Willas Shrediquette Tricopter / Quadrocopter / Hexacopter

[Willa]

Eintrag ins Logbuch der Shrediquette (so habe ich meinen Copter aufgrund des Propellergeräusches und eines schönen Snowboardvideos getauft...):
Heute zum zweiten mal Loopings geflogen. Ich habe nun langsam den Dreh raus: Stark nach oben beschleunigen, voll ziehen und sehr kurz danach Gas fast komplett raus. Aber nicht ganz, dann dreht er langsamer... Nach 3/4 des Loops Gas fast voll rein. Wenn man das Timing gut hinbekommt, klappen die Loops etwas besser und mit wenig Höhenverlust.

Außerdem habe ich heute eine ganze geschlagene Minute lang (hab auf den Timer meiner Fernsteuerung geschaut) die Hände vom Sender genommen. Aufgrund der totalen Windstille bleibt der Copter in einem Quadrat von ca 10m*10m. Nach einer Minute wurde mir allerdings langweilig und ich habe weiter Loopings geprobt.

Also denn doch wieder die PCB layouten...

Achso, in einem anderen Thread zwar schon vorgestellt, hier nochmal meine 3D Lagevisualisierung:
Video: http://www.villalachouette.de/willia...er/matlab2.wmv
Bild hier  
(das 3D Modell ist mittlerweile hübscher und bunter...)

[Byteman]

WOW! Bin sprachlos. Echt wunderschöne Sachen hast du Dir gebaut und sehr Professionell. Einen Tricopter hatte ich noch nicht gesehen und dazu noch einen der Loopings fliegt... *Neidisch bin*

Deine Liesel Videos habe ich mir auch angesehen. Toll. Die Strandbeesten von Theo Jansen (und seinen Vortrag dazu) hatte ich mal in Hannover gesehen von daher bin ich auch begeistert von Deiner Liesel.

[Willa]

Hi Byteman,
danke für das Feedback! Jetzt will ich aber auch unbedingt so einen Zeichenroboter wie du haben..... Mal sehen wann ich Zeit dafür finde...

[Willa]

Ich habe eben mal ein "LED-Tracking" in Matlab programmiert. 5 LEDs werden verfolgt, die Positionen im Bild werden berechnet. Wenn das einigermaßen zuverlässig läuft, versuche ich mal damit meinen Tricopter auf einer Stelle zu halten. Ob das aber klappt weiß ich nicht...
Video:
http://www.villalachouette.de/willia...pter/track.wmv

Hatte hier nicht jemand so etwas ähnliches schon mal realisiert? Hannes, warst du das? Wie viele Frames/Sekunde schaffst du mit deiner Bildauswertung? Ich schaffe im Moment nur ca. 4 fps bei einer Bildauflösung von 640x480px. Bin mir nicht sicher ob das reichen könnte.... Wenn ich mit der Auflösung runter gehe (320x240), wird das auch nicht bedeutend schneller. Vielleicht 6fps...

[vohopri]

Hi William,

das Video von der 3d Lagevisualisierung des Tricopter find ich sehr witzig. Er jault und wehrt sich, wen du ihn herumdrehst. Ist zwar genau das, was er tun soll, schaut aber lustig aus.

Ja Leds hab ich schon mal durch Bildanalyse auswerten lassen:

Bild hier  

Zur Framerate kann ich nicht viel sagen, ich bin da recht pragmatisch vorgegangen, ohne die Zeiten zu erheben.

Wenns mir zu langsam war, dann habe ich:

1. die Algorithmen gestreamlined. Grad wenn ich so munter drauflosprobiere, entsteht oft ballastreicher Code.

2. geschaut, dass ich die Lage des Fahrzeugs gut voraussage. Dann Suche ich um die Vorausgesagte Lage jeder Led nur einen kleinen Bereich ab und schau, wo sie tatsächlich steht. Wenn eine Led 2x nicht gefunden wird, wird das Fahrzeug gebremst, und der Suchbereich vergrössert. Notfalls Stillstand und das Ganze Bild absuchen.

