Ultraschall 3D Radar

[Mercator]

Hallo,
Es könnte doch nützlich sein, wenn man ein 3 dimensionales Abbild der Umgebung des Bots erstellen könnte.
Mein Vorschlag wäre eine Parabolschüssel mit einem Ultraschallsender nach innen (zur Schüssel zeigend) und einem Ultraschallempfänger,der nach außen gewand ist (Vielleicht auch umgekehrt). Die Parabolschüssel steht auf einem Drehteller. Somit kann sie sich ca. 200° nach oben oder unten bewegen und 360° im Kreis. Dann kann dieses Gerät ganz viele Punkte in seiner Umgebung ertasten. Diese Punkte könnte man sich dann auf einem PC mit Directx oder sonst wie zu einem Abbild der Umgebung rendern lassen.
Somit lässt sich das Gerät 2dimensional und 3dimensional nutzen und kann auch als konventioneller Abstandssensor dienen.



Kann sowas funktionieren?

[SlyD]

... ist wohl aber sehr sehr langsam - das geht IMHO nur mit Laser und schnellen Ablenkspieglen in aktzeptabler Zeit - wie bei den SICK Laserscannern. (die tasten - glaub ich - ihren Arbeitsbereich 10 mal pro Sekunde ab)
Ne Parabolschüssel mit Steppern auszurichten dauert ja immer relativ lange - und nun stell dir mal vor du hast 1000 punkte zu erfassen - das dauert... dynamische Umgebungen kannst Du damit vergessen.
Also fahrende Bots können mit solchen Konstruktionen sinnvoll nur nen 2D Bild der Umgebung erstellen - sofern Sie langsam genug fahren.

[Mercator]

Soll ja auch nicht für Echtzeitmessung sein. Kann man auch verwenden, wenn sich der Bot verfahren hat und da kann sowas schon hilfreich sein. Oder für Kartenerstellung etc. Wenn man z.B. alle 5° misst, dann dauert ein komplettes 3d-Bild 5 Minuten. Eine einfache Sicht nach vorne nur 1.3 Minuten. Eine 150° 2d Ansicht dauert 6 Sekunden (Wenn man davon ausgeht, dass Messung und zum nächsten Punkt ausrichten 200ms dauert.) Dann hat man auf 3m einen Punktabstand von 26cm. Ist doch genau genug. Kommt halt auf die Anwendung an.

[Rubi]

Sollte nicht der Empfänger in die Schüssel zeigen und der Sender nach außen?

LG
Rubi

[sep]

Am besten zeigen beide in die Schüssel... Die übrigends parabelförmig und nicht kugelförmig sein sollte...

Am besten noch ein wenig optimiert um den "Kegel" des US-Wandlers zu reduzieren, dann könnte man halbwegs punktgenaue Messungen machen

[Felix G]

Und da nicht beide Kapseln im Brennpunkt sitzen können,
lässt man einfach eine weg und nimmt die andere als Sender und Empfänger.

[Manf]

Am besten noch ein wenig optimiert um den "Kegel" des US-Wandlers zu reduzieren, dann könnte man halbwegs punktgenaue Messungen machen
In welcher Weise läßt sich denn die Form optimieren um den Kegel zu reduzieren?
Manfred

[Rubi]

In welcher Weise läßt sich denn die Form optimieren um den Kegel zu reduzieren?
Manfred

Ich denke das ist eben die Idee den Sender und Empfänger in den Parabol schauen zu lassen, der dann den Strahl bündelt.

LG
Rubi

[Manf]

die Idee den Sender und Empfänger in den Parabol schauen zu lassenDie Ausrichtung erfolgt dabei normlalerweise auf zwei Stellen.
Der Abstand der beiden Stellen ist um den Abbildungsmaßstab größer als der Abstand zwischen Sender und Empfänger.
Manfred

http://www.hazelwood.k12.mo.us/~grichert/optics/intro.html

[Felix G]

Genau aus diesem Grund habe ich ja vorgeschlagen nur eine Kapsel zu verwenden die dann als Sender und Empfänger dient.


Aber auch dann gibt es noch ein Problem das bisher nicht angesprochen wurde...

Wenn der Sender genau im Brennpunkt eines Parabelförmigen Reflektors sitzt, so werden die Schallwellen mehr oder weniger parallel auf die Reise geschickt.
Die Entfernung zum Objekt ist nicht so wichtig, allerdings trifft man nicht nur einen Punkt, sondern eine mehr oder weniger große Fläche.


Es stellt sich also die Frage ob diese Fläche klein genug ist

[Rubi]

Ich bin onehin skeptisch, was diesen Parabol betrifft.
Bei Jugend forscht gab es einmal einen US der hat einen gebogenen Blechstreifen von ca. 2cm Höhe und 12 cm Länge als Reflektor verwendet.
Was ich mich erinerre aber nur für den Empfänger.
Der Sender ist gegenüber dem Empfänger positioniert gewesen und hat keine Bündelung benötigt.
Damit umgeht man das Problem (aber nur ein wenig), wenn der Strahl vom Empfänger weg reflektiert wird.

LG
Rubi

[sep]

Nichts spricht dagegen einen elliptischen oder länglichen Spiegel oder zwei Spiegel zu verwenden um Sender und Empfänger nicht zu eng ineinander stecken zu müssen... Schöner wäre es sicherlich mit nur einem Baustein auszukommen.

Das blöde dabei ist halt, dass der Schallwandler nachher dem Schall "im Weg steht" und einen Gutteil der Siganalenergie so wieder absorbiert. Besser wäre vielleicht eine etwas aufwendigere "Optik", die einerseits einen eng fokussierten und andererseits sehr parallelen Strahl produziert.

Ob das überhaupt geht und Sinn macht, sei mal dahingestellt. Vielleicht ist es da auch sinnvoller mit einem Array von Wandlern zu arbeiten und so die gewünschten Keule zu erzeugen...

Teuer und aufwendig ist es in jedem Fall und schleppt den grundlegenden US-Bug mit: Schon kleine Hindernisse im "Strahlengang" werden erkannt, dahinterliegende Objekt sind verdeckt. (Es wird halt nur das erste halbwegs starke Echo ausgewertet)

[Manf]

Es gibt auch interessante Grundlagen hierzu.
http://www.2cool4u.ch/microwave/rifu_anforderungen/rifu_anforderungen.htm

http://www.dj4uf.de/lehrg/b09/image084.jpg
http://www.2cool4u.ch/microwave/rifu_anforderungen/rifu_anforderungen-Dateien/image041.jpg