Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hindernisserkennung


von Habets (Gast)


Lesenswert?

Guten Tag zusammen

Als Abschlussprojekt entwickle ich ein System zur Hinderniserkennung für 
einen Octocopter. Finde jedoch keine passenden Sensoren die meinen 
Anforderungen gerecht werden. Wie genau können Radarsysteme Gegenstände 
erfassen ?
Der Preis ist eher unwichtig.

Anforderungen:
- mindestreichweite 7m
- großer öffnungswinkel >= 30°
- einsatzbereich Outdoor

Danke schon im voraus.

Mfg
Habets

von Sudo (Gast)


Lesenswert?

Laserscanner?

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Als wenn das so einfach wäre. Mal schnell die richtigen Sensoren und 
fertig.
Am ehesten entsprechen Ultraschallsensoren deinen Anforderungen. Großer 
Öffungswinkel und 7m Reichweite machbar. Aber eben auch ungenau. 
Radarsensoren gibt es relativ günstig im Bereich der Bewegungsmelder. 
Aber ob man damit Hindernisse mit Position und Abstand ermitteln kann, 
wage ich zu bezweifeln. Ein echtes Radarsystem ist eher utopisch auf 
einem Octo.
Was es dann noch gibt sind LIDARs. Bei mobilen Robotern wird so was 
gerne eignesetzt. Ob es das mit Größe und Gewicht passend für Octos gibt 
weiß ich nicht.
Von der Hardware am einfachsten sind Kameras. Aber dafür ist die SW zur 
Auswertung komplex. Microsoft Kinect könnte da etwas für dich sein. Da 
gibt's IMO auch SDKs für.

Für den Nahbereich gibt es (z.B. von Sharp) diverse Sensoren auf IR 
Basis welche auch Abstände direkt ausgeben können, also nicht nur 
Schaltschwellen haben. Die gehen aber IMO keine 7m.

: Bearbeitet durch User
von Herbert (Gast)


Lesenswert?

Cyblord -. schrieb:
> Am ehesten entsprechen Ultraschallsensoren deinen Anforderungen.

Muss man schauen was die Rotoren an und für sich erzeugen. Da ist oft 
auch eine Ultraschallkomponente dabei. Evtl würde das kritisch werden.

Cyblord -. schrieb:
> Ein echtes Radarsystem ist eher utopisch auf
> einem Octo.

Habets schrieb:
> Der Preis ist eher unwichtig.

Klingt doch gut. Kann man sich sicher was nettes basteln (lassen). Eine 
Phased-Array-Antenne mit schmaler Keule wirst du kaum schalgen können. 
Und bei 7m ist das auch Leistungstechnisch nicht schlimm.

von Josef H. (Firma: Herr) (habets)


Lesenswert?

Das mit den Ultraschallsensoren stimmt meines wissens nicht ganz. Habe 
da keinen auf die Entfernung gefunden und wenn doch dann nu mit einer 
viel zu schmalen Schallkeule gefunden.

Lidar ist kein Thema da der Auftraggeber keinen Laser will aufgrund der 
Verletzungsgefahr.

Und für die Kinect ist leider zu wenig zeit da und möchte ich auch 
persönlich eher vermeiden.

Das mit dem Radar werd ich mir mal ansehen hört sich vielversprechend 
an.

Danke für die schnelle Hilfe.

MfG

von San L. (zwillingsfreunde)


Lesenswert?

DJI hat da vor ein paar Monaten etwas auf den Markt gebracht:

https://developer.dji.com/en/guidance/

Vielleicht findest du bei genauerer Recherche mehr Informationen über 
die Umsetzung des ganzen.

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Josef H. schrieb:
> Das mit den Ultraschallsensoren stimmt meines wissens nicht ganz. Habe
> da keinen auf die Entfernung gefunden und wenn doch dann nu mit einer
> viel zu schmalen Schallkeule gefunden.
Warum ist eine schmale Keule schlecht? Du kannst doch sonst gar nicht 
sagen wo das Hindernis ist. Dann nimmt man halt mehrere.

