Höhenmessung eines Tischtennisballes in Plexiglasröhre

Hi Leute

besuch ezur zeit die 5 klasse einer htl (mechatronik) und arbeite an meinem maturaprojekt. Dabei soll ein tischtennisball (weiß, 40mm durchmesser) in einer senkrechten plexiglasröhre (transparent, 42mm durchmesser) auf einem luftpolster schweben und die höhe ausgeregelt werden.

dachte eigentlich das ich schon im endstadium bin, nur leider macht mir der abstandssensor zur messung der höhe probleme. es handelt sich um einen sharp GP2D12(Datenblatt)

Problem macht mir dabei einerseits die reichweite (angegeben ist er mit 80cm, beim tischtennisball verändert sich jedoch das Signal bereits bei 50cm nicht mehr) und der bereich zwischen 0...10cm (kommt der ball durch überschwingen in diesen bereich ises aus, da hier die kennlinie keiner a*x^b funktion folgt)

bin nun auf der suche nach einem sensor mit einem messbereich bis 600mm (noch besser wären 700mm, damit a gewisse sicherheit da ist) bei dem der nicht brauchbare bereich vor dem sensor so klein wie möglich ist (100mm sind gerade noch verkraftbar). wichtig ist vorallem das die auflösung auch noch nahe der 600mm brauchbar ist (was beim zur zeit verwendeten sensor nicht der fall ist, sieht man ja schön in der kennlinie)

preis sollte unter 100euro liegen.

weiß natürlich das ich hier was ziemlich spezielles verlange (vorallem ist die abstandsmessung von tischtennisbällen ja sehr selten ;-) ) aber vielleicht kennt irgendwie was brauchbare, surfe selber schon länger durchs inet und finde einfach nix in der richtung.

bin dankbar für jede hilfe

mfg stephan Lanser

Wie wäre es mit einem einfachen Umbau des GP2D12?
Ich kenne Deine Messtechnik Kenntnisse nicht, aber wenn Du mit einem Oszilloskop umgehen kannst...
Manfred

Hi,
nimm doch den Sharp GP2Y0A02YK, der kann von 20cm-150cm messen. Wenn du ihn dann noch 20 cm unterhalb des Nullpunktes anbringst solltest du gut von 0cm-70cm messen können.
MfG Jeffrey

was meinst du mit umbau?? finde auf der gelinkten seite nur die beschreibung der verschiedenen modelle von sharp, und eine nährungsformel zur linearisierung (ich habs wie gsagt über ne a*x^b funktion angenähert)

oder überseh ich irgendwas? wenn ja sags mir bitte ;-)

mfg stephan

... Hier ist beschrieben wie der Umbau geht, er wurde mit einem Laser aus einem Laserdrucker ausgeführt und ging ganz problemlos. (Ich war noch am Suchen nach dem Link.)
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...?p=56459#56459
Bild hier  

@jeffrey: die 20cm sind ja das problem. hab bei der anwendung keinen platz dafür (10cm wären wirklich schon das äußerste)

hab einfach gehofft das vielleicht ne alternative serie gibt.

Noch mal:
Oben das war den Link mit dem Link, hier ist die Quelle:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...?p=15807#15807

Manfred

Hi,
oder wenn du den sensor auf der anderen Seite des Rohrs anbringst.
MfG Jeffrey

@jeffrey: die form des aufbaus ist leider genau vorgegeben. bei dem gelinkten umbau gibs wohl das problem mim rohrdurchmesser (muss ja beides im rohr unterbringen, und die 2 teile sind zu weit voneinandern entfernt, klar bei triangulation sollts ja auch so sein ;-) )

will wirklich ned nerven, oder unhöfflich erscheinen, aber leider helfen mir die 2 vorschläge in dem fall ned weiter,obwohl ich schon am überlegen bin ob man beim vorgeschlagenen sensor ned irgendwie auch erkennen könnte ob der ball grad innerhalb der 20cm ist (programmseitig)

Zitat:

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und die 2 teile sind zu weit voneinandern entfernt

