Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hochgenaue Winkelmessung (vgl. Theodolit)


von Mat (Gast)


Lesenswert?

Hallo Zusammen,

bin auf der Suche nach einem hochgenauen Inklinometer oder ähnlichem für 
die Bestimmung des Winkels.

Die Genauigkeit des Systems sollte kleiner +/- 0.05° bei +/- 10° um 0° 
betragen.

Bisher bin ich auf folgendes Board gestossen:
http://www.althensensors.com/public/media/PDF_Datenblatt/3a_Neigungsmesstechnik/en/3a-ISU-inclinometer-board-en.pdf

Diese Board erfüllt die Anforderungen.

Die Frage ist ob es Systeme gibt, die nicht zu groß sind und ebenfalls 
diese Genauigkeit aufweisen bzw. auch genauer :)

Kann dies eventuell durch Koppelung mehrerer Sensoren erreicht werden?

Wie wird im Theodolit eine so hoche Genauigkeit erreicht?

Danke für eure Rückmeldungen
Mat

von WilliWinkel (Gast)


Lesenswert?

Jeder Stinknormale Drehgeber mit 1800 Schritten in 4-fach Auswertung

von Mat (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

danke für den Hinweis, nur wie bestimme ich da die 0° referenz genau?

gruß Mat

von WilliWinkel (Gast)


Lesenswert?

Die meisten incrementalen Geber haben eine Nullspur mit genau einem 
Impuls pro Umdrehung. Wenn du den mal gefunden hast weißt du immer wo du 
bist.

Oder von anfang an einen Absoluten Geber verwenden.

schau mal bei Heidenhain, die sind da Experten

Die haben unter anderem Absoultgeber mit bis zu 25Bit/Umdrehung = ca. 
0,000010729°

von Mat (Gast)


Lesenswert?

Das Problem ist, dass das Gerät immmer neu aufgestellt und ausgerichtet 
wird, d.h. dass ich nicht eine einmalige Kalibration vornehmen kann um 
mich dann auf den Drehgeber zu beziehen, sondern dass ich jedes Mal mich 
unabhängig auf 0° referenzieren muss.

gruß Mat

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> Das Problem ist, dass das Gerät immmer neu aufgestellt und ausgerichtet
> wird, d.h. dass ich nicht eine einmalige Kalibration vornehmen kann um
> mich dann auf den Drehgeber zu beziehen, sondern dass ich jedes Mal mich
> unabhängig auf 0° referenzieren muss.

Was Du als 0° ansiehst, bestimmst doch allein Du. Bei der Erde
hat man sich da irgendwann mal auf Greenwich geeignet. :-)
Gruss
Harald
PS: Deine Anforderungen im Minutenbereich würde ich noch
nicht als "hochgenau" bezeichnen. Interessant wirds erst
bei Bruchteilen von Sekunden. :-)

von Mat (Gast)


Lesenswert?

mir gehts um den horizontalen Winkel :)

Wenn ich z.b. 2 Punkte mit einem Laser messe, möchte ich den ABSOLUTEN 
Winkel bestimmen.

Kann natürlich über den Drehgeber bzw. Schrittmotor den relativen Winkel 
bestimmen, aber eben nicht absolut.

Kann mich auch nirgends zur Referenz einmessen, deshalb der Ansatz mit 
dem Inklinometer.

gruß Mat

von WilliWinkel (Gast)


Lesenswert?

Du willst absult messen, aber zu welchem Bezug? Horizont?

von Mat (Gast)


Lesenswert?

ja genau, im Prinzip wie eine Wasserwaage, die zeigt 0° an wenn sie 
horizontal ist.
Und das eben bei entsprechender Genauigkeit.

von Purzel H. (hacky)


Lesenswert?

0.05 Grad haben einen Tangens von 0.8 E-3. entsprechen also bei einer 
Wasserwage von 1m Laenge einer Schieflage von 0.8mm auf einer Seite.
Ich wuerd eine Wasserwage von 1m Lenge verwenden und diese 0.8 mm messen

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> mir gehts um den horizontalen Winkel :)


Habe jetzt zwei Mal gelesen und weiß immer noch nicht was Du absolut 
messen willst.

