Servo die Dose dreht.

Gruß Sternthaler

[oberallgeier]

Hallo Sternthaler,

... Das würde mich allerdings wundern, wenn die Frequenz nicht die Rolle spielt ...

Genau. Allerdings habe ich das reproduziert - bei passender Sicht des irDME-Trios in Richtung Bildschirm chirpen alle Drei unisono "127" - also dauernd high = keine Reflexion erkennbar = totaler Canyon.

... Hast du deinen 300 Hz-Pulse mal gezoomt, so dass nur einer der Einbrüche zu sehen ist? Sind im Einbruch, oder auch im High-Teil noch 'dünne' Pulse vorhanden? Zufälligerweise bei 36000 Hz?
Du findest ja immer schlimme Dinge ...

Ich habe es auch mal reichlich gezoomt. Die gesamte Kurvenform ist wohl etwas abhängig von der Bildschirmfarbe bzw. Helligkeit, ich habe eher einen 50%-duty-cycle bei der geringen Frequenz statt der kurzen Einbrüche im gezeigten Bild. Bei sehr hoher Auflösung sehe ich eine ziemlich konstante, weiche Schwingung am Phototransistor - etwa 90 kHz. Dummerweise also keine Oktave sondern das dreifache. Ausserdem ist diese sehr sanfte Welligkeit deutlich unter 0,1V, vielleicht 0,02?

Seltsamerweise ist die beschriebene Störung auch durch Herunterfahren der Bildschirmhelligkeit nicht zu beheben . . .

Ich werde auch mal testen, was der Asuro bei der Abstandsmessung (und bei der IR-232) zu einem hellen Bildschirm sagt.

... Die Idee von Christian H mit der LED im Strohhalm finde ich auch sehr schön. ... Nachteil würde ... Stromverbrauch ... und der Servo die ganze Zeit von einer Ecke in die Andere muss, ...

Ich hatte ja schon die schlechte Richtungsselektivität des 5110 bemängelt. Möglicherweise bietet die aber den Vorteil, dass ich mit dem 5110 nur ungefähr in die Richtung schauen muss. Darüber sollte ich nachdenken-gucken-testen-achschonwiedersoeineAbwandlungdieichgarnichtgesuch thatte.

... Falls der Servo so schnell ist, dass man alle Positionen anfahren, stoppen, messen und wieder anfahren muss, solltes du schon mal prüfen, ob das Drehmoment vom Servo die Dose dreht ...

Das nächste Problem. Er fährt, wie viele Servos, rund 60° in 1/10 sec. Das Reaktionsmoment dreht die Dose nicht, das ist ja auf dem zweiten Video zu sehen, wenn sich der Strohhalm nach dem "kritischen" irDME dreht. Aber die Stellzeit ist mit Sicherheit eine unschöne Bremse, selbst beim langsamen Fahrtempo der Dose. Also müsste so eine Variante schon alles Unterputz haben. Mal sehen.

[Sternthaler]

Ja, ja, Probleme und Änderungswünsche steigen mit der Anzahl der Leser

Zum 300 Hz Blinki:
- Pixelfrequenze ist 'etwas' höher.
- Bildwiederholrate liegt darunter.
- Hintergundbeleuchtung?
Mach mal ein paar Oska-Messungen bei geänderter Beleuchtung. Tut sich da was?
Wenn ja, würde ich auf eine Helligkeitsreglung im 300 Hz-Takt per PWM tippen.

Nun aber www.abinsbett.de
Gruß Sternthaler