Winkelauswertung mit Accelerometer - Wo Werte zum Nullen einrechnen?

[Cysign]

Hallo,

ich möchte mit einem Beschleunigungssensor Winkel auswerten, um so Neigungswinkel und Drehung an einem Brett zu erfahren.
Dazu habe ich einen Beschleunigungssensor in einem Plastikgehäuse.
Allerdings kann ich den Sensor nicht 100% parallel zum Brett oder seinem Gehäuse ausrichten, weshalb ich auf einem absolut graden Tisch/Brett x Werte auslese, darauß den Mittelwert bilde und diese quasi zum 'Nullen' des Sensors verwenden möchte.

Wenn ich die Daten des Sensors nun mit µ (steht für X/Y/Z):

(asin(µ/sqrt( (x*x) + (y*y) + (z*z)))* 180 / 3.14159265)

auswerte, bekomme ich den Winkel der aktuellen Lage des Sensors ausgegeben.
Solange der Sensor nur in der Ebene liegt, kann ich meine auf der graden Ebene ausgelesenen Werte einfach bei den entsprechenden Winkeln addieren und somit den Sensor nutzen, um die Lage des Bretts bei 0° zu bestimmen.

Wenn ich nun allerdings den Winkel der Y-Achse ändere, verändere ich gleichzeitig den Winkel der X-Achse, da der Sensor nicht parallel zum Brett aufliegt.

Nun ist meine Überlegung, dass ich nicht erst die Sensordaten in WInkel umrechne und dann korrigiere, sondern dass ich zuerst den Korrekturfaktor einreechne und dann in die entsprechenden Winkel umrechne.

Die Sensordaten bestehen aus Werten um die +/-4100 pro Achse.

Wäre es logisch, dass der Winkel dann richtig angezeigt wird, wenn ich die Eichungs-Werte vor der Winkelberechnung einlese?

Oder muss ich einen Weg wählen, wie ich die Sensorkoordinaten auf den Weltkoordinaten projeziere?

Ich hoffe, mir kann hier jemand meine mathematischen Lücken füllen und mir zum Erfolg verhelfen

[Dirk]

Ich würde, wie du schon gesagt hast, den Sensor auf waagerechter Fläche nullen und mit den "kalibrierten" Werten rechnen.

[Cysign]

Nun ja, das ist der erste Schritt, den ich machen muss, um ne Relativität zur Erdbeschleunigung zu bekommen.
Aber wenn die Y-Achse nun gedreht wird und die X-Achse nicht 100% orthogonal zur bewegten Achse steht (weil der Sensor nicht 100% parallel zur Drehachse steht), beeinflusst der Y-Winkel den X-Winkel.

Ich könnte jetzt versuchen, eine Wertetabelle zu erstellen, damit ich weiß, bei welchem Winkel der X-Wert wie stark und in welcher Richtung beeinflusst wird...aber das wär sehr, sehr aufwändig und müsste bei jedem neuen Durchgang zur Kalibrierung (z.B. auf nem anderen Brett, ich bekomm den Sensor ja niemals auf zwei Brettern haargenau gleich ausgerichtet!) in zwei Positionen durchgeführt werden (einmal wenn der Sensor liegt und einmal, wenn er um 90° gekippt ist, damit man quasi eine virtuelle Ebene errechnen kann, auf der sich der Sensor dreht).


Die Korrekturwerte muss ich sowieso einfluießen lassen.
Aber würdest du diese in den Wertebereich des Sensors vor der Umrechnung in Winjkel (also bei den Werten +/- ~4100) oder nach der Umrechnung in Winkel einfließen lassen?

[Dirk]

Cysign:

Die Korrekturwerte muss ich sowieso einfluießen lassen. Aber würdest du diese in den Wertebereich des Sensors vor der Umrechnung in Winjkel (also bei den Werten +/- ~4100) oder nach der Umrechnung in Winkel einfließen lassen?

Ich würde das schon mit den ADC- bzw. Ausgabe-Werten machen.

Klar kann der Sensor nur in seinem eigenen Koordinatensystem messen. Die Umrechnung in ein anderes Koordinatensystems ("Brett") ist sehr aufwändig und bei deiner Anwendung (derselbe Sensor auf unterschiedlichen "Brettern" oder Gehäuseformen) auch kaum durchführbar. Auf welche Lage in Bezug auf den "Untergrund" soll sich denn der Sensor einstellen? Letztlich kann man ja auch nur eine Größe messen, wenn eine feste Beziehung zwischen "Messgerät" und "Messobjekt" definiert werden kann.

[Cysign]

Ich würde gerne die Y-Achse des Sensors mit der Länge des Bretts parallelisieren, damit ich in jeder Y-Lage den passenden X-Wert bestimmen kann (Y-Achse = Längskante des Bretts, x * kurze kante des Bretts. Z-Achse geht in die Höhe und wird von mir nicht benötigt).

Also meinst du, dass es mehr sinn macht, eine Vergleichstabelle automatisiert bei einer definierten Drehung als Messreferenz aufzunehmen und diese hinterher zu interpolieren, um den passenden X-Null-Winkel zu bekommen?

An den unterschiedlichen Brettern wird der Sensor annähernd gleich montiert. Aber halt nur zu 99,5% gleich.

[Dirk]

@Cysign: Ich kann wenig helfen, weil ich noch nicht genau weiss, was du messen willst.

Baust du prinzipiell so etwas: http://www.elv.de/output/controller....&detail2=13927
... auch evtl. in 2 Ebenen oder auch noch die 3. Ebene (Z-Achse), also die Rotation des Brettes um eine Art zentrale Achse.

Fragen:
1. Um welche Achsen kippt das Brett? Um alle drei?
2. Auf welche Dreh-Achse kommt es dir an, d.h. welche willst du messen und welche ist/bleibt konstant?
3. Warum ist die Lage des Sensors auf dem Messobjekt variabel und nicht genau zu definieren?
4. Kannst du vielleicht einmal die konkrete Anwendung beschrieben?