Eine ERfahrung hab ich auch noch gemacht: Im hellen Tageslicht sind Farbscheiben besser zu sehen als LEDs. Ohne Streuscheiben sind sie zwar hell, aber zu klein im Bild, um statistische Methoden sinnvoll anzuwenden. Mit grösseren Streuscheiben, lässt die Lichtstärke stark nach. Bunte Scheiben oder Kugeln im hellen Tageslicht, geben da mehr her.

Dein Video mit den LEDs schaut schon gut aus. Kannst du etwas dazu sagen? Ich find das sehr interessant. Ist das im Dunklen aufgenommen, oder ist das durch die Filterung schon so schwarz geworden?

Die Bildanalyse zur Orientierung an Leucht- oder Farbmarkierung halt ich für sehr Erfolgversprechend, genau und ökonomisch, sobald die Entfernungen aus der Reichweite von IR und US rausgehen und mehr Genauigkeit verlangt wird, als bezahlbare GPS Systeme bieten.

Ich find das ganz fein, wenn da jetzt mehr Kollegen dran arbeiten, und bin auf die Erkenntnisse und Ergebnisse schon sehr gespannt. Den Thread https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...c.php?p=453732 hast du sicher schon gesehen, da soll sich ein landwirtschaftliches automatisiertes Fahrzeug an einer Bodenrille orientieren.

grüsse,
Hannes

[Willa]

Er jault und wehrt sich, wen du ihn herumdrehst. Ist zwar genau das, was er tun soll, schaut aber lustig aus.

Stimmt, das kleine Biest... Als ich ihn um 90° drehe muss ich sogar meine zweite Hand dazu nehmen, sonst gewinnt der Copter fast im Armdrücken...

Farbige Leds zu tracken ist wohl weniger Fehleranfällig, aber auch deutlich rechenintensiver. Schließlich muss ich die dreifach Menge an Bildmaterial verarbeiten. Oder gibts da Tricks? Evtl. das Grayscale nach Peaks absuchen und nur im Bereich der einzelnen Peaks die Farbinfo verarbeiten...? Leider erkenne ich mit meiner Kamera keine farbigen LEDs. die Punkte sind sehr hell, so dass man nur noch weisse Punkte sieht. Da müsste man wohl mit (Hardware) Lichtfiltern arbeiten. Das ist wieder Aufwand... Ausserdem liefert meine Kamera das YUY2 Farbformat, die Umwandlung zu RGB dauert auch ne Weile...

Mein Algorithmus läuft im Moment so...:
Das Bild wird unterhalb von Helligkeit=230 auf null gesetzt. Dann Suche ich nach zusammenhängenden, weissen Flecken größer als 3x3 Pixel. Die größten 5 Flecken werden weiterverarbeitet. Mit dem nächsten Bild wird das gleiche gemacht. Jetzt werden die Distanzen zwischen allen Flecken der Bildpaare berechnet, und jeweils die niedrigste Distanz als die wahrscheinlichste angenommen. Damit kann man die Punkte einander zuordnen und den Versatz berechnen. Natürlich wäre es schick wenn man nicht die ganzen Bilder nach den Peaks absucht, sondern nur kleine Bereiche. Aber das bedeutet deutlich mehr Programmieraufwand und braucht sicherlich auch etwas Rechenzeit. Mittlerweile bin ich bei 10fps bei 640x480 angekommen, das könnte evtl. schon reichen.

Hannes, kannst du deinen Algo evtl. auch in wenigen Sätzen beschreiben? --> Edit: Ne, brauchst du nicht nochmal zu machen, habe mir den Thread durchgelesen...

Gibt es evtl. irgendwo günstige Filter, die nur IR Licht durchlassen? Denn mein Led tracking funktioniert nur wenns relativ dunkel ist...

Edit: Habe gelesen, dass ein unbelichtetes, entwickeltes Dia sich als IRFilter eignet... Nur woher bekomme ich sowas...?

