Frage wegen Reichweite von Entfernungsmessungen

[SnowXyX]

Hi

Ich bin gerade bei dem Bau meines Roborters.
Mein Roborter soll in einem großen Raum(ca 60-100qm) die Wände abmessen können.
Jetzt ist die Frage ob mit Laser oder ob es auch mit Ultraschall geht ?
Ich weiß nicht wie weite entfernungen Laser oder Ultraschall messen kann?

Hat einer damit schon mal Erfahrungen gemacht ?

Würde mich sehr freunen über paar Tips oder ideen ?

MFG,
Matthias

[Pathfinder]

Hi,
habe gerade mal im Internet nachgeschaut, was es den so für Ultraschall-Entfernungsmesser es zu kaufen gibt.
Die teuren, gehen nur bis 20Euro, ich denke viel weiter wirst du auf einfache Art und weisse mittels einem eigen gebauten Messgerät nicht kommen.

Würde vorschlagen doch auf die Lasermethode umzuschwänken, von der ich aber leider auch keine Ahnung habe. Sorry.

[Gleylancer]

ULTRASONIC SENSOR; Abstand, Abtast- max.: 1000mm; Abstand, Abtast- min.: 200mm; Durchmesser: 32mm; Frequenz: 175kHz; IP-Leistung: IP65; Länge/Höhe: 123mm; Leistungsverbrauch: 800mW;
449,00 €

Also nix mit 20 Euro maximal.
Maximal ist nur die Reichweite (höchstens 2 Meter bei Idealbedingungen)
Für alles andere gibts andere Messmethoden (z.B. Laserdiode)
Gruß
Gleylancer

[SnowXyX]

Danke erst mal !

Gleylancer oder jmd anders weiß einer ob ich diese entfernungen mit einem Laser messen könnte ?

[Manf]

Beispiele

Ultraschall mit Entfernung und Preis 0,6m-15m, 1%, Eu 51,50
http://www.eurotronik.de/entfernungsmesser.htm

Laser mit Entfernung und Preis 0,2m-200m, +-3mm, Eu 404,84
http://www.eurotronik.de/laserentfernungsmesser.htm
Manfred

[SnowXyX]

Vielen dank erst mal !

genau so ein Laser brauche ich jetzt muss ich nur noch nachschauen wo ich den herbekomme ohne das gerät da ich den laser selber ansteuern und auslesen möchte ;)

[Bastlwastl]

Ich würde dir zur Lasermessung raten da es bei der Ultraschallmessung zu viele Stöhreinflüsse giebt um exakt zu messen.

Mögliche Stöhreinflüsse bei Ultraschallmessung:

Themperaturschwankungen -> veränderung der Schallgeschwindigkeit
Luftdruckschwankungen -> veränderung der Schallgeschwindigkeit
Ein metallischer gegensctand fällt zu Boden oder jematn klimpert mit seinen Schlüssel -> stöhrende Ultraschallschwingungen.

Tapeten, Vorhänge -> Schall wird geschluckt

Viele glatte Wände -> stöhrende Ultraschallreflektionen

Schräge Wände -> Der Schall wird in eine andere Richtung Reflektiert und man kann nichts messen. Optimal sind 90° zum Messkopf.

Einige dieser Stöhrfaktoren sind zwar zu kompensieren indem man über eine exakt bekannte Distanz eine Ultraschallmessung durchführt.
(Justieraufbau direkt am Robotter.)

Weiters solltest dir aber im klaren sein dass für Ultraschallmessungen eine Fläche braucht die Rechtwinklig zum Messkopf steht und dass inerhalb der "Schallbirne" nur Flächen erkannt werden deren Oberfläche groß genug ist.

