Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ToF - Frage zu Einsatzbereich


von Tim Meyer (Gast)


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Hallo zusammen,

ich bin kein Techniker, bitte daher um Nachsicht und außerdem darum, 
dass bei eventuellen Antworten alles recht "deppenfreundlich" erklärt 
wird. ;-) Hier tummeln sich so viele Experten, da muss ich doch ein 
bisschen schlauer werden können.

Ein Freund und ich stecken in einem Projekt, bei dem wir eine Apparatur 
herstellen möchten, die die Position eines darüber fliegenden Objekts 
erfasst und bestimmt. Im Detail soll es so aussehen, dass die Apparatur 
auf dem Boden liegt, ein Ball darüber hinweg fliegt und auf einem 
Ausgabegerät angezeigt werden soll, wo (x- und y-Achse, also sowohl 
Position der Apparatur als auch in welcher Höhe) dieser Ball die 
Apparatur überflogen hat.

Wir sind nun zu dem Entschluss gekommen, dass sich dies mit ToF-Sensoren 
bewerkstelligen lassen müsste. Die Breite, über die eine Messung 
stattfinden soll, beträgt ca. 60cm, die Höhe bis zu 180cm. Sofern die

Ich stelle mir nun vor, dass die "Ausstrahlung" des Sensors nicht 
linienförmig (also keine Fläche abdeckt), sondern eher in einer 
Kegelform (und somit in einem Raum abdeckt) erfolgt, ist das korrekt?

Wenn dem so ist, müssten wir das Problem der "dritten Dimension", also 
der Tiefe, irgendwie beheben. Wir möchten nur die Position des Objekts 
in Breite und die Höhe als Ausgabe erhalten.

Die Fragen lauten also:
- ist es möglich mit einem ToF-Sensor (oder auch einer ToF-Kamera) die 
genaue (+/- 2cm) Position des Objekts auf der x- und y-Achse zu 
bestimmen?
- falls zutreffend: wie kann man die "dritte Dimension" (Tiefe) 
unberücksichtigt lassen bzw. auf einen Punkt reduzieren?
- wieviele ToF-Sensoren würde man für eine Breite von 60cm benötigen?
- hat vielleicht sogar jemand eine Produktempfehlung?

Vielen, vielen Dank schonmal für qualifizierte und ernstgemeinte 
Antworten!

Beste Grüße,

Tim

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Tim Meyer schrieb:
> Die Breite, über die eine Messung stattfinden soll, beträgt ca. 60cm,
> die Höhe bis zu 180cm.

Und die Bälle? Medizin- oder Golfbälle? Maximale Geschwindigkeit?

von Tim Meyer (Gast)


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Hi Frank,

danke für's Nachhaken, hier die Antworten:

- die Bälle haben einen Durchmesser von ca. 7,5cm
- die Geschwindigkeit der Bälle beträgt bis zu 160km/h

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Ah, hier gehts also um Baseball. Offenbar möchtest Du die Position des 
Balles in der Strike Zone erfassen.

Turnt da nicht auch noch der Schläger des Batters rum? Oder soll die 
Position des Balles vor Erreichen der Strike Zone gemessen werden?

: Bearbeitet durch Moderator
von Hugo H. (hugohurtig1)


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Frank M. schrieb:
> Turnt da nicht auch noch der Schläger des Batters rum? Oder soll die
> Position des Balles vor Erreichen der Strike Zone gemessen werden?

Egal wie scheint mir ToF nicht besonders geeignet, da zu langsam. 
Vielleicht ein (horizontales und vertikales) Laser-Lichtgatter?

Die setzen offensichtlich eine Kamera ein. Scheint wohl schnell genug zu 
sein (hätte ich nicht vermutet).

https://rapsodo.com/baseball/pitching/

: Bearbeitet durch User
von Tim Meyer (Gast)


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Hi,

bei Euch kann man wohl nicht viel geheim halten, was? ;-)

Sportart ist richtig. Laserraster scheidet für uns aus, war aber unsere 
erste Idee. Es ist aber nicht praktikabel, hierfür einen Rahmen 
aufzubauen (was meines Erachtens nach notwendig wäre, wenn man es mit 
einem Laserraster umsetzt).

Der Schlagmann (oder Schläger) ist kein Problem, es soll sich hier 
lediglich um ein Trainingsdevice handeln, es wird nicht nach dem Ball 
geschlagen.

