Laser-Positionsscanner

[WL]

Hallo Kreative,
wie bereits hier https://www.roboternetz.de/community...immung-im-Raum angekündigt will ich mal endlich anfangen………………..

Beschrieben wird ein Laserscanner für die absolute Positionsbestimmung Eurer Roboter. Dies ist (glaube ich) KEIN ANFÄNGERPROJEKT !!!
Auch nicht gerade preiswert was die Hardware anbetrifft. Außerdem sind entsprechende Werkzeuge gefragt, die nicht jeder in der Bastelstube stehen hat.
Trotzdem nicht unmöglich dieses zu reproduzieren bzw. als Grundlage für eigene Ideen zu verwenden.

Alles ist noch nicht ausgearbeitet. Ich werde in lockeren Abständen erweitern! Das ganze Projekt läuft schon seit mehreren Jahren und ich muss teilweise richtig überlegen was ich da vor Jahren zusammengerührt habe. Bitte nicht drängeln………………

U.a. diese Quellen waren außer Oberallgeiers Beiträgen https://www.roboternetz.de/community...-Triangulation(nochmals vielen Dank an dieser Stelle) Lieferanten für dieses interessante und lehrreiche Projekt:
http://www.seattlerobotics.org/encoder/200109/lasernav.htm
http://www.philohome.com/sensors/lasersensor.htm


Wir beginnen mit etwas Theorie (Geometrie > Stichworte: Thales / Dreieck / Kreis):
Die Thales_x.pdf sind im Anhang versteckt. Es ist anzuraten diese vorher zu öffnen. Ein Bild sagt mehr.............. EDIT 03.10.2011 ! Es waren Fehler in den PDFs

Thales_1.pdf

Das grüne Rechteck ist die Spielfläche (z.B. damfino's Rasen). Die Punkte A, B und C stellen die Reflektoren dar. Die Abstände zwischen A und B respektive B und C müssen bekannt sein und werden dem µC als Variablen oder Konstanten mitgeteilt. Die Reflektoren müssen auf einer Geraden liegen (es geht auch in beliebigen Winkeln, diese Anordnung hat jedoch Vorteile, näheres später dazu).
Der gelbe Kreis stellt den Roboter dar, der kleine schwarze Pfeil seine Fahrtrichtung (Nase). Der Positionsscanner ist (praktischerweise) im Mittelpunkt angeordnet. Von hier aus werden die Winkel Alpha (zwischen A und B) , Beta (zwischen B und C) und Gamma (zwischen C und A) gemessen. Je genauer diese Winkel ermittelt werden umso höher die Auflösung der Absolut-Position (die Auflösung ist nicht gleichmäßig auf dem Feld verteilt!).
Als nächstes errichten wir lotrechte Linien bei A_B/2 und B_C/2. Diese Linien bilden später die X-Koordinaten für 2 Kreise mit deren Hilfe wir die Position des Laserscanners ermitteln.
Thales_2.pdf

Xm1 = T_ab / 2 : Xm2 = T_bc / 2 : Xm2 = Xm2 + T_ab

Die Kreise haben ihre X-Koordinaten immer auf diesen Hilfslinien und der Kreis läuft immer durch die Punkte A und B bzw. B und C.
Nun gilt es den Mittelpunkt (Y-Koordinate) der Kreise zu bestimmen. Dazu werden die gemessenen Winkel verdoppelt und damit die folgenden Dreiecke berechnet.
Thales_3.pdf

K1winkel2 = Beta * 2 : K2winkel2 = Alpha * 2 'Thaleskreis !

Thales_4.pdf

K1alpha = 180 -k1winkel2 : K1alpha = K1alpha / 2 'Mittelpunkt und Radius 1.Kreis
K1rad1 = Pi * K1alpha : K1rad1 = K1rad1 / 180
K1rad2 = Pi * K1winkel2 : K1rad2 = K1rad2 / 180
R1 = Sin(k1rad1) : R1 = R1 * T_ab : R1 = R1 / Sin(k1rad2)
Ym1 = Sin(k1rad1) : Ym1 = Ym1 * R1

K2alpha = 180 -k2winkel2 : K2alpha = K2alpha / 2 'Mittelpunkt und Radius 2.Kreis
K2rad1 = Pi * K2alpha : K2rad1 = K2rad1 / 180
K2rad2 = Pi * K2winkel2 : K2rad2 = K2rad2 / 180
R2 = Sin(k2rad1) : R2 = R2 * T_bc : R2 = R2 / Sin(k2rad2)
Ym2 = Sin(k2rad1) : Ym2 = Ym2 * R2

Da ich für hohe Mathematik zu dumm bin habe ich mich mal hier bedient: http://www.antonis.de/faq/progs (kreisnit.bas)
Nun brauchen wir nur noch die Kreise zu zeichnen :


Thales_5.pdf

If R1 < R2 Then 'der erste Radius muß größer als der 2. sein
   Ht = Xm2 : Xm2 = Xm1 : Xm1 = Ht 'Swap 
   Ht = Ym2 : Ym2 = Ym1 : Ym1 = Ht
   Ht = R2 : R2 = R1 : R1 = Ht
End If

Call Schnitt_kreis(xm1 , Ym1 , R1 , Xm2 , Ym2 , R2 , Xs1 , Ys1 , Xs2 , Ys2 , M) 'Schnittpunkte ermitteln

und die Schnittpunkte der beiden Kreise auszuwerten.
Ein Schnittpunkt liegt auf B (Y=0) und ist leicht auszusortieren :

I = Round(ys2)
If I = 0 Then 'Schnittpunkt liegt auf "B"
   Ist_x_gemessen = Xs1 : Ist_y_gemessen = Ys1 'Schnittpunkt 1
Else
   Ist_x_gemessen = Xs2 : Ist_y_gemessen = Ys2 'Schnittpunkt 2
End If

Und siehe da, der Roboter steht genau auf dem Schnittpunkt !!! War doch ganz easy, nicht war ?

Als zusätzliche Information bekommt man den Winkel des Robbys im Raum. Dieser wird aus dem Winkel zum Reflektor B abgeleitet.
Nun haben wir alle Informationen um das Gefährt mit der Odometrie auf den (nächsten) Zielpunkt zu navigieren.
Thales_6.pdf



Weiter geht es mit dem eigentlichen Scanner (bald.....----->Theorie) ..............