1. Neigungsmessung - vertikal - Bezug Erdmittelpunkt (Lot)

2. Horizontalwinkel - horizontal - Bezug magnetisch oder kartograpisch 
Nord oder eigenes System


Alternativ kann man auch aus 3 Winkeln einen Rückwärtsschnitt berechnen.
Dann bekommt man absolute Koordinaten vom Standpunkt wenn die 
Koordinaten der Zielpunkte bekannt sind. Somit ist dann auch jeder 
Winkel absolut berechenbar.

von Mat (Gast)


Lesenswert?

wie meinst du die Schieflage messen?
ich kann ja keine Wasserwaage anbauen ...

das Problem wird natürlich erst größer bei zunehmender Distanz.

Laser misst bis zu 100m (87mm max. Abweichung), allerdings im Normalfall 
im Bereich bis zu 30m (26mm Abweichung).

Diese Werte sind jetzt bezogen auf 0.05°.
Eventuell kenn ja noch jemand weitere Inklinometer mit dieser oder 
höherer Genauigkeit.

gruß Mat

von Mat (Gast)


Lesenswert?

> 1. Neigungsmessung - vertikal - Bezug Erdmittelpunkt (Lot)
>

> Alternativ kann man auch aus 3 Winkeln einen Rückwärtsschnitt berechnen.
> Dann bekommt man absolute Koordinaten vom Standpunkt wenn die
> Koordinaten der Zielpunkte bekannt sind. Somit ist dann auch jeder
> Winkel absolut berechenbar.

Da hab ich mich wohl falsch ausgedrückt. Also ich brauche die 
Neigungsmessung.
Per Rückwärtsschnitt wird schon die Position bestimmt, allerdings ist 
glaub ich mit den Toleranzen beim Vermessen keine genauere 
Neigungsmessung möglich.
Oder liege ich da falsch?

gruß Mat

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?


von Mat (Gast)


Lesenswert?

Hallo hp-freund,

danke für den Tipp.

Genau nach sowas hab ich gesucht :)

Gibts sowas auch in kleinen Bauformen zum integrieren, also quasi OEM?

Da bräucht man dann also 2 verschiedene Typen, eins für die exakte 
Horizontierung und eines für die laufende Kontrolle, da ja so ein 
ölspiegel z.b. sicher eine gewisse Zeit ruhen muss um verlässliche Daten 
zu liefern.

danke,
gruß Mat

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> wie meinst du die Schieflage messen?
> ich kann ja keine Wasserwaage anbauen ...

Warum nicht?

Also, es ist klar, dass du keine Wasserwaage anbauen kannst. Aber 
letzten Endes musst du irgendwie die Lotrichtung bestimmen, damit du ein 
Bezugs-0 hast. Und sei es nur mit einem Pendel, welches sich senkrecht 
nach unten stellt.
Anders geht es nun mal nicht.

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

So etwas gibt es fertig. Aber sicher kein "Schnäppchen" ;-)

http://www.variohm.de/sensoren/Neigungssensoren.php

von Mat (Gast)


Lesenswert?

Genau, und sowas suche ich in integrierter Form :)

@hp-freund:
weiß du in welchem Preisbereich sich diese Sensoren abspielen?
Also 500, 5000 oder eher 50.000€?

Eigentlich suche ich genau sowas, optimalerweise noch etwas kleiner ;)

Danke vielmals für eure Infos.

gruß Mat

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Ruf doch den jungen Mann oben rechts einfach mal an...

von Mat (Gast)


Lesenswert?

bist das du? :D

ok, werd mich da in nächster Zeit mal erkundigen.

Danke für den Tipp.

gruß

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Nein bin ich nicht.
Wenn es viel zu teuer ist, bau einen hier aus:

ebay 320747446793

von gk (Gast)


Lesenswert?

Hier ein industrieller Sensor für roundabout 250,- Euronen

http://www.asm-sensor.com/asm/pdf/pro/ptam2_de.pdf

eine höhere Auflösung und auch ca. der zehnfache Preis:

http://www.wylerag.com/pages_eng/e4_425.html

gk

von Christian G. (christian_g83)


Lesenswert?

Mat schrieb:

> ja genau, im Prinzip wie eine Wasserwaage, die zeigt 0° an wenn sie
> horizontal ist.

Du willst also den Winkel zwischen einem gegebenen Vektor und dem 
Erdbeschleunigungsvektor messen. Da Beschleunigungssensoren für die 
geforderte Genauigkeit viel zu viel rauschen, fallen die schon mal weg. 
Um ein bisschen Mechanik scheinst Du nicht herum zu kommen. Theodoliten 
machen das genau so.

Du könntest die Auslenkung eines Lotes aus der Vertikalen messen 
(induktiv, optisch, Ultraschall, ...). Das Ganze kann beliebig genau 
gemacht werden, wenn das Lot hinreichend lang gewählt wird.

Christian

von tom (Gast)


Lesenswert?

vielleicht kann das helfen:

www.stahl-libellen.de

gruss, tom.

von W.S. (Gast)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> Wenn ich z.b. 2 Punkte mit einem Laser messe, möchte ich den ABSOLUTEN
> Winkel bestimmen.

Ja was denn nun? Du bist ein ziemlich konfuser Schreiber.

Wenn du einen absoluten Winkel bestimmen willst, dann befasse dich mal 
zu allererst mit der Bestimmung der kartografischen Nordrichtung, den 
verschiedenen kartografischen Systemen und Projektionen usw.. Kannste 
auch beim Bund lernen (Artillerie-Ausbildung..)

Aber ich nehme mal an, daß du was ganz anderes meinst, nämlich den 
Winkel zwischen zwei von dir anvisierten Stellen, also du im Drehpunkt, 
2 andere Punkte in der Landschaft und nun den Winkel zwischen beiden 
bestimmen.

Wenn es einfach gehen soll, dann guck dich mal bei austriamicrosystems 
um. Die haben Drehgeber auf Hallbasis, manche mit bis zu 14000 Impulsen 
pro Umdrehung. Wie linear die sind, mußt du aber selber herausfinden.

W.S.

von Werner (Gast)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> Wenn ich z.b. 2 Punkte mit einem Laser messe, möchte ich den ABSOLUTEN
> Winkel bestimmen.

Was ist denn nun wieder ein ABSOLUTER Winkel?
Ein Winkel ist IMMER zwischen zwei Richtungen - in diesem Fall zu deinen 
beiden Punkten.

von Mat (Gast)


Lesenswert?

Hallo Zusammen,

also ich möchte den vertikalen Winkel messen.

Wobei mit absolut meinte ich im Bezug auf den Horizont.

Dass ich z.b. mit einem Drehgeber den Winkel zwischen 2 Geraden bzw. 2 
gemessenen Punkten messen kann ist mir bekannt,
nur wusst ich eben nicht genau wie ich den Winkel sehr genau auf die 
Horizontale messen kann.

gruß Mat

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Mat schrieb:
> Hallo Zusammen,
>
> also ich möchte den vertikalen Winkel messen.
>
> Wobei mit absolut meinte ich im Bezug auf den Horizont.
>
> Dass ich z.b. mit einem Drehgeber den Winkel zwischen 2 Geraden bzw. 2
> gemessenen Punkten messen kann ist mir bekannt,
> nur wusst ich eben nicht genau wie ich den Winkel sehr genau auf die
> Horizontale messen kann.

Grundsätzlich musst Du Deinen Winkel immer zwischen zwei Richtungen
messen. Für Deine Aufgabe brauchst Du allerdings zusätzlich ein
Normal für die Waagerechte, z.B. eine Libelle. Ersatzweise kannst Du
die Richtung zum Erdmittelpunkt mit einem Lot messen, brauchst dann
aber zusätzlich einen präzisen 90° Winkel.
Gruss
Harald

von Mat (Gast)


Lesenswert?

> Für Deine Aufgabe brauchst Du allerdings zusätzlich ein
> Normal für die Waagerechte, z.B. eine Libelle. Ersatzweise kannst Du
> die Richtung zum Erdmittelpunkt mit einem Lot messen, brauchst dann
> aber zusätzlich einen präzisen 90° Winkel.