[vohopri]

Hi William nocheinmal,

Wenn die LEDs weiss werden, dann ist die Kamera übersteuert. Led dimmen, grössere Streuscheiben verwenden, oder die Empfindlichkeit vom Kamerasensor zurückdrehen, hilft da.

Erst Grayscale, dann Farbininfo anschauen? Da würd ich die stark schwankende Helligkeit im Bild fürchten. Glaub nicht, dass das was bringt.

Das Zeitufwändigste is das Entrauschen. Da schau ich, dass ich nur ein 3x3 Medianfilter verwende. Das hilft gegen einzelne Pixels, die funkeln.

Zum Algo: Ich mach mir über die Farbdistanz ein Graubild und verarbeite das weiter. (Wurzel aus der summe (rotpixel-rotkriterium)²+(grünpixel-grünkriterium)²+(blaupixel-blaukriterium)²). Das Medianfilter wende ich aufs Graubild an. Dann erst Clustern.

Was mir auch noch aufgefallen ist: Der Kamerasensor arbeitet nicht linear. Drum schwankt die Ledfarbe mit der Geamthelligkeit, mit dem Abstand der Led zur Kamera, und mit dem Abstand des Pixels von der Mitte des LEDbildes. Drum habe ich die Farbkriterien fortlaufend angepasst. Das ist nicht ganz ungefährlich und sollte nur nach einer guten Plausibilitätskontrolle erfolgen.

grüsse,
Hannes

[Willa]

Hi!
Ich habe jetzt ein paar ganz gute Ergebnisse. 3 LEDs werden bei Tageslicht getracked. Die Kamera soll in der Anwendung unter meinen schwebenden Tricopter kommen. Daher Werte ich den Drehwinkel des Dreiecks aus (= Gier), sowie den Abstand des "Schwerpunkts" zur Bildmitte (=Roll und Nick). Ausserdem errechne ich die Distanz des Copters zur Kamera (=Pitch). Rein theoretisch sollte es eigentlich damit möglich sein den Copter auf der Stelle zu halten... Mal schauen was da noch so für Probleme auf mich warten...
Video:
http://www.villalachouette.de/willia...r/tritrack.wmv

...achtet nicht auf den komischen Typen der da mit nem Balsaholzkreuz rumfuchtelt...

P.S.: der Tipp mit den Streuscheiben war sehr gut..! Sonst werden die LEDs nicht mehr gefunden wenn sie zu weit weg sind.

[vohopri]

Oh fein,

wieder ein schönes Kino mit Technikspielzeug. Schaut echt gut aus. Schaut auch schnell aus.

Wie ich dein Projekt kenne, hast du bald die Regelschleifen am Funktionieren und den Copter am autonom Schweben. Aber warte nur, bis dich der Erhrgeiz bei der Reichweite packt. Da bekommst du noch interessante Aufgaben.

grüsse,
Hannes

[Willa]

Wie ich dein Projekt kenne, hast du bald die Regelschleifen am Funktionieren und den Copter am autonom Schweben.

... anscheinend kennst du das Projekt besser als ich... Denn die ersten Tests im Flug sahen nicht sehr gut aus. Ich wollte damit schon fast aufhören. Doch dann fiel mir im Halbschlaf ein warum das nicht gehen konnte:
Ich hatte nur die Position des Copters im Bild berechnet, und versucht damit eine stabile Regelung hinzubekommen. Aber das konnte ja gar nicht funktionieren... Ist der Copter z.B. zu weit links im Bild, wird dem linken Motor gesagt er soll schneller drehen. Und zwar so lange, bis die Mitte des Bildes erreicht ist. Im Anschluss kachelt der Copter natürlich ziemlich schnell über die Mitte hinaus. Jetzt habe ich zusätzlich die Geschwindigkeit und (ganz wichtig) die Beschleunigung berechnet und vermischt. Damit klappt das Position-hold schon relativ gut. Sogar bei Tageslicht, wenn man auf die Kamera etwas halbtransparenten Stoff legt (woher ich den genommen habe mag ich lieber nicht erzählen....... ).
Das Video gibt es bei Youtube: