Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 1dimensionale Positionsbestimmung über ca 10m?


von Heinz R. (heijz)


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Hallo zusammen

Ich brauche für ein Kunstprojekt den Abstand eines Wagens zu einer Wand
Genauigkeit sollte bei ca. 1-2 mm liegen, der Messwert sollte ca. alle 
200ms übertragen werden
Protokoll ist erst mal egal

Der Wagen steht irgendwo im Raum, wird dann zu der Wand geschoben, dort 
vor und zurück geschoben
Der zu erfassende Messbereich ist vom Abstand her der selbe, nur steht 
der Wagen halt mal 10cm weiter links, mal 20cm weiter rechts

Eigentlich wäre ein Seilzuggeber das richtige, aber leider darf da kein 
Seil sein

Wie macht man das heutzutage?
UWB / TOF?

Laser-Abstandssensor? gibt es hier was das z.B. einen Sender/Empfänger 
hat, somit nur auf diese eine Wand reagiert, andere Wände ignoriert?

Gibt es evtl. was das im Boden eingelassen werden kann, ähnlich den 
Magnetbändern, aber mit größerem Leseabstand und breiteren Bändern?

Viele Grüße

von Falk B. (falk)


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Heinz R. schrieb:
> Ich brauche für ein Kunstprojekt

ohje

> den Abstand eines Wagens zu einer Wand
> Genauigkeit sollte bei ca. 1-2 mm liegen,

Bei 10m Abstand? Vergiss es! Es sei denn, du willst VIEL Geld ausgeben.

> Der Wagen steht irgendwo im Raum, wird dann zu der Wand geschoben, dort
> vor und zurück geschoben

Auf Schienen oder frei beweglich?

> Der zu erfassende Messbereich ist vom Abstand her der selbe, nur steht
> der Wagen halt mal 10cm weiter links, mal 20cm weiter rechts

Und wozu dann 1-2 Auflösung?

> Wie macht man das heutzutage?
> UWB / TOF?

Kann sein.

Naja, Kunst kommt von Können. Wer sowas kann, kann was!

von Harald W. (wilhelms)


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Heinz R. schrieb:

> Ich brauche für ein Kunstprojekt den Abstand eines Wagens zu einer Wand
> Genauigkeit sollte bei ca. 1-2 mm liegen,

Das geht per Interferometer. Die sind aber nicht ganz billig.

von Robert K. (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Gibt es evtl. was das im Boden eingelassen werden kann, ähnlich den
> Magnetbändern, aber mit größerem Leseabstand und breiteren Bändern?

20cm breite Barcodes auf den Boden drucken, ggf. nur mit IR oder UV 
sichtbar. wenn man die Position und den Inhalt des Barcodes unter dem 
Fahrzeug auswertet, sollte eine Positionserkennung auf 1mm kein Problem 
sein.

von Heinz R. (heijz)


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Harald W. schrieb:
> Das geht per Interferometer. Die sind aber nicht ganz billig.

Vielen Dank, kennst Du hier zufällig Hersteller / fertige Produkte?
Habe jetzt auf die Schnelle nur welche bis 1,5m gefunden?

Kann man hier auch irgendwie einen Sender installieren, so das es nur 
vor "dieser einen" Wand funktioniert?

Robert K. schrieb:
> 20cm breite Barcodes auf den Boden drucken, ggf. nur mit IR oder UV
> sichtbar. wenn man die Position und den Inhalt des Barcodes unter dem
> Fahrzeug auswertet, sollte eine Positionserkennung auf 1mm kein Problem
> sein.

Kennst Du hier evtl. ein fertiges Produkt?

UV-Beleuchtung wäre kein Problem, der Druck sollte halt begehbar sein

Ich könnte mir für den Notfall sogar einen sichtbaren Druck vorstellen

Bin gerne bereit für dieses Projekt Muster zu bestellen, auch etwas Geld 
in die Hand zu nehmen

Viele Grüße

von Max M. (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> etwas Geld
> in die Hand zu nehmen

10m Abstand, auf 1-2mm genau, 5 Messungen pro Sekunde, +-20cm seitliche 
Abweichung des Targets.