Laser ist eine Punktmessung bei der sich Staub, Tageslicht und bestimmte Farben stöhrend auswirken.
Das heißt: Du mußt den Robotter jedes mal neu justieren wenn du eine Wand mit einer anderen Farbe vermisst da jede Farbe den Laserstrahl unterschiedlich stark reflektiert.

mfg Bastlwastl

[Manf]

Das heißt: Du mußt den Robotter jedes mal neu justieren wenn du eine Wand mit einer anderen Farbe vermisst da jede Farbe den Laserstrahl unterschiedlich stark reflektiert.

Ich wäre mir da gar nicht so sicher, daß es auf die Stärke der Reflexion ankommt. Immerhin mißt er angeblich auf 200m mit 3mm Abweichung.

[Bastlwastl]

Über dieses Gerät kann ich dir leider nichts sagen.

Vermutlich misst dieses Gerät die Entfernung nicht über die reflektierte Lichtintentität sondern über die Lichtgeschwindigkeit.

Ich habe in der Schule mit einem Eigenbauentfernungsmesser gearbeitet der üger die Intentitätsmessung funktionierte.
(Aber nur wenn das Streulicht nicht zu stak wahr. Also wurde nur bei geschlossenen Forhängen gemessen.)

Genaue Ergebnisse haben wir da bis zu einer Entfernung von 2m erhalten.

Ab dieser Entfernung war die Ungenauigkeit >0,2mm.
(Wenn man den Sensor richtig justiert hat.)

Wir haben mittels Voltmeter gemessen.

Wir haben die ausgegebene Spannung bei einer vorgegebenen Entfernung gemessen und dann die erhaltene Messspannung mittels Exel-Tabelle umgerechnet.
Das müsste doch ein Robotter auch können.

Wir haben mit einem Testkörper experimentiert der in verschiedenen Farben gestrichen wahr.
(weiß,schwarz, rot, gelb, grün und blau)
Die Entfernung wahr immer exakt die Selbe, trotzdem hatte man erhebliche Spannungsunterschiede.

Desswegen würde ich den Robotter vor jeder Messung auf die Oberfläche justieren.

Denn ich glaube nicht dass sich ein Privater Bastler ein Fertiggerät auf den Robotter montieren will.

Es giebt doch Lasersensoren einigermaßen billig zu kaufen.
Man erhält zwar eine analoge Spannung die man zur weiterverarbeitung digitalisieren muss, aber dass wird sicher billiger als ein fertiges Gerät wie bei dem angeführten Link.

Ich wüßte da eine Methode wie du billig mittels Laser genaue Messergebnisse erhältst.

Ich weis nur nicht ob sie auf so kurze Distanzen funktioniert.

Es gab da mal so ne Methode die Lichtgeschwindigkeit mit einer Schlitzscheibe zu messen.

Es funktioniert ungefähr so:

Man setzt eine Lichtquelle und eine Kammera Obskura mit einem Bestimmten Abstand zueinander hinter eine Schlitzscheibe.

Die Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl durch den Schlitz bis die kontinuierlich drehende Scheibe den Strahl verdekt.

Dieser Lichtimpuls wird von einer Wand/Spiegel reflektiert und wieder zurückgeworfen.

Dieser zurückgeworfene Lichtimpuls wird nur bei einer zum Abstand passenden Drehzahl der Schlitzscheibe zur Kammera Opskura durchgelassen.
Bei einer falschen Drehzahl erhält man keinen oder nur sehr unsauberen Impuls.

Da die Lichtgeschwindigkeit heutzutage bekannt ist kann man sich über die Drehzahl der Schlitzscheibe den Abstand zwischen Sender/Empfänger und reflektierender Wand/Spiegel errechnen.
Man kann auch die Kerze und die Kammera Obskura dir Lasersende- und empfangsdioden ersetzen.

Wenn man die erhaltenen Signale mit einem Mikrokontroller auswärtet kann man diese Messung leicht in einen Robotter integrieren.

