Abstandserfassung von Bäumen

[High-Tech]

Wollte mal fragen was ihr mir für diese Anwendung für einen Sensortyp (IR, Ultraschall, ecc ) empfehlen würdet.
Es handelt sich um eine Erntemaschine welche zwischen zwei Baumreihen fahren sollte und zwar immer schön in der Mitte. Die Maschine ist ca. 1.5 Meter breit. und die Baumreihen ca. 2.3m außeinander, das heißt der linke und der rechte Sensor hätte ungefähr einen Abstand von 40 cm zu messen.... Währe mit Ultraschall ja kein Problem, wenn die Baumreihen Wände wären....
Hat jemand von euch eine Ahnung was passiert wenn man mit Ultraschall versucht den Abstand zu einem Busch zu messen?? Oder gibt es außer Ultraschall noch andere Möglichkeiten die Maschine in der Mitte zu halten??

[raoul4]

Nur zum besseren Verständnis: Handelt es sich jetzt um Büsche oder Bäume?

Ne andere Idee wäre evtl. GPS und/oder ein Kompass(modul)

[Jakob L.]

Hallo,

ich glaube kaum, dass sich mit GPS eine Genauigkeit von einigen Zentimetern erreichen lässt. Man muss also irgendwie die Bäume erkennen. Ein Kompass ist wahrscheinlich sinnvoll, damit der Roboter zwischen zwei Bäumen ungefähr in die richtige Richtung fährt. Wie gross ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bäumen?

Gruss
Jakob

[Vitis]

Ich arbeite an einer ähnlichen Lösung für
Weinreben ... ist in Arbeit

PS: Kameralösung für Traktor.
ist aber ganz schön knifflig

[High-Tech]

Allso man kann sie als kleine Bäume bezeichnen, der Abstand von Baum zu Bam ist ca. 1,5 m aber das wäre An und für sich kein Problem. da das Gerät langsamer als Schritttempo fährt, und die Reihen ja keine Kurfen machen.
GPS hilft mir wenig, ist um einiges zu ungenau...

Bräuchte eher einen Sensor der eine Art Schwerpunkt des Baumes erfasst, denn somit würde die Maschine auf einen Vorhängenden Ast nicht reagieren, aber wenn mehrer Äste (zB. mehrere Bäume hintereinander) vorhängen und auf der anderen Seite noch Platz ist schon.

Bestünde eine Möglichkeit zB. bei Ultraschall nicht nur die Zeit zu erfassen welche vergeht bis der Schall zurückkehrt, sondern dass man auch die Menge der zurückgeworfenen Schallwellen bestimmt???
Den somit wäre es ja möglich in einem Zeitfenster( welches dem Abstand von 20 bis 40 cm entspricht) die Menge der Äste zu bestimmen und wie Weit sie enfernt sind.

[runner_2]

könnte es nicht mit bilderfassungsprogramm verbunden mit Ultrschall/Radar klappen?!?

( und dem Bilderfassungsprogramm sagen "if Baum = dicker als 1,5cm
then schütteln and Schüttelpunkt = 50cm über Boden" )

ist zwar viel Arbeit, könnte sich aber lohnen

[sigo]

Hi High-Tech,

auf der Seite von Devontech gibt es einen Ultraschallsensor, der mit 200kHz (o.ä.) arbeitet und einen sehr dünnen Strahl aussendet (1cm o.ä.)

Evtl. könntest du mit diesen Sensoren die Bäume scannen. Dadurch würdest du auch zwischen vorstehende Ästen hindurch messen...und ein Abstandsprofil erhalten.
Auf jeder Seite könnte ein solcher Sensor 120°-Scans machen. Er müsste dann immer mind. 1 Baum finden. Evtl. kann man auf jeder Seite 2 Sensoren anbringen..

Wichtig wäre, dass der Sensor mindestens zum (großen) Teil den Stamm erreichen müsste, ohne durch Äste irritiert zu werden..oder durch Grashalme (!).

Sigo

[Sheridan]

Hi,

Bilderkennung ist sicher ein sehr, sehr schwieriges Kapitel.

Bei einer Ex-Firma von mir, die Telematic Hard- und Software herstellt, tat sich schon sehr schwer beim Erkennen von Achsen bei LKW (für die Mautkostenermittlung).

Selbst bei Feldversuchen mit Spielzeugen war das verdammt schwierig. Weiß da allerdings auch nicht mehr den genauen Stand, was rauskam, aber mein Kollege (studierte an der Uni Physik oder so), war nur deswegen angestellt und nach einem Jahr kam halbwegs was vernünftiges raus.

Will euch nicht die Hoffnung zerstören, aber es ist leider net so einfach.

Aber dafür hätte ich einen Vorschlag, der vielleicht das ganze vereinfachen würde.

Die Anzahl der Wege zwischen den Weinreben bleibt ja konstant, oder? Das Fahrzeug soll ja immer die gleiche Strecke fahren, oder?

Meine Idee ist daher folgende (wird in der Industrierobotik oft verwendet, dort allerdings mit Strichen am Boden):

Entweder man gräbt zB 1 Meter im Boden Metallstangen, die mit RFID Sender ausgestattet sind (um Verwechslung mit anderen Metallstücken zu vermeiden) oder an der Seite der Rebstöcke.

Daran könnte sich das Fahrzeug dann halten. Denke das wäre - im Vergleich zu den anderen Verfahren - das einfachste.

Eventuell auf beiden Seiten (im Meterabstand zB) und die Auswerteelektronik errechnet jeweils die Mitte!

Vielleicht könnte man in einem Feldversuch (hier wörtlich zu nehmen *g*) auf einer Strecke von zB 20 m einen Versuchsstrecke aufbauen, was am Besten funktioniert.

Was auch noch funktionieren würde, wären Schaltmagnete. Bei RS Components habe ich für mein bescheidenes Projekt welche gefunden. Da ist der Gegenmagnet irgendwie codiert, sodass andere Metallteile keine Chance haben, da reinzufunken.

Nur mal so ein Input zum Brainstorming!

LG
Georg!

[sigo]

Wo wir schon beim Brainstormen sind:
Evtl. seitlich kapazitiv den Abstand zu beiden Baumreihen bestimmen..

[Vitis]

Bei der Bildverarbeitung gibts einfach Probleme mit der
Rechenpower. Hab mit Mega16 (16MHz) C328 und externem RAM
ne lauffähige Geschichte ausgeknobelt, aber die
Zeiten .... uiuiui. :-&
ich brauch etwa 2 Sekunden um die Bilddaten zu
übernehmen, speichern, auswerten, Kurs berechnen.
Mit Echtzeit geht da nix, war aber interessant.
Bin gerade am Portieren der Geschichte auf LPC2148 und
AT91SAM7S256, aber das dauert noch n Weilchen bis ich da
Ergebnisse hab. Größtes Problem bei mir ist das Einarbeiten
in ARM ](*,) und auch die andere Kamera (C3088
http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2006/jzs3_da65/jzs3_da65/C3088.pdf).
Bzw. die Kamera hab ich schon mit ATMega laufen lassen, aber
für den war der Datendurchsatz einfach zu heavy (16-Bit Bus mit 7MHz mindestens).

[Sheridan]

Hi Vitis,

ist die Bildverarbeitung echt schon so weit?

Also anno 2000 kämpfte mein Ex-Kollege damit, wie gesagt.
War aber auch kein Experte darin, muss ich zugeben, sondern hat sich das erarbeit und nach einem Jahr kam was halbwegs brauchbares raus.

LG
Georg!

[Vitis]

keine Ahnung wie weit die Bilderfassung ist,
aber das ist mein Entwicklungsstand :-b
ist ja nicht viel dabei ... man nehme ne
Wertetabelle und rechne etwas damit herum.
Kantenerkennung und n bissl Bitschupserei

[High-Tech]

Ich hoffe dass ich ohne Bilderfassung auskomme, da ich dort überhaubt keinen Plan habe...
Nochmal den Ultraschallsensor aufzurollen...
Wenn ich davon ausgehe, dass ich nicht nur die Zeit auswerte welche vergeht, bis ich ein Echo zurückbekomme, sondern auch die Amplitude des Echos messe, dann müsste es doch möglich sein die Zeit mit der Amplitude des Echos zu multiplizieren. Damit ist zwar keine Aussage darüber zu machen, wie nahe ich am Baum bin, aber ich kann links mit rechts vergleichen, und darauf reagieren. Müsste doch eigentlich funktionieren, oder findet ihr einen Hacken an der Sache???

[sigo]

Hallo High-Tech,

ich glaube nicht, dass du die Amplitude sinnvoll einbeziehen kannst, da diese zu störanfällig sein dürfte. Durch Umweltgeräusche, Motorgeräusche der Maschine etc..

An alle:

Was haltet ihr von einer induktiven oder kapazitiven Messung?
Ich denke da an das Prinzip das in Leitungssuchgeräten angewandt wird, die auch Holz in der Wand detektieren können. Da ja reichlich Wasser in den Baumstämmen sein sollte, könnte man evtl. damit was machen?