Nehme sehr viel mehr Geld und sehr viel mehr Zeit in Hand oder reduziere 
Deine Anforderungen ganz deutlich.

von Dieter (Gast)


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Es geht nur um die Entfernung? Das könnte vielleicht mit einem Laser 
Entfernungsmesser möglich sein. Die besseren Modelle haben Bluetooth um 
die Daten zu übertragen. Es gibt auch ein Hack-Projekt mit einem 
günstigen Gerät aus China, da sollte man auch auf anderm Weg an den 
Messwert kommen.

Die Frage ist allerdings ob das in diesem relativ schnellen Zeittakt 
möglich ist. Bei den Leica Disto Modellen gibt es einen Tracking-Modus, 
da bekommt man mehrere Meßwerte pro Sekunden, allerdings wohl weniger 
als 5 Stück pro Sekunde.

von Falk B. (falk)


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Max M. schrieb:
> 10m Abstand, auf 1-2mm genau, 5 Messungen pro Sekunde, +-20cm seitliche
> Abweichung des Targets.
>
> Nehme sehr viel mehr Geld und sehr viel mehr Zeit in Hand oder reduziere
> Deine Anforderungen ganz deutlich.

Ist mit hoher Wahrscheinlichkeit eh nur Schwachsinn, wie die meiste 
"Kunst".

von Robert K. (Gast)


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von Max M. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Schwachsinn, wie die meiste
> "Kunst".

Wer erinnert sich noch an die ranzige Fettecke, die vom Hausmeister 
entsorgt wurde? 😂
https://de.wikipedia.org/wiki/Fettecke

von Heinz R. (heijz)


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Max M. schrieb:
> Nehme sehr viel mehr Geld und sehr viel mehr Zeit in Hand oder reduziere
> Deine Anforderungen ganz deutlich.

Was verstehst Du unter sehr viel Geld? 3000-5000€ wären ok, aber sicher 
keine 100.000

Falk B. schrieb:
> Ist mit hoher Wahrscheinlichkeit eh nur Schwachsinn, wie die meiste
> "Kunst".

das liegt immer im Auge es Betrachters
Mir geht es hier weniger darum Kunst zu eerschaffen sondern etwas zu 
ermöglichen das sich der Kunde wünscht

Robert K. schrieb:
> da könnte es was geben:
>
> 
https://www.leuze.com/en-int/products/measuring-sensors/sensors-for-positioning/bar-code-positioning-systems

danke, muss mal mit Leuze reden - man könnte das Barcode-Band vermutlich 
auch 50cm breit ausdrucken?

von Robert K. (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> danke, muss mal mit Leuze reden - man könnte das Barcode-Band vermutlich
> auch 50cm breit ausdrucken?

https://boden-druck.de/

die drucken dir den ganzen Boden. Die Maßhaltigkeit ist aber sicher kein 
mm auf 10m.
es gibt auch Laminatböden mit eigenem Bild.

von Metius (Gast)


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Mitte einem Lichtaster mit Laufzeitmessung (Sick DT35 oder DT50) sollte 
das klappen.
Daten per Iolink auswerten (IOlink Master Sig200 oder AL1302).

Als Infrarotlaser unsichtbar. Die Wände können unterschieden werden wenn 
der Laser auf völlig unterschiedlich helle (Remission bei 850nm) Targets 
treffen.

73

von Uli S. (uli12us)


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Nö, das war nicht der Hausmeister, sondern die Putzfrau. Kann natürlich 
auch sein, dass das mit Fett irgendwohin schmieren in den 80ern eine 
gängige Art Kunst zu machen war und einer vom anderen abgekupfer(fett)t 
hat.
Zur Frage, jedes billige Laserentfernungsmessgerät zeigt mm an, ob das 
natürlich die reale Entfernung ist, müsste man, falls das überhaupt ne 
Rolle spielt, im Einzelfall überprüfen. Dumm nur, dass die Dinger sich 
nach kurzer Zeit zur Schonung der Batterie ausschalten. Aber es dürfte 
kein nennenswertes Problem sein, den Schalter alle x Sekunden mal zu 
betätigen.

von Heinz R. (heijz)


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Robert K. schrieb:
> https://boden-druck.de/
>
> die drucken dir den ganzen Boden. Die Maßhaltigkeit ist aber sicher kein
> mm auf 10m.
> es gibt auch Laminatböden mit eigenem Bild.

danke für den Tip. sieht sehr gut aus :-)
Lustig was es heutzutage alles gibt, muss ich mir auf alle Fälle merken, 
so was brauchen wir öfter

Uli S. schrieb:
> Zur Frage, jedes billige Laserentfernungsmessgerät zeigt mm an, ob das
> natürlich die reale Entfernung ist, müsste man, falls das überhaupt ne
> Rolle spielt, im Einzelfall überprüfen. Dumm nur, dass die Dinger sich
> nach kurzer Zeit zur Schonung der Batterie ausschalten. Aber es dürfte
> kein nennenswertes Problem sein, den Schalter alle x Sekunden mal zu
> betätigen.

Mir geht es wie gesagt nicht darum hier ein China-Laserentfernungsmesser 
zu hacken, dürfen gerne Geräte von Leuze, Pilz. Sick usw sein
Wenn es dann 5000 kostet - nicht das Problem

von Bastler (Gast)


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Ist denn die Vorgabe überhaupt, dass der Sensor im Wagen sein muss? Ich 
meine man könnte auch an der Wand zwei Laserscanner anbringen und an dem 
Wagen einen Reflektor. Dann kann man die Position triangulieren, das ist 
dann auch immer bezogen auf die richtige Wand und es ist nicht dauernd 
der Akku leer...

Ich denke da gleich an meine VIVE mit ihren Beacons und den Tracker den 
man zusätzlich kaufen kann. Ob das mit 10m ohne weitere Beavon ausreicht 
und ob es auf Millimeter genau wird kann ich nicht 100% sagen. Aber dass 
10m möglich ist und auf den Zentimeter genau und samt ausrichtung des 
Objektes - das kann ich mit Sicherheit sagen.

Eine Base Station (Beacon) kostet 135$ und ein Tracker 130$. Im Zweiffel 
braucht es ein dritten oder vierten Beacon. Da ist man immer noch unter 
1000€ aber die Frage ist ob der Tracker auf dem Objekt zu sehen sein 
darf und wie man den verstecken kann wenn nciht...

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Bei den für Handwerker üblichen Laser-Entfernungsmessern gibt es einige 
Modelle, die über eine Schnittstelle verfügen (COM oder USB). Das wäre 
evtl. eine Lösung ...

von Harald A. (embedded)


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4K oder 8k Kamera von oben? Für RPI gibt es eine 12.3MPixel für kleines 
Geld. Wären vlt. so 5..10mm, wenn man es so genau eingestellt bekommt. 
8k Kameras gibt es auch, aber ob das alles so rauschfrei geht?

Denkbar wäre auch eine Kombination aus festen Referenzpunkten 
(Lichtschranke oder langsam scannender Laserabstandssensor) und 
Inkrementalgeber im Wagen für die zwischenzeitliche schnelle Auflösung?

Alles in Allem sehr anspruchsvoll, vor allem die ganzen Detailprobleme 
werden bei der Umsetzung vermutlich richtig wehtun.

Man muss mal überlegen: selbst mit einem guten Laser-Abstandssensor sind 
bei einem festen Objekt 1..2mm Genauigkeit auf 10m nicht gegeben. Ich 
weiß, die Werbeaussagen suggerieren da etwas anderes, ist aber nicht so.

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Harald A. schrieb:
>
> Man muss mal überlegen: selbst mit einem guten Laser-Abstandssensor sind
> bei einem festen Objekt 1..2mm Genauigkeit auf 10m nicht gegeben. Ich
> weiß, die Werbeaussagen suggerieren da etwas anderes, ist aber nicht so.

Leica gibt z.B. für einen älteren Disto D2 die Messgenauigkeit (2 σ) mit
± 1.5 mm bei guter Oberfläche und im Bereich bis 10 Meter an. Die "guter 
Oberfläche" kann man ja bei Bedarf durch entsprechendes Material 
sicherstellen. Bei den besseren Modellen ist ein entsprechendes 
Zertifikat dabei (ich weiß, das muss nicht unbedingt etwas bedeuten).

von Jester (Gast)


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von Uli S. (uli12us)


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Vielleicht könnte man auch ne elektrische Schieblehre dafür 
missbrauchen,
der Massstab ist da bei den einfachen 2 sich kämmende Kupferflächen.Je 
nach Breite der Flächen kriegt man die gewünschte Auflösung und der 
Messkopf muss nur sehr nahe dran drüberfahren. Fragt mich aber bloss 
keiner, wie das ganze funktioniert.

von Detlef _. (detlef_a)


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Diese Laser-Entfernungsmesser vom Chinamann für nen 10er haben eine 
serielle Schnittstelle, mit der man die vom uC aus bespaßen kann. Die 
machen aber mindestens 1cm Fehler, nicht 1mm.

Cheers
Detlef

von someone (Gast)


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Die Anforderungen Deines Kunden sind Quatsch. Deine Aufgabe ist übrigens 
nicht, die geäußerten Anforderungen des Kunden umzusetzen, sondern viel 
mehr, mit dem Kunden die tatsächlichen Anforderungen herauszuarbeiten. 
Das ist schwierig, umso mehr, wenn die Kunden eine Idee haben und keine 
Ahnung von technischer Umsetzbarkeit. Ich empfehle dir daher, dich mal 
ein wenig mit Anforderungsanylse zu beschäftigen, da ich denke, daß die 
Künstler eine bestimmte Idee der Interaktion mit dem Kunstwerk haben, 
anhand derer man die Anforderungen entwickeln muß. Ich kenne zwar dein 
Projekt nicht, gehe aber mal davon aus, daß es sich um eine interaktive 
Installation handelt.
Das Eingabegerät für die interaktive Installation ist der Wagen. An der 
Wand befindet sich etwas, z.B. ein Projektor, weshalb der Wagen zur Wand 
ausgerichtet sein muß. Die Benutzung des Wagens können wir uns grob auf 
zwei Arten vorstellen: (1) Der Betrachter hat einen Punkt gefunden, der 
interessant ist und will nun den Bereich um diesen Punkt erkunden; dazu 
wird der Wagen langsam bewegt und die Reaktion des Kunstwerks 
betrachtet. Hierfür sind zügige Updates und eine hohe Genauigkeit 
wichtig. (2) Der Betrachter will an einen ganz anderen Punkt fahren und 
schauen, wie sich das Kunstwerk da verhält. Dazu wird der Wagen schnell 
über eine etwas längere Strecke bewegt; hierfür ist die absolute 
Genauigkeit nicht so wichtig, das Kunstwerk sollte aber auch zügig 
reagieren.
Auf dem Boden sind wohl keine absoluten Marker angebracht, d.h. es gibt 
keinen sehr fest definierten Punkt, an dem etwas Bestimmtes passieren 
soll (wie z.B. auf einer Zeitleiste). Das ist gut, weil es die 
Anforderungen an die absolute Genauigkeit reduziert.
Die Zeit, die der Betrachter mit dem Kunstwerk verbringt, dürfte nicht 
allzu lang sein, meinetwegen ein paar Minuten. Externe Referenzpunkte 
scheint es auch nicht zu geben. Wir brauchen also eigentlich nur eine 
präzise und zügige Verfahrstreckensensorik und können periodisch wieder 
die absolute Position ausmessen. Um Wiederholbarkeit einzelner 
Positionen muß man sich also keine riesigen Gedanken machen, solange der 
Wagen nicht über einen Tag der Benutzung so weit driftet, daß diese 
verunmöglicht wird.