Die Schlitzscheibendrehzahl erhält man durch den Lichtimpulsintervall.

mfg Bastlwastl

[Manf]

Genaue Ergebnisse haben wir da bis zu einer Entfernung von 2m erhalten. Ab dieser Entfernung war die Ungenauigkeit >0,2mm.
(Wenn man den Sensor richtig justiert hat.) Wir haben mittels Voltmeter gemessen.
Wir haben die ausgegebene Spannung bei einer vorgegebenen Entfernung gemessen und dann die erhaltene Messspannung mittels Exel-Tabelle umgerechnet.
Hast Du noch irgendwelche Unterlagen zu dem Versuch? er entspricht in etwa dem, was man auch mit einem PSD Sensor machen würde. (Das mit der Ungenauigkeit >0,2mm auf 2m ist vielleicht nicht sehr konkret ausgedrückt, wenn umgekehrt bis 2m die Ungenauigkeit unter 0,2mm läge, dann könnte man nach heutigen Stand der Technik die Intensitätsmessung sicher ausschließen)
Der Versuch von Fizeau mit der Schlitzscheibe ist berühmt geworden als erster Versuch 1849 auf der Erde die Lichtgeschwindigkeit zu messen, mit Dampfmaschine zum Antrieb des Zahnrades.
http://mibecker3.bei.t-online.de/zahnradversuch.htm

[Gleylancer]

Vermutlich misst dieses Gerät die Entfernung nicht über die reflektierte Lichtintentität sondern über die Lichtgeschwindigkeit.

Sorry, aber bei der Aussage bin ich glatt vom Stuhl gefallen :D
Wieviele pikosekunden willst du denn messen? Dann müsste man sich ja auch schon über die Geschwindigkeit bzw. die Verzögerung der elektronen im Leiter Gedanken machen :)
...aber Hey, wenn du eine entfernungsmessung mit Auswertung der Lichtgeschwindigkeit baust, dann meld dich gleich für den Nobel-Preis an :)
Gruß
Gleylancer

[sonic]

Vermutlich misst dieses Gerät die Entfernung nicht über die reflektierte Lichtintentität sondern über die Lichtgeschwindigkeit.

Sorry, aber bei der Aussage bin ich glatt vom Stuhl gefallen :D
Wieviele pikosekunden willst du denn messen? Dann müsste man sich ja auch schon über die Geschwindigkeit bzw. die Verzögerung der elektronen im Leiter Gedanken machen :)
...aber Hey, wenn du eine entfernungsmessung mit Auswertung der Lichtgeschwindigkeit baust, dann meld dich gleich für den Nobel-Preis an :)
Gruß
Gleylancer

Nobelpreis kann er sich schenken ;-) das Verfahren gibt's schon....

Bei der Laserdistanzmessung gibt's 3 verschiedene Methoden die gebräuchlich sind.

1. Triangulation mit Diodenarray, CCD-Zeile, usw...
2. Messung der Phasenverschiebung des ausgesendeten modulierten Lichtstrahls...
3. Und tatsächlich Laufzeitmessung, z.B. wird so die Entfernung zum Mond regelmässig gemessen. Die haben bei einem der letzten Besuche sogar extra mehrere von diesen "Ich bin stur und reflektiere nur in die Senderichtung"-Spiegeln oben gelassen ;-)

Ich hatte mal einen Thread zu einer meiner Ideen angestossen die Lasertriangulation "umzudrehen". Das war eine interessante Diskussion mit Manf. Die Idee hab ich immer noch, und ich bau die auch
auf, wenn ich die Teile zusammenhabe...

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=1603&highlight=laser+distanzmessung

Gruß, Sonic

Gruß, Sonic

[Gleylancer]

Bei der Laserdistanzmessung gibt's 3 verschiedene Methoden die gebräuchlich sind.