> Lidar ist kein Thema da der Auftraggeber keinen Laser will aufgrund der
> Verletzungsgefahr.
Aha. Komischerweise scheinen Hersteller von autonomen Autos das nicht so 
zu sehen. Das Google Auto z.b. setzt voll ein LIDAR System. Und wieviele 
Testkilometer haben die hinter sich? >1 Mio. oder so. Wie viele Leute 
wurden denn bisher durch deren Laser verletzt?

> Und für die Kinect ist leider zu wenig zeit da und möchte ich auch
> persönlich eher vermeiden.
Aha. Was denkst du denn in welchem Zeitrahmen so was "entwickelt" (sic) 
werden kann? Mal schnell ist da nicht. So oder so. Glaubs doch bitte.


> Das mit dem Radar werd ich mir mal ansehen hört sich vielversprechend
> an.
Nein das ist das was am wenigsten vielversprechend ist. Liest du auch?

von Josef H. (Firma: Herr) (habets)


Lesenswert?

Cyblord -. schrieb:

> Warum ist eine schmale Keule schlecht? Du kannst doch sonst gar nicht
> sagen wo das Hindernis ist. Dann nimmt man halt mehrere.
 Da der Octocopter 360 ° erkennen soll und einen Durchmesser von ca 1,4m 
hat werden das viel zu viele sensoren.

> Aha. Komischerweise scheinen Hersteller von autonomen Autos das nicht so
> zu sehen. Das Google Auto z.b. setzt voll ein LIDAR System. Und wieviele
> Testkilometer haben die hinter sich? >1 Mio. oder so. Wie viele Leute
> wurden denn bisher durch deren Laser verletzt?
Wäre auch meine Meinung werde ihm das nochmal herantragen.

> Aha. Was denkst du denn in welchem Zeitrahmen so was "entwickelt" (sic)
> werden kann? Mal schnell ist da nicht. So oder so. Glaubs doch bitte.
Ja das ist mir auch klar das viel Zeit investiert werden muss. Aber 
Kinect ist in meinem Fall keine Option.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


Lesenswert?

>Als Abschlussprojekt entwickle ich ein System zur Hinderniserkennung für
einen Octocopter.


Hui ... Ja, Radar ist leicht und gut. Siehe zB
http://www.tssj.co.jp/pdf03/2%20Sage%20MM%20Sensor%20Catalog%202013.pdf

dort zB Seite 14, das Radar Modul. Und als Antenne ein Rund-Elliptisches 
Phasenarray unten dran. Das sieht dann so aud wie oben auf einem AWACS 
drauf. So eins hat 360 Grad herum, und soviele Grad vertikal wie man 
will.
Anfangen wuerde man mit ein paar Simulationen in der Richtung :

https://www.cst.com/Applications/Category/Aerospace-Marine

Vorsicht. Man kann sich in diesem Thema verlieren...

von eric (Gast)


Lesenswert?

Herbert schrieb:
> Da ist oft auch eine Ultraschallkomponente dabei.

Wenn vorhanden, ist sie für Abstandsmessungen nicht brauchbar,
weil es eine kontinuierliche Abstrahlung wäre.
Eine Abstandsmessung geht nur mit einem gepulsten oder gewobbelten 
Signal.

Ich habe mal eine Umgebungsüberwachung bis 3 m mit 25 kHz 
Ultraschallpuls gebaut. Weiter war nicht gefordert, aber ließe sich 
wahrscheinlich noch ein bißchen erweitern, obwohl das Signal schnell 
schwächer wird, besonders bei höherer Frequenz 40 kHz.
Die Erfassungskeule war relativ breit, meiner Erinnerung nach ca. 30 
Grad.

Man braucht auch nicht eine große Anzahl von Ultraschallsensoren rundum, 
wenn man einen einzelnen Sensor in die Flugrichtung ausrichten kann.

Ich würde den Gedanken mal weiterverfolgen. Von allen angedeuteten 
Möglichkeiten scheint er mir noch der beste und ist am Boden einfach zu 
verwirklichen, wenn man sich auf eine feste Richtung beschränkt.

Alles, was man für die erste Untersuchung braucht, ist

- Oszillator auf der Resonanzfrequenz des Senders, 25 oder 40 kHz
  mit wenigen Bauelementen leicht zu bauen
- Impulserzeuger, damals ein CMOS-Nand-Gate
- Senderkapsel
- Empfängerkapsel
- Verstärker, sehr einfach z.B. mit OPV
- Oszilloskop, auf dessen Schirm Du ein Echobild der Umgebung siehst

Für Sender und Empfänger werden üblicherweise verschiedene Kapseln 
verwendet, weil der Sender in Serien- und der Empfänger in 
Parallel-resonanz arbeitet. Theoretisch kann man auch eine einzelne 
Kapsel verwenden, der Aufwand ist nur etwas höher.

Wenn Du mehr wissen willst, frag nur.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Josef H. schrieb:
> Lidar ist kein Thema da der Auftraggeber keinen Laser will aufgrund der
> Verletzungsgefahr.

Wieso Verletzungsgefahr durch ein Lidar? Du solltest ihn mal mit 
Konzepten wie Strahlaufweitung bekannt machen.

Der Rotor eines Octokopters schein mir deutlich gefährlicher.

von Peter K. (Gast)


Lesenswert?

Ich sehe bei Radar auch Probleme bezüglich der Rückstrahlung. Styropor 
zB ist ziemlich schwer mit einem Radar zu erkennen weil die 
Eigenschaften ziemlich nahe an Luft liegen und es da kaum zu Reflexionen 
kommt.

Also der Einsatz von Radar zur Allgemeinen Abstandsmessung ist so eine 
Sache für sich. Ich weiß es gibt Autos die Radar zur Kollisionsdetektion 
oder Einparkhilfe haben, jedoch ist es einem Auto egal ob es an eine 
Styroporwand anfährt und Styroporwände wird man auch kaum auf Straßen 
finden.

Zu Lidar muss man hald auch überlegen welchen Laser man will. Weiße 
Wandfarbe ist zB im Infrarotbereich Schwarz und strahlt kaum zurück. Bei 
einem grünen Laser könnten eventuell Fenster zu einem Problem werden, je 
nach Empfindlichkeit des Empfängers und der Stärke des Strahls.

Also im Indoorbereich würde ich mit Ultraschall arbeiten, ich habe auch 
schon Quadcopter gesehen die dadurch alle Möglichen Hindernisse erkannt 
haben (Styropor, Pappe, Glas usw...). Die Ultraschallsensoren sind auch 
recht billig und da kann man schon mal 8 oder auch 16 verbauen. Der 
Vorteil dadurch ist auch dass du mit den vielen Sensoren das Hinderniss 
auch genau erkennen kannst und umfliegen kannst.
Wie es aber da bezüglich der Motorvibrationen aussieht kann ich dir 
nicht sagen, aber ich habe da zumindest schon mal was gesehen das so 
funktioniert hat.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Josef H. schrieb:
> Lidar ist kein Thema da der Auftraggeber keinen Laser will aufgrund der
> Verletzungsgefahr.

Du meinst, wenn er einem auf den Kopf fällt? ;-)

Laserschutzmäßig sind die meisten Laserscanner in Klasse 1 und damit als
ungefährlich eingestuft.

Bei der Auswahl musst du aber darauf achten, dass der Scanner auch bei
starkem Umgebungslicht (Sonnenlicht) noch zuverlässig funktioniert.

Das hier ist das, wonach du suchst:

  http://velodynelidar.com/products.html

Ich kann in den Produktspezifikationen zwar keine Angaben über die
maximale Umgebungshelligkeit finden, aber das sind die Sensoren, die
praktische alle Bastler von autonom fahrenden Autos einsetzen, und da
diese nur bei schönem Wetter auf die Straße geschickt werden ...

> Und für die Kinect ist leider zu wenig zeit da und möchte ich auch
> persönlich eher vermeiden.

Die scheidet sowieso aus, da sie im Außenbereich tagsüber nur bei sehr
starker Bewölkung funktioniert.

von Sheeva P. (sheevaplug)


Lesenswert?