Genau so ist es. Und sowas suche ich als Bauteil. Hab weiter oben schon 
wertvolle Tipps bekommen.

Stichwort war: Höhenkompensator

Im Prinzip hab ich ja deswegen ein Inklinometer im Einsatz und bin auf 
der Suche nach einem genaueren :)

Danke nochmal,
gruß Mat

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Hallo Mat,

ich denke kleiner als die oben genannten SST300 bzw. SST400 aus dem link 
wird es in der Genauigkeit nicht geben da darin ein mechanisches System 
arbeitet das eine gewisse Masse als auch Basislänge benötigt.
Hast Du mal den Preis nachgefragt?

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Und bevor die Idee aufkommt:
Theoretisch könnte man das auch mit einem 2D oder 3D 
Beschleunigungssensor machen.
Aber ich denke mal, die Genauigkeit wird dich nicht zufrieden stellen. 
Und wenn doch, dann wird dich der Preis nicht zufrieden stellen :-)

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

Intergriert gibt es sowas nicht (zumindest nicht in der geforderten 
Genauigkeit. Eventuell in irgendwelchen Lenkflugkörpern wie 
Marschflugkörpern (Cruise Missile). Der Preis würde dich zum Vertummen 
bringen. Ich denke das die neuere Vermessungstechnik auch noch mit 
Libellen (Wasserewage) arbeitet. Zumindest zur Nullung und danach der 
Zweite Punkt mit nem Winklelresolver erfaßt wird.

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Uwe schrieb:
> Ich denke das die neuere Vermessungstechnik auch noch mit
> Libellen (Wasserewage) arbeitet. Zumindest zur Nullung und danach der
> Zweite Punkt mit nem Winklelresolver erfaßt wird.

Das war einmal. Mit den Libellen wird nur grob eingestellt. Die 
Kompensatoren haben einen Fangbereich.

http://de.wikipedia.org/wiki/Nivelliergerät

Schau dir mal die Genauigkeit an:
beim technischen Nivellement (Trassierung, Kanal usw.) 0,5 bis 1 mm pro 
km.

Da kannst Du ganz schön an deiner Libelle drehen - und auf keinen Fall 
aus versehen die Libelle teilweise der Somme aussetzen oder mit dem 
Finger erwärmen...

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Boah: Sonne natürlich.

von Mat (Gast)


Lesenswert?

wie weiter oben schon erwähnt gibt es solche Sensoren mit solcher 
Genauigkeit.
wie z.b. die ST300 bzw. ST400

ST300 mit 0.01° Genauigkeit und
ST400 mit 20" Genauigkeit.

Der Preis spielt sich zwischen 300 und 1600€ ab, je nach Genauigkeit und 
Temperaturkompension.
Find den Preis nicht übertrieben für die angebotene Genauigkeit.

Beschleunigungssensor wird wohl ein zu starkes Rauschen haben, oder?

Der Sensor dient nur der Horizontierung, der Winkel für über einen 
Drehgeber bestimmt.

grüße Mat

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

@Mat,

was hälst Du von dem ibäh Angebot aus China?

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Sorry Hong Kong ;-)

Specifications Accuracy: ± (0.05° + 1%)
Measuring  range:
Single axis: 360°, Dual axis: ±40°
Resolution: 0.01°
Response  time: <0.4 second

zu ungenau?

von Mat (Gast)


Lesenswert?

Hallo hp-freund,

schaut ganz gut aus. Könnte man mal zerlegen und schauen ob die eine 
Schnittstelle drinhaben.
Vom Preis natürlich TOP :)

gruß Mat

von hp-freund (Gast)


Lesenswert?

Hallo Mat,
hast Du mal ins Hanbuch gesehen?
Seite 20:

11) PC Communication
Slopeview TLL-90 has a PC data logging function.
You can not directly plug the USB cable between PC to TLL-90 by a 
general USB
cable.
You need to optional purchase the PC adapter (model number: SV-RS232)
You can continue to data logging TLL-90 X and Y inclination data to PC.
Sampling time is around 2 Hz.
Specification:
1)RS232 Com Port 9600 baud rate
2)USB connection (SV-RS232 include a RS232 to USB adapter

Muss also schon etwas dran sein...

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.