Also Verstimmen einen Schwingkreises, Schwebung etc.
Habe mich noch nicht damit befasst, auf welche Frequenzen Holz da reagliert..

Sigo

[Vitis]

klar kann man auch die Amplitude messen, aber die nimmt auch mit der Entfernung ab, also die Laufzeit musst Du da auch berücksichtigen.
Nebengeräusche sind dann noch n Thema, sprich Interferrenzen / Überlagerung etc.. Luftströme wie z.B. Wind kann auch mit hinein spielen.
halte ich für wenig erfolgversprechend, aber nen Versuch ists immer Wert, denn:

Versuch macht kluch ;)

[Reeper]

Hallo High-Tech,

Da du die Abstände der Bäume kennst und die Breite der "Straße" auch, reicht es dir dann ersteinmal in welcher Richtung der Baum steht?
Dann kannst du ja ein Ultraschallsensor in die Richtung bewegen und auswerten.
Ein Barcode Laserscanner kann sehr stark sein, nur weiß ich nicht, wie gut er im Sonnenlicht und im Dauerbetrieb arbeitet. Ich besitze zwar Einen, jedoch bisher noch nicht ausprobiert.

Scanner:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=205741&highlight=#205741

Meinen hatte ich über Andree-HB bezogen (keine Ahnung ob er immernoch welche hat).
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=22617&highlight=barcode+laserscanner
Du könntest ja auch einen Abstandssensor genau fest in die Richtung der Laser-Linie ausrichten und einen Baum quasi in Beide "reinlaufen" lassen.

Gruß
Stefan

[Dirk]

Hallo High-Tech,

im Grunde genommen sind doch die Bäume für die Erntemaschine relativ egal, sondern sozusagen nur der "optimale Mittelweg" zwischen den Bäumen.
Das ist das typische Szenario des "Faller Car-Systems". Durch einen Draht in der Mitte einer Fahrbahn fahren kleine Autos spurtreu auf dem vorgegeben Weg, z.B. auf Modelleisenbahnanlagen.

Bei deiner Anwendung könnte man die "Mittellinie" ebenso markieren und einen Sensor unter der Erntemaschine anbringen. Der würde dann induktiv angekoppelt und könnte die Maschine optimal auslenken.

Eine einfachere Lösung wären z.B. helle Rasenkantensteine, die man genau in der Mitte des optimalen Fahrwegs verlegt.
Mit einer Reihe von Reflex-Optokopplern unter der Maschine kann man dann den optimalen Weg über der "Leitlinie" einhalten.
Problem: Rasenkantensteine und optische Sensoren dürften nicht völlig verdrecken.

Gruß Dirk

[Vitis]

Bodenmarkierungen währen ne gute Sache und sicherlich ne
gute Lösung, aber ... es gibt ja immer ein ABER ...
währe da nicht die Bodenbearbeitung ;)
Auch Fahrgassen werden mitunter abgemäht umgefräst oder
mit nem Kreisel eingeebnet oder auch mal tiefgelockert.
Dann sind die Markierungen Geschichte.

[Dirk]

... Bodenmarkierungen währen ne gute Sache und sicherlich ne
gute Lösung, aber ... es gibt ja immer ein ABER ... währe da nicht die Bodenbearbeitung ...
Ja, das ist natürlich ein Problem.
Wenn eine Bodenbearbeitung zwischen (Obst-)Bäumen nötig ist, kann man da nicht einen Draht oder eine Reihe Kantensteine auslegen. :-k

Vorschlag: Wenn man nicht ganz bis an die Bäume heran "grubbert", könnte man den Leitdraht oder die Markierung z.B. 30 cm an einer Baumreihe entlang führen. Dem Sensor am Ernter macht es nichts aus, wenn er seitlich an einer Stange angebracht wird.

Mir kam es erst 'mal aufs Prinzip an. Das ist ja auch nicht ganz neu: In vielen Industriebetrieben fahren unbemannte Transportkarren auf solchen Leitmarkierungen computergesteuert herum.

Gruß Dirk

[Antiarbusto]

da die Bäume statisch sind, und ihr ungefährer Abstand bekannt ist, würde ich versuchen mit zwei Linienlaser zu arbeiten.

vergleiche auch: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=29383

bei diesem Einsatz wäre es meiner Meinung nach nötig, dass Kamera und Lasersystem zweimal zu installieren, für jede Seite des Roboters einmal.
außerdem wäre es nötig, eine perfekt horizontale Plattform zu schaffen, da der Boden nicht immer gerade sein wird. Gerade Weinreben haben die Eigenschaft meistens an Hängen zu wachsen. mit zwei kleinen Servos und zwei Neigungssensoren sollte das kein Problem sein.