Habets schrieb:
> Als Abschlussprojekt entwickle ich ein System zur Hinderniserkennung für
> einen Octocopter. Finde jedoch keine passenden Sensoren die meinen
> Anforderungen gerecht werden. Wie genau können Radarsysteme Gegenstände
> erfassen ?
> Der Preis ist eher unwichtig.
>
> Anforderungen:
> - mindestreichweite 7m
> - großer öffnungswinkel >= 30°
> - einsatzbereich Outdoor

Hier in Aachen gibt es die Firma Indurad, die Radarsysteme für allerlei 
industrielle Anwendungen (Füllstandsmessung, Kollisionsvermeidung, ...) 
herstellen. Vielleicht da mal anschreiben oder ihre Einladung auf einen 
Kaffee annehmen, wenn Du mal in der Gegend bist?

von Tom (Gast)


Lesenswert?

Yalu X. schrieb:
> http://velodynelidar.com/products.html

Die liefern Daten in 2.5D (ein relativ enger vertikaler Fächer aus 
Strahlen wird 360° rotiert, effektiv hat man 16/32/64 gestapelte 
2D-Scanner). Für Fahrzeuge ist das perfekt, um eine Halbkugel unter dem 
*copter abzudecken, reicht es nicht.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Cyblord -. schrieb:
> Und wieviele
> Testkilometer haben die hinter sich? >1 Mio. oder so. Wie viele Leute
> wurden denn bisher durch deren Laser verletzt?

Aber du musst ja nicht nur an das Testauto denken, denn wenn da tausende 
mit so einem System unterwegs sind und in Amerika wird das Schoßhündchen 
von irgend so einem Superstar (oder -sternchen) verletzt, dann gibt es 
ne dicke Klage und ich höre schon die "VWwelle" rauschen.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Tom schrieb:
> Die liefern Daten in 2.5D (ein relativ enger vertikaler Fächer aus
> Strahlen wird 360° rotiert, effektiv hat man 16/32/64 gestapelte
> 2D-Scanner).

So ist es.

> Für Fahrzeuge ist das perfekt, um eine Halbkugel unter dem *copter
> abzudecken, reicht es nicht.

Daraus, dass der TE hier

Josef H. schrieb:
> Da der Octocopter 360 ° erkennen soll

einen ebenen Winkel und keinen Raumwinkel angibt, habe ich gechlossen,
dass die Hindernisse nur in horizontaler Richtung erkannt werden müssen.
Aber vielleicht liege ich da falsch. Der HDL-32 würde immerhin auch ±40°
in vertikaler Richtung abdecken. Mit zweien davon (um 90° verdreht
montiert) wäre auch die Halbkugel bis auf zwei 10° breite Schlitze ganz
gut abgedeckt.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Yalu X. schrieb:
> Das hier ist das, wonach du suchst:
>
>   http://velodynelidar.com/products.html

Wenn ich sehe was dieser "Puk" dort kostet, dann fallen mir gleich zwei 
Sachen dazu ein. Erstmal wird es nicht so einfach sein, sowas zu 
konstruieren und als zweites, damit kann man offensichtlich noch richtig 
Geld verdienen.

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

F. F. schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Das hier ist das, wonach du suchst:
>>
>>   http://velodynelidar.com/products.html
>
> Wenn ich sehe was dieser "Puk" dort kostet, dann fallen mir gleich zwei
> Sachen dazu ein. Erstmal wird es nicht so einfach sein, sowas zu
> konstruieren und als zweites, damit kann man offensichtlich noch richtig
> Geld verdienen.

LIDAR ist teuer. Dieser kleine LIDAR-Knubbel auf den Google Autos kostet 
alleine 70.000 USD. Für autonome Fahrten in Innenstädten bisher ein 
absolutes muss. Audi und Co. verzichten auf LIDAR können deshalb aber 
auch nur autonome Autobahnfahrten anbieten.

von Josef H. (Firma: Herr) (habets)


Lesenswert?

Danke für die vielen Antworten wahr sehr Hilfreich habe jedoch gestern 
noch etwas neues gefunden das mich überzeugt hat.

Falls es wenn interessiert ;)
http://leddartech.com/

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.