1. Triangulation mit Diodenarray, CCD-Zeile, usw...
2. Messung der Phasenverschiebung des ausgesendeten modulierten Lichtstrahls...
3. Und tatsächlich Laufzeitmessung, z.B. wird so die Entfernung zum Mond regelmässig gemessen. Die haben bei einem der letzten Besuche sogar extra mehrere von diesen "Ich bin stur und reflektiere nur in die Senderichtung"-Spiegeln oben gelassen


Zu 1.: Das kenne ich auch. Die meisten Laserentfernungsmesser arbeiten so. Dennoch ist dies eine Triangulation und keine Laufzeitmessung.
zu 2.: Du misst aber hier wieder nur die Phasenverschiebung, nicht die Laufzeit.
Zu 3.: Bei so ner grossen Entfernung macht eine Laufzeitmessung natürlich Sinn. die Spiegel heißen Tripelspiegel (auch unter dem Begriff Katzenaugen gebräuchlich) Soweit ich weiß ist der Spiegel auf dem Mond aber nur 1 Meter groß, weshalb eine sehr genaue Ausrichtung nötig ist.

...aber über das meiste habt ihr euch ja schon im geposteten Link ausgelassen ;)
Gruß
Gleylancer

[Bastlwastl]

Salve


@Manf

Zu der Erreichbaren Genauigkeit bei der Intentitätsmessung.

Wir haben diese Genauigkeit nur erreicht wenn die Versorgung der Sendediode keine Schwankungen hatte, wenn der Empfänger exakt ausgerichtet wurde, wenn das Messgerät ganau auf die Farbe der zu messenden Oberfläche eingerichtet wurde un wenn der Raum absolut dunkel wahr.

Außerdem musste das weiße Rauschen der verwendeten Bauteile so gut wie möglich unterdrückt werden.

Also nur zu Labormessungen geeignet, aber in der Industrie, bzw bei Robottern nicht verwendbahr.

Über die Messschaltung kann ich dir leider nichts sagen da sie mit schwarzem Kunstharz vergossen wurde.

Der Techniker der die Schaltung gebaut hat hat gesagt dass er den Schaltungsaufbau nicht preisgibt und ihn mit ins Grab nimmt.
(Außer jemand lässt einen mindestens 6 Stelligen Eurobetrag springen.
Dafür kann man sich sicher selbst irgendetwas entwickeln.)

Zur Laufzeitmessung habe ich schon geschrieben dass ich nicht weis ob sie auf so gurze Entfernungen funktioniert.
Man könnte es mit einer Modellflugzeug-Gasturbine als Antrieb für die Schlitzscheibe versuchen uder irgend einen anderen Antrieb der Drehzahlen im Bereich von 100 000 Umdrehungen pro Min schafft.

mfg Bastlwastl

[Manf]

Der Techniker der die Schaltung gebaut hat hat gesagt dass er den Schaltungsaufbau nicht preisgibt und ihn mit ins Grab nimmt.
Wir könnten dann ja wenigstens ganz gezielt in dem Grab suchen,
aber ich schätze mal es hatte etwas mit Laufzeit oder Interferenzmessung zu tun und es war ihm einfach zu kompliziert es zu erklären. Das finde ich in der Schule dann auch wieder nicht so toll.

Es gibt seit einigen Jahren elektronisch gesteuerte Lichtschlitze die schon erheblich schneller sind als die dampfgetriebenen Zahnräder. Ich erinnere mich an den Hörsaalversuch zur Messung der Lichtgeschwindigkeit vor etwa 30 Jahren, da war es ein Lichtschalter (Kerrzelle) mit 25MHz der den Laserstrahl unterbrochen hat.

Mittlerweile schaltet man das Licht auch mit 40GHz das heißt es kommt knapp einen cm weit, dann wird es abgeschaltet und der Lichtstrahlabschnitt der sich durch den Raum bewegt ist weniger als einen cm lang. Mit diesen Technologien, die schon noch relativ teuer sind, kann man auch auf kurze Entfernungen Laufzeitmessungen machen. Es geht aber immer noch ein bischen genauer, wenn man mehr Aufwand investiert.
Manfred