Ganz aktuell gibt es wohl einen amerikanischen Prototypen, der genau das 
umsetzt, was wir wollen. Leider nur ein Facebook-Link zu dem Video:

https://www.facebook.com/milbumpireacademy/videos/2528886800716185/?q=MilB%20Umpire%20academy

Letzten Endes soll es im Endeffekt genau so funktionieren. Die 
blinkenden Lichter sind nicht wirklich notwendig, es reicht aus, wenn 
die Ausgabe über eine Konsole erfolgt. Der Ball soll in der Strikezone 
erfasst werden.

@Hugohurtig: warum denkst Du, dass ToF nicht möglicch wäre? Ich war 
eigentlich der Meinung, dass die Erfassungszeiträume (oder wie man es 
nennt) bei ToF kurz genug sind, um den Ball erfassen zu können. 160km/h 
sind sehr hoch angesetzt, 150km/h sollten auch ausreichen.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tim Meyer schrieb:
> @Hugohurtig: warum denkst Du, dass ToF nicht möglicch wäre? Ich war
> eigentlich der Meinung, dass die Erfassungszeiträume (oder wie man es
> nennt) bei ToF kurz genug sind, um den Ball erfassen zu können. 160km/h
> sind sehr hoch angesetzt, 150km/h sollten auch ausreichen.

Hast Du Dir mal gedanklich eine

Tim Meyer schrieb:
> Kegelform (und somit in einem Raum abdeckt)

- eher einen flachen Abstrahlwinkel - gedacht, welche an der Basis 60 cm 
bei einer Höhe von 180 cm ausmacht - mit einer Auflösung von

Tim Meyer schrieb:
> (+/- 2cm)

bis in 180 cm Höhe (wobei die Basis vermutlich nicht 1- 2 m unter der 
Erde sein wird.

Schau Dir mal gängige ToF-Sensoren und deren "Reaktionsverhalten" an. 
Wie viele Messungen (pro Strahlrichtung) können die denn pro Sekunde 
präzise machen? Und wie viele Strahlen musst Du denn (da brauchst Du 
auch noch eine Spiegellösung oder eine mechanische Lösung) pro Sekunde 
auswerten  bei 160 km/h (das sind 44,44 m/s) , 7,5 cm Balldurchmesser 
und den o.g. Ausgangsbedingungen?

Vielleicht habe ich mich verrechnet - aber bei +/- 2 cm hast Du an jeder 
Seite des Balls ca. 1 cm, das bedeutet für den Ball bei 160 km/h hast Du 
ca. 5 - 6 cm um die Position zu ermitteln mal eine unbegrenzte Auflösung 
vorausgesetzt). Umgerechnet sind das 1,3 ms - zeige mir mal einen 
ToF-Sensor, der das (mit dem noch zu rechnenden Fächer) erkennen kann.

"Wenn Du entdeckst, dass Du ein totes Pferd reitest, steig ab."

: Bearbeitet durch User
von Tim Meyer (Gast)


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Verstehe, ein einzelner Sensor kriegt es nicht hin.

Wie sieht es aus bei mehreren Sensoren, die nur "punktuell abtasten"? 
Das dürfte dann prinzipiell auch nicht funktionieren, weil auch da der 
Ball bei hohen Geschwindigkeiten nicht erfasst wird, richtig?

Wie sähe es aus, wenn man zwei Sensoren hintereinander platziert und 
versetzt schaltet? Dann hätte ich doch die durch die Sensoren abgedeckte 
Zeit verdoppelt, richtig? Ginge sowas?

Ja, den Link kann man leider nur nach Anmeldung bei Facebook sehen, 
glaube ich. Er ist aktuell nur dort verfügbar.

Ich hänge mal drei Bilder an, auf denen der Prototyp zu sehen ist. Auf 
den Bildern mit dem blauen Licht wird die Höhe eingestellt, die im 
Programm die untere und die obere Kante festlegen.

Wenn es sich hierbei nicht um Tod Sensoren handelt, worum dann?

Beste Grüße,

Tim

von Tim Meyer (Gast)


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Bilder 2 und 3.

von S. R. (svenska)


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Viele Mobiltelefone können inzwischen Videos mit 120 fps oder mehr 
aufnehmen, bei passabler Auflösung (720p und mehr). Wie wäre es damit?

Einige Hersteller bieten auch 960 fps an, die direkt im Sensor gepuffert 
werden, das ist dann die tatsächliche Bildwiederholrate. Da muss man 
aber passend triggern und das Video rauscht recht stark. Andere 
Hersteller nutzen das eher als Marketinggag und interpolieren - also 
aufpassen.

von Tim Meyer (Gast)


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Vielleicht zur Kalrstellung: es geht nicht um Video, sondern "nur" um 
die Darstellung der Punkte, wo der Ball die Fläche durchquert hat. Die 
Ausgabe sieht dann etwa so aus wie in diesem Bild.

von S. R. (svenska)


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Ein Video gibt dir zwei Raumdimensionen und eine Zeitdimension. Mit 
einer stationären Kamera und einem beweglichen Objekt (Ball) kannst du 
anhand der Parallaxe die dritte Dimension ermitteln.

Das wäre dann "nur" Software, aber dafür auf einem (hinreichend fähigen) 
Telefon lauffähig. :-)

von Tim Meyer (Gast)


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Aber inwiefern würde bei einem Video
eine Messung vorgenommen, über die die Werte der x- und y-Achse bestimmt 
werden können? Ich muss ja danach sagen können, dass der Ball (auf +/- 
2cm genau) an dem Punkt das Gerät überquert hat.

Welche Hardware wäre da erforderlich?

Danke und Gruß,

Tim

von S. R. (svenska)


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Tim Meyer schrieb:
> Aber inwiefern würde bei einem Video eine Messung vorgenommen,
> über die die Werte der x- und y-Achse bestimmt werden können?

Mal angenommen, das Telefon liegt auf dem Boden und filmt nach "oben".

Du kennst die reale Größe des Balls, also kannst du aus der Größe des 
Balls in Pixeln den Abstand zum Sensor ermitteln. Das entspricht deiner 
X-Achse. Wenn das Telefon genau zentriert auf dem Boden liegt, dann 
ergibt sich deine Y-Achse aus der Ballposition (im Video) von der Mitte.

Du musst halt alles noch durch ein bisschen Trigonometrie schieben, aber 
du hast zwei gesuchte Größen (X,Y auf der Tafel) und du hast zwei 
gegebene Größen (x,y auf dem Bild). Das eine ist eine Projektion des 
anderen, sollte also gehen - die Projektionsparameter hängen vom realen 
Aufbau ab.
1
\   +---+   /               +--------+
2
 \  |*  |  /                | *      |
3
  \ +---+ /                 | *      |
4
   \     /                  | *      |
5
    \   /                   | *      |
6
     \ /                    +--------+
7
      *
8
Telefon liegt unten;       Ball fliegt etwas
9
Ball trifft von links    "links" durchs Bild

Die Auflösung in Y-Richtung wird schlechter, je näher der Ball am Sensor 
ist, aber das könnte trotzdem reichen. Hängt halt davon ab, wie genau 
das alles sein muss; müsstest du mal ausmessen. Ich kann kein Baseball.

Wenn du den Abstand zum Hallendach (Hallenhöhe) kennst, dann kannst du 
die Bewegung des Balls damit abgleichen, was vermutlich genauer ist, als 
wenn du das über die absoluten Pixel machst. Im Freien wird das 
schwierig, aber du kannst ja eine Maßstabstafel auf eine Seite stellen 
und das alles um 90° drehen.

Außerdem kennst du die Zeit zwischen den aufgenommenen Bildern. Aus der 
Bewegung des Balls (in Pixeln) und dem Abstand kannst du die reale 
Geschwindigkeit errechnen und daraus die 3D-Flugbahn des Balls über die 
Zeit. Du suchst eine zusätzliche Dimension (z = Abstand zum Ziel) und du 
bekommst eine zusätzliche Dimension (t = Timestamp vom Bild); sollte 
also auch machbar sein.

Ich würde an deiner Stelle einfach mal ein paar Testvideos schießen, zu 
denen ich die realen Werte kenne und schauen, ob ich eine hinreichend 
genaue Projektionsmatrix zusammengebastelt bekomme. Aktuelle Smartphones 
sind in jedem Fall schnell genug, um die Ballposition in Echtzeit aus 
dem Bild zu ermitteln (RenderScript, GPU und so Zeugs) und wenn du die 
Matrix hast, fallen die Koordinaten fast kostenlos dabei raus.

von Tim Meyer (Gast)


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Hi Svenska,

vielen Dank für Deine Mühe und die Ausführungen.