Ein größeres Problem sehe ich jedoch im Tageslicht. Hier müsste man mal experimentell herausfinden, ob der Leser bei Tageslicht von der Kamera gesehen wird

man könnte die Bilderkennung deutlich vereinfachen wenn man um jeden Baum in einer bestimmten Höhe einfach einen Ring Retroreflektives Klebeband klebt. vielleicht funktioniert diese Technik dann auch bei Tageslicht. Ansonsten müsste man auf Infrarot oder ultraviolett ausweichen

ich denke diese Technik mit dem Klebeband könnte auch bei Weinreben funktionieren, da diese an einem Pfahl wachsen, umklebt man diesen nun mit retroreflektiven Klebeband, so könnte er von der Software detektiert werden.

Bitte entschuldigt Rechtschreibfehler, meine Spracherkennungssoftware lernt noch dazu.

Gruß Johnny

[sigo]

Hi,
ragen Zweige / neue Triebe in deine Fahrbahn rein?
Wie nah können sie an das Fahtrzeug heran, wenn es genau mittig fahren würde?
Wie wichtig ist es weiterhin genau mittig zu fahren?
Welche Toleranz der Mittenabweichung kannst du vertragen?
Oder wie nah darfst du an die Stämme kommen?
Evtl. hab ich noch eine andere Idee.

Sigo

[High-Tech]

An Antiarbusto: Klebeband ist keine so gute Idee ich spreche hier von ungefähr 20000 Bäumen... ;-)
An Alle:
Bodenbearbeitung wäre kein Problem, es wird nur gemäht.. aber Randsteine sind viel zu teuer da es sich doch um beachtliche Strecken handelt. Am ehesten könnte man den Draht benutzen der an den Bäumen entlang gespannt ist um diese zu stützen... aber an den kommt man nich direkt dran um zu messen, da ja die Äste im Weg sind...
An Sigo:
Ja, Triebe und neue Zweige ragen in die Fahrbahn, normalerweise ist zwischen Fahrzeug und Bäumen ca. 40cm, kann aber auch mehr oder weniger sein, je nach Alter der Bäume, genau so ist es wegen der Nähe zu den Stämmen...
Das Gerät sollte nur mehr oder weniger mittig fahren, es solte halt rechts keine Äste berühren wenn links noch Platz ist... also wenn es auch mal an die 20cm außer der Mitte ist ists kein Problem...

[user529]

20000bäume dann zahlt sich in ein wenig aufwndigerer sensor ja aus:
der findet die nächsten 40Bäume und kann dir danach den optimalen mittelweg herausgeben.

sind natürlich nicht unbedingt billig, aber davon brauchst du ja nur einen (soll heißen dass ich ehrlich gesagt keine ahnung habe was das ding kostet, is mir beim googeln aufgefallen und ich musste an den beitrag denken).

mfg clemens

[Antiarbusto]

hmm ... und wenn man ans anfang und ans ende jeder reihe eine bake stellt ? und dann den bot mit einem sensor nach vorne und einem nach hinten ausstattet ?

dann müsste nur noch ein weg gefunden werden, wie er am ende wendet ... z.b. "wenn bake vorne näher als x meter, dann kurve mit radius x nach rechts oder links (abwechselnd)

[High-Tech]

Wenden braucht er eigentlich nicht, wenn die Reihe fertig ist, ist sie fertig. Dann kann man ja selbst wenden.....

[Antiarbusto]

dann würde ich die reihen einmal genau vermessen, deren winkel festlegen und dem bot sagen "fahre x meter mit kurs von x grad"
dazu noch an den anfang jeder reihe nen barcode oder so, den der bot liest, und damit den kurs kennt ...

[sigo]

An Sigo:
..
Das Gerät sollte nur mehr oder weniger mittig fahren, es solte halt rechts keine Äste berühren wenn links noch Platz ist... also wenn es auch mal an die 20cm außer der Mitte ist ists kein Problem...

Wenn ich das richtig verstehe, könntest du doch mit 2 gebündelten Entfernungssensoren (Ultraschall Polaroid-Sensor / Laser / Radar) links und rechts gerade nach vorn messen, ca. 6-10m oder gern auch mehr. (ggf. mehrere übereinander wg. Redundanz)

Da du ja tangential auf die Baumreihe schaust, dürfte der Sensor recht schnell was sehen.

Nun hast du die Entfernung zum Hindernis, egal ob Ast, Blatt oder Stamm.
NUn kannst du mit ein wenig Geometrie deine Winkelabweichung zum Hindernis abschätzen und daraus eine Lenkungskorrektor ermitteln.

Sigo