So weit zu meiner beispielhaften Anforderungsanalyse, die eigentlich 
deine Aufgabe gewesen wäre. Wir wir sehen, wird aus dem sehr teuren und 
lästigen Problem eines, das sich kostengünstig umsetzen läßt. Kein 
Mensch braucht für ein Kunstprojekt eine Genauigkeit von 1-2mm über die 
gesamten 10 Meter Strecke.
Sicher will man 10 Meter verfahren können und auch beim Verfahren eine 
Genauigkeit von 1-2 mm erreichen, aber halt nicht gleichzeitig. Ein 
interaktives Kunstprojekt hat auch eine gewisse Rückkopplung mit dem 
Betrachter, die man ausnutzen kann, um die gefühlte Genauigkeit zu 
erhöhen. Ich schlage daher vor, eine genaue Messung kleiner Verfahrwege 
über Encoder an den Rädern umzusetzen und periodisch z.B. mit einem 
Laser-Entfernungsmesser neu zu kalibrieren. Wenn's nur mit einer Wand 
funktionieren soll, kann ein Reflektor an der Wand dafür sorgen, daß der 
Laser noch ankommt. Man könnte auch am Wagen oder der Wand Kameras und 
Marker anbringen und die Interaktion nur freischalten, wenn die Kameras 
die Marker sehen können, die Ausrichtung von Wagen und Wand zueinander 
also stimmt.
Mit Radencodern und periodischer Rekalibrierung wird man den Wagen 
spielend leicht mit hoher Frequenz umpositionieren können, die 
periodische Messung per Laser sorgt dann dafür, dass die Encoder auch 
mal ein paar Werte verschlucken können. Die Software, die die Position 
auswertet, muß allerdings so geschrieben sein, daß die 
Rekalibrierungssprünge weggefiltert werden, aber für ein paar tausend 
Euro findet man da jemanden, der sich entsprechend gut genug damit 
auskennt.

von pegel (Gast)


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Ich habe den Beitrag nur überflogen.

Zum Thema Position/Abstand im Raum fällt mir aber jemand ein, der ein 
Ansprechpartner sein könnte:
https://www.sebulli.com/campos/index.php?lang=de

P.S. die Messung zur Wand auf 1-2mm, entlockte mir ein herzhaftes: Boah!

von Udo S. (urschmitt)


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Heinz R. schrieb:
> Ich brauche für ein Kunstprojekt den Abstand eines Wagens zu einer Wand
> Genauigkeit sollte bei ca. 1-2 mm liegen

Zeige mir eine Wand die auf ihrer gesamten Fläche auf +-1mm genau plan 
ist.
Eine normale Wand hat da eher +-1cm.
Gerne auch mal mehr.

Warum "muss" es denn so genau sein?

von Olaf (Gast)


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Theoretisch ginge auch Radar (80Ghz oder mehr). Damit sollte
alles von 5cm bis 100m mit 1-2mm absoluter Genauigkeit machbar
sein. Allerdings denke ich das man keine Zulassung fuer vertikale
Nutzung bekommt.

Olaf

von Josef (Gast)


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Rauhfaser wäre schon ein KO Kriterium.

von Heinz R. (heijz)


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someone schrieb:
> Auf dem Boden sind wohl keine absoluten Marker angebracht, d.h. es gibt
> keinen sehr fest definierten Punkt, an dem etwas Bestimmtes passieren
> soll (wie z.B. auf einer Zeitleiste). Das ist gut, weil es die
> Anforderungen an die absolute Genauigkeit reduziert.

Danke someone für den langen Text

In der Tat ist die absolute Genauigkeit nicht ganz so wichtig

Es geht um ein Display das vor einem Objekt vorbei geschoben werden 
soll, dabei eine Art Röntgenblick erzeugt

Wir haben das schon öfter gemacht, allerdings auf einem geführten Weg, 
dort z.B. diese Magnetschienen eingesetzt, über diese die Position 
ausgewertet

Jetzt soll das ganze frei auf dem Boden verfahren werden können, ohne 
Führung

Es geht nicht um die absolute Genauigkeit, aber die Werte sollten halt 
nicht springen und rel. oft zur Verfügung stehen

Viele Grüße

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