Schneller Line Follower

[ranke]

oder reichen für sowas 8 bit?

Ich denke 8 bit sollten genügen.

Als Sensoren möchte ich das Bauteil CNY70 verwenden (oder gibts zum Linien erkennen was besseres?). Davon hätte ich eine ganze Matrix am vorderen Ende des Roboters angebracht (also von ganz vorne bis zur Motorachse).

Der CNY wird gerne genommen. Man ist etwas festgelegt was die Auflösung betrifft (also die Linienbreite), wenn es aber passt, sicher keine falsche Wahl. Bezüglich der Matrix hätte ich Bedenken ob das sinnvoll ist. Mir ist nicht klar, welchen Vorteil man über einer einzeiligen Anordnung gewinnt.

Außerdem habe ich gelesen, dass die Sensoren per CPLD vorverarbeitet werden sollten? Ist das wirklich nötig (also wäre ein atmega zu langsam?).

Knapp und pauschal über den Daumen: Wenn das Signal digital eingelesen wird, der MC mit 10MHz getaktet wird und zum Einlesen und Auswerten pro Sensor 10 Maschinenbefehle gebraucht werden, braucht man pro Sensor 1 Mikrosekunde. Bei 10 Sensoren in einer Reihe also 10 Mikrosekunden. Wenn er pro mm Fahrtstrecke eine Zeile einlesen soll, darf er also nicht schneller als 100m/s fahren. Das ist die Größenordnung der Höchstgeschwindigkeit eines Formel 1 Fahrzeugs - da sind die Motoren und Akkus wohl das schwächere Glied in der Kette, selbst wenn Du mehrere Sensorreihen verwirklichen willst.

habe ich auch gelesen, dass es eine gute Idee ist, wenn man bei den CNY70 Sensoren einmal mit und einmal ohne eingeschalteter IR LED die Werte entnimmt, um Fremdstrahlung entgegenzuwirken

Das Auswerten mit und ohne LED geht nur sinnvoll, wenn man die Werte analog einliest. Wenn man aus dem Sensorsignal gleich einen Digitalwert macht hilft nur ordendliches Abschatten gegen Fremdlicht.

[Besserwessi]

Für die Auswertung der CNY70 reicht der µC aus. Es reicht auch eine Zeile an der vorderen Kante des Fahrzeuges aus, wo die Linie weiter hinten verläuft, kann der µC aus der Bewegung berechnen, falls das überhaupt noch von Interesse ist. Mit den CNY70 wäre ggf. eine analoge Auswertung der Sensoren sinnvoll, um eine höhere Auflösung zu erreichen und auch ein dünnere Linie noch zu erkennen.

Die Linieauswertung per Kamera braucht wirklich viel Rechenleistung möglich sollte es aber sein. Für den Anfang würde ich aber klein anfangen, also erst einmal eher langsam und mit nur 2 - 4 der CNY als Sensoren. Für die Sensoren kann man sogar einen ersten Test machen ganz ohne Fahrwerk, einfach nur um die Position der Linie zu erkennen. Das braucht man nachher sowieso als Schnittstelle zwischen Sensoren und Fahrzeugsteuerung. Wenn das geht kann man immer noch zusätzliche Sensoren montieren. Mit der Erfahrung mit der 1. Version kann man dann ggf. an eine wirklich schnelle herangehen.

Wenn es gut gemacht ist, wird die Geschwindigkeit auch eher durch das Fahrwerk bestimmt als den µC - ein saubere Erfassung der Linie hilft aber ein guten Kurs zu fahren, ohne zusätzliche Umwege durch Fehler bei der Linienerkennung. Beim Fahrwerk kommt es auf gute Haftung der Reifen und ein passende Gewichtsverteilung an: wenig Gewicht auf das 3. nicht angetriebene "Rad" (ggf. auch eine extra Abstützung fürs Bremsen), tiefer Schwerpunkt, Masse nicht zu weit außen (damit das Trägheitsmoment nicht zu hoch wird im Vergleich zur Spurbreite).

Eine extra Spannungsregelung für die Motoren braucht man nicht - die Nennspannung der Motoren ist keine scharfe Grenze - kurzzeitig ist auch die 1,5 bis 2-fache Spannung kein Problem und ggf. zur Beschleunigen sogar hilfreich.

Eine GFK Platine ist ein recht gute Wahl für das Chassis - mechanisch eher etwas besser als Aluminium und gut erhältlich und günstig (im Gegensatz zu high Tech Alu/Magnesium).