Es macht für mich zwar alles Sinn was Du schreibst, scheint für mich 
aber keine elegante Lösung zu sein. Hinzu kommt dass ich denke, dass wir 
dann mit Näherungswerten rechnen, die nicht die Genauigkeit erreichen, 
die wir benötigen.

Auch ist der Einsatz lediglich in einer Halle problematisch, das müsste 
schon überall passieren können.

Hat niemand eine Ahnung, mit welchen Sensoren so etwas wie in dem 
Video/auf den Bildern bewerkstelligt werden kann? Es geht ja offenbar, 
aber wie?

Gruß,

Tim

von PittyJ (Gast)


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Ich hatte mal TOF-Sensoren, also einzelne Chips mit einem 
Sender/Empfänger.
VL53 von STM.
Die haben eine Messzeit von 20 Millisekunden, in denen das Objekt still 
stehen muss. Der Messbereich war bis 1,5 Meter, größer war unser Raum 
nicht.
Wenn man die im Array betrieben hat, dann störten sie sich auch 
gegenseitig.

Meiner Meinung nach sind die nicht geeignet um irgendwelche fliegenden 
Bälle zu detektieren.

Dann lieber Stereo Messkameras oder ähnliches.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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So etwas gibt es z.B.:

https://www.forbes.com/sites/scottkramer/2018/10/24/this-computerized-baseball-measures-way-more-than-pitching-velocity/#71875b544777

Keine Ahnung, was das kostet. Aber alle Profi-Lösungen sind recht teuer 
- ist ja auch kein Wunder, bei den Anforderungen :-)

von ich bins (Gast)


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Hugo H. schrieb:
> Die setzen offensichtlich eine Kamera ein. Scheint wohl schnell genug zu
> sein (hätte ich nicht vermutet).

Na dann schau mal hier ;)

https://www.kurzzeit.com/de/messtechnik/videos

von Alex (Gast)


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Moin,

Wenn die Tiefe (du meinst Entfernung zum Sensor?!) egal ist macht ein 
ToF wenig sinn. Nimm eine normale 2D Kamera - dann hast du die beiden 
anderen Richtungen und Präzision und Geschwindigkeit kannst du dir fast 
frei aussuchen.

schönen Gruß,
Alex

von ich bins (Gast)


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ich bins schrieb:
> Hugo H. schrieb:
>> Die setzen offensichtlich eine Kamera ein. Scheint wohl schnell genug zu
>> sein (hätte ich nicht vermutet).
>
> Na dann schau mal hier ;)
>
> https://www.kurzzeit.com/de/messtechnik/videos



Bzw. direkt auf Youtube nach "werner mehl kurzzeit" suchen.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Nach ein wenig googlen denke ich, dass es sich (bei dem Prototypen) um 
ein Kamera-Array handelt. Eine interessante Idee - vielleicht was neues 
zum Spielen :-)

von Tim Meyer (Gast)


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Hi zusammen,

@Alex: mit Tiefe meinte ich nicht die Entfernung zum Sensor, denn die 
ist eine der benötigten Werte. Ich meinte vielmehr die z-Achse (Höhe und 
Breite brauchen wir Tiefe ist egal), wenn das Sinn ergibt.

Ich kenne die Hightech-Lösungen, diese sind aber nicht realistisch (viel 
zu teuer, liefern auch deutlich mehr Daten als benötigt).

@Hugo: was muss ich mir unter einem Kamera-Array vorstellen und wäre 
sowas noch preislich realistisch?

Gruß,

Tim

von Tim Meyer (Gast)


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Noch eine Frage:

Ich gehe also recht in der Annahme, dass bei einem ToF-Sensor die 
Aussendung und das Empfangen des Laserstrahls nicht durchgehend sondern 
in "Schüben" (wie eine gestrichelte Linie) erfolgt?

Gruß,

Tim

von Tim Meyer (Gast)


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Ok, habe mir wohl die Frage selbst beantwortet: die Hz-Zahl zeigt, 
wieviele Messungen/Sekunde vorgenommen werden. 1000Hz entspricht somit 
1000 Messungen/Sekunde, korrekt?

Wenn dem so ist:

@Hugo: dann reicht doch ein Sensor mit 1000Hz aus, um Geschwindigkeiten 
bis 160km/h abzudecken, oder? (ich rechne mit einem Balldurchmesser von 
7,5cm).

Gruß,

Tim

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tim Meyer schrieb:
> @Hugo: dann reicht doch ein Sensor mit 1000Hz aus, um Geschwindigkeiten
> bis 160km/h abzudecken, oder? (ich rechne mit einem Balldurchmesser von
> 7,5cm).

Nein.

1. Finde mal einen solchen Sensor
2. Bedenke Deinen "Fächer"

Nochmal: Vergiss es.

Tim Meyer schrieb:
> @Hugo: was muss ich mir unter einem Kamera-Array vorstellen und wäre
> sowas noch preislich realistisch?

Na ja, 2 bis x Kameras in einer Linie in dem am Boden liegenden, flachen 
Kasten. Die sollten schnell genug und im Idealfall synchron sein. Fluppt 
der Ball durch, kann durch "Triangulation" die Position des Balls beim 
"Durchflug" bestimmt werden.

von Tim Meyer (Gast)


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Hugo H. schrieb:
> 1. Finde mal einen solchen Sensor
> 2. Bedenke Deinen "Fächer"

Sorry, bin immer noch nicht ab von der ToF-Idee. ;-)

zu 1.: Gibt es, bspw. den hier: 
https://www.amazon.de/MakerHawk-Sensor-Modul-Laser-Ranging-Single-Point-Entfernungsaufl%C3%B6sung-Infrared-Distance-Sensor-Module-Plus/dp/B07PZC8MPS/ref=sr_1_2?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&keywords=lidar%2B1000hz&qid=1575014301&sr=8-2&th=1

2.: Mit "Fächer" meinst Du quasi den "Kegel" über dem Sensor, sodass 
sich dann zwei Messbereiche von benachbarten Sensoren überlagern, oder? 
Kann man den Strahlungswinkel nicht einstellen und den Messbereich jedes 
einzelnen Sensors nicht über die Software einrichten?

Die Idee mit den Kameras und Trigonometrie-Berechnung finde ich auch 
nicht uninteressant... In die Richtung haben wir allerdings noch gar 
nicht überlegt und müssten uns erstmal von 0 an schlau machen.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Tim Meyer schrieb:
> Sorry, bin immer noch nicht ab von der ToF-Idee. ;-)

Na dann, viel Erfolg.

von Fitzebutze (Gast)


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Moin,

die handelsüblichen ToF-Sachen kannst du erst mal knicken, die sind für 
sowas nicht schnell genug. Und die, die es sind, wirst du vermutlich 
nicht kaufen wollen, das geht so bei 2k€ los.
Egal wie, Kalibration musst du sowieso machen, da macht der von svenska 
beschriebene Ansatz durchaus Sinn, auch wenn er nicht fürchterlich 
"elegant" scheint. Es gibt im Fussball ähnliche Vision-Lösungen 
(Tor-Kamera..)

Für erhöhte Genauigkeit gibt es Ansätze mit Laserpatterns, die 
funktionieren aber nur bedingt in der Draussenwelt bzw. benötigen 
spezielle Sensoren.
Wenn du von der Idee nicht abzubringen bist: Hol dir ein Spielzeug a la 
Kinect oder Softkinetic, und probier mal rum. Sobald die Sonne scheint, 
wird's lustig.

von S. R. (svenska)


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Tim Meyer schrieb:
> Es macht für mich zwar alles Sinn was Du schreibst,
> scheint für mich aber keine elegante Lösung zu sein.

Sie kommt mit minimalen Hardwareaufwand (und daher geringen Kosten) 
daher, benötigt aber dafür ein bisschen Einmessung. Wenn das für ein 
Hobby ist, dann würde ich das einfach mal durchimplementieren und 
schauen, wie genau das wird.

> Hinzu kommt dass ich denke, dass wir dann mit Näherungswerten
> rechnen, die nicht die Genauigkeit erreichen, die wir benötigen.

Da ich die Größenordnungen und Genauigkeitesanforderungen nicht kenne, 
kann ich dazu nichts sagen. Mit höherer Kameraauflösung steigt die 
Genauigkeit. Vielleicht reichen auch 60 Hz, das können aktuelle 
Smartphones auch in 4k.

> Auch ist der Einsatz lediglich in einer Halle problematisch,
> das müsste schon überall passieren können.

Das muss nicht in einer Halle sein. "Handy auf den Boden legen" war nur 
die einfache Variante fürs Erklären. Du kannst auch ein Stativ bauen, in 
das du das Handy reinlegst und dann von der Seite filmst statt von 
unten. Wenn du die Parallaxe ausnutzen willst, dann brauchst du halt 
gegenüber noch ein Holzgerüst mit Muster (ähnlich, wie das bei 
Slow-Motion-Video gemacht wird, wo die Kamera ein Lineal oder so filmt).

Tim Meyer schrieb:
> Sorry, bin immer noch nicht ab von der ToF-Idee. ;-)

Viel Erfolg auch von mir. :-)

von Tim Meyer (Gast)


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Hi,

aber nochmal die Frage: 1000Hz reichen doch aus, oder? Die kann ich doch 
sogar für relativ kleines Geld kaufen. Warum sind die nicht geeignet?

Ich habe das Video von oben, was wohl leider in einer geschlossenen 
Gruppe gepostet ist, nochmals woanders gefunden. Ist zwar immer noch 
Facebook, ein Login sollte aber nicht erforderlich sein:

https://www.facebook.com/milbumpireacademy/videos/429445491018601/

Aus dem Video habe ich nochmal ein paar Screenshots erstellt. Ich bin 
mir sehr sicher, dass hier ein Lasersystem zum Einsatz kommt, denn:

- auf dem Gehäuse ist ein gelber Laser-Warnsticker aufgeklebt
- die selbst nennen das Ding "Laser Plate" :-) (kann sich natürlich auch 
einfach besser anhören als "Camera Plate")

Vielleicht geben die Bilder ja noch ein bisschen mehr Aufschluss für 
jemanden, der sich auskennt, was sich in dem Gehäuse verbirgt?

Es kann natürlich sein, dass die mit deutlich niedrigeren 
Geschwindigkeiten arbeiten und somit auch keine "hochauflösenden" 
ToF-Systeme zum Einsatz kommen, das kann ich nicht beurteilen. Es wäre 
jedoch ideal, wenn auch reale erreichbare Geschwindigkeiten (=bis zu 160 
km/h) abgedeckt werden könnten.

von Clemens S. (zoggl)


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schmeiss doch die TOF Idee endlich übern Haufen. das ist ein totes 
Pferd.

am einfachsten dürften Stereo Kameras sein. Zwei Kameras die Links und 
Rechts des Messfeldes am Boden stehen und schräg nach oben schauen. aus 
den beiden Bildern kannst du die Position auf den cm genau bestimmen. 
wenn du unbedingt willst auch aus zwei aufeinanderfolgenden Bildersets 
Spin und Geschwindigkeit. Wenn du die Kameras über ein Kabel verbindest, 
hast du auch schon die richtige Ausrichtung der Kameras über dessen 
Länge sichergestellt.

du könntest zusätzlich mit einem Linienlaser und einer Photodiode einen 
Trigger aufbauen, dann musst du auch die Auswertung nicht in Echtzeit 
erledigen, sondern nur relevante Einzelbilder verwerten. Das spart enorm 
Rechenleistung.



Das sollte zumindest für einen Testaufbau mit wenigen 100€ zu schaffen 
sein.

sg

von Tim Meyer (Gast)


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Und nochmals DANKE an Euch alle für das bisherige Einbringen!

von Tim Meyer (Gast)


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@Svenska:

Was ich an der Kamera-Idee noch nicht verstehe: wenn ich 
Geschwindigkeiten von bis zu 160 km/h ansetze, wie soll da eine Kamera 
mit 60Hz zuverlässig Daten liefern können?

Die Idee von zoggl mit dem Trigger verstehe ich (Linienlaser fällt aber 
raus, glaube ich, der erfasst doch nur punktuell, oder?), frage mich 
aber, wie der Trigger dafür sorgt, dass die Kameras in den angezeigten 
Bildern auch wirklich den Ball erfassen sollen (bei 60Hz)?

Gruß,

Tim

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Tim Meyer schrieb:
> Was ich an der Kamera-Idee noch nicht verstehe: wenn ich
> Geschwindigkeiten von bis zu 160 km/h ansetze, wie soll da eine Kamera
> mit 60Hz zuverlässig Daten liefern können?

Der Ball legt bei 160 km/h 44,4 Meter pro Sekunde zurück.

Bei 240 fps (frames per second) sind das 18 cm, bei 60 fps sind das 
beachtliche 70 cm, welche der Ball von Bild zu Bild zurücklegt.

Die Idee mit dem Trigger ist die, dass der Trigger die Kamera genau dann 
das eine Bild schießen lässt, wenn der Ball ins Bild kommt. Dann braucht 
man kein Video, sondern nur noch ein Einzelbild. Ich kenne jetzt nicht 
die Verzögerungszeiten von modernen Kameras, aber ich schätze, dass der 
Trigger schon einige Zeit vorher sein Signal an die Kamera senden muss.

Wie der Trigger den Ball erfassen soll: Keine Ahnung. Eine Idee wäre 
vielleicht, unten einen Laser mit einer Linien-Linse anzubringen.

> Linienlaser fällt aber raus, glaube ich, der erfasst doch nur punktuell,
> oder?

Dieser erzeugt keinen Punkt, sondern über die komplett benötigte Breite 
eine Linie nach oben, also einen 2D-Teppich - ohne irgendwelche 
Spiegelmechanik. Sobald der Ball diesen passiert, wird unten auf dem 
Ball diese Linie sichtbar. Ob man die Reflektion am Ball erfassen und 
als Trigger verwenden kann, weiß ich nicht. Mit entsprechender Optik 
sollte das aber möglich sein.

Aber zurück zu der Idee mit den 240 fps:

Mit 2 Kameras am Boden, welche im 45°-Winkel nach oben schauen, könnte 
man den Ball triangulieren.

: Bearbeitet durch Moderator
von Tim Meyer (Gast)


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Jep, verstehe. Also reichen die 60fps nicht aus, dann muss man schon 
deutlich höhere Zahlen haben.

Ich hatte mich mit dem Laser als Trigger falsch ausgedrückt, Du hast 
natürlich vollkommen Recht mit der Linie. Aber dennoch bleibt das 
Problem dasselbe, denn der Ball hat unterschiedliche Flugbahnen und 
-kurven und kann somit gar nicht jedes Mal dieselbe Linie durchkreuzen. 
Dann wäre nur ein Lasernetz denkbar. Dann könnte man aber direkt die 
ganze Messung damit machen (klar, dann brauche ich auch noch Empfänger 
für den Laser auf der anderen Seite).

Gäbe es noch andere Möglichkeiten für den Trigger? Eine Art schnell 
auslösenden Bewegunssensor?

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Tim Meyer schrieb:
> Aber dennoch bleibt das Problem dasselbe, denn der Ball hat
> unterschiedliche Flugbahnen und -kurven und kann somit gar nicht jedes
> Mal dieselbe Linie durchkreuzen.

Doch.

Ein Punktlaser erzeugt eine Linie. Ein Linienlaser jedoch erzeugt einen 
2D-Teppich, spannt also eine ganze Ebene auf. Diese muss der Ball 
senkrecht dazu passieren.

: Bearbeitet durch Moderator
von Tim Meyer (Gast)


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Ah, ok, jetzt habe ich es kapiert.

Danke Dir/Euch! Wir werden jetzt mal ein bisschen frickeln.

von Andre (Gast)


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Diese Laser Box sieht ein bisschen nach Barcode Scannern aus. Wäre das 
vielleicht eine Anfrage an Honeywell & Co wert?
Die machen ja grundsätzlich auch nichts anderes, als möglichst schnell 
und präzise die Unterbrechung einer Linie zu erkennen.

von S. R. (svenska)


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Frank M. schrieb:
> Ich kenne jetzt nicht die Verzögerungszeiten von
> modernen Kameras, aber ich schätze, dass der Trigger
> schon einige Zeit vorher sein Signal an die Kamera senden muss.

Moderne Kameras in Smartphones können "Zero Shutter Lag", d.h. man kann 
ein Stück weit in die Vergangenheit triggern, wenn man die App passend 
auslegt.

Frank M. schrieb:
> Mit 2 Kameras am Boden, welche im 45°-Winkel nach oben schauen,
> könnte man den Ball triangulieren.

Die muss man aber dann sehr genau synchronisieren, dann geht das. Und 
dann hat man auch Shutter Lag, aber der ist bei besseren Kameras 
(Spiegelreflex oder so) konstant.

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