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Das war ein spontaner Testaufbau der nicht zugeschnitten war. Alleine schon der Laser anstelle einer LED könnte bei gleichem Abstand eine Verbesserung bringen.
Wenn gleicher Abstand dann auf der anderen Seite (mit Umkehrung der Kennlinie), wie gesagt ich weiß nicht wie flxibel Du an die Sache herangehst. Ich hatte die Idee, den Aufbau und den Test an einem Nachmittag durch.
Manfred

naja ich hab dabei folgendes problem: das rohr hat einen innendurchmesser von 42mm.

für den derzeit verwendeten sensor hab ich ne halterung gefräst die als kappe aufgesetzt wird. nur wie soll ich den sensor+einen laser (muss gestehen das ich ned weiß in welchem baugrößen es diese gibt, kanns jetzt nur an deinen fotos beurteilen) darin unterbringen (nähmlich so das der ball vom strahl immer mittig, also am höchstens punkt, getroffen wird, und der sensor trotzdem noch was messen kann)

oder gibt es eventuell eine möglichkeit die diode direkt im sensor zu ersetzten.

Dann müßte man die Diode herausbohren und den Laser dahintersetzen. Ich will Dich nicht davon abhalten.
Aber der Weg wäre ungetestet.
Besser wäre der 150cm Sensor von Sharp.
Die Breite ist gegeben und die Einbauhöhe?
Du allein kannst beurteilen wie hart die Anforderungen sind.

Manfred

ist beim sharp ned hinter der diode noch ne platine ????

am saubersten wärs einfach wenn irgendjemand nen alternativen hersteller mit passendem sensor kennen würde.

nur find ich im www einfahc nix passendens (weil der anwendungsfall wohl zu selten ist)

die 20cm sind wie gsagt einfach ned akzeptabel, weil der brauchbare bereich dann zu stark eingeschränkt wird.

Zitat:

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ist beim sharp ned hinter der diode noch ne platine ????

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Bild hier  
Richtig, aber der Laserstrahl ist schon ausgesprochen schmal.

Zitat:

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am saubersten wärs einfach wenn irgendjemand nen alternativen hersteller mit passendem sensor kennen würde.

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Ja, ausschließen kann man es ja nicht, sehr bekannt wird er bis jetzt nicht sein.
Manfred

Klingt jetzt ev. ein bisschen übertrieben.
Du könntest ev. eine Platinenkamera verwenden mit einem objektiv.
mit ausrechend starker elektronik sollte das ganze unter 100? bleiben.

Ob es sich mit der Auflösung überhaupt ausgeht weis ich nicht,
und ev. probleme mit der Objekterkennung(weißer ball, weiße decke.

mfg Azrael

Hast du dir schon mal Sonar Sensoren überlegt?
Die haben eine Auflösung von 3cm bis 6m was wohl in deinem Breich ausreichen drüfte. Ich hab nur keine Ahnung wie sich ein Sonar Sensor in einem Plexiglas verhält. Aber wenn der Ball das Signal einigermassen schön reflektiert kannst daraus deine Höhe ermitteln.

@hanohupman: kennst du auch nen speziellen hersteller /ne spezielle produktreihe die du mir empfehlen kannst??

mfg stephan

klar
http://www.roboter-teile.de/Shop/the...kategorieid=15

Denke dass der SRF04 für deine Zwecke schon ausreichen könnte.
Manche basteln sich die Teile auch selber weil 40€ ist wirklich happig und ich glaub für deine Zwecke brauchst das gar nicht.
Ich verwnd die SRF04 und hab sie aus England bezogen, da kostent sie nämlich nur 20€.

wenn du unter dem rohr keinen platz hast, dann lenke doch einfach den lichtstrahl des GP2Y0A02YK über einen spiegel von der waagrechten aus in das rohr.

Also ich glaube die Idee von meinem Vorredner ist nicht so brauchbar, da ich mir gut vorstellen kann, das die ganze Symetrie dabei flöten geht, die ja für die Triangulation nötig ist. Denke ich auf jeden Fall.

Andun

das die symetrie flöten geht konnte ich nicht beobachten;
wobei mir aber in meinen messungen mit dem gp2d120 immer ca30mm fehlen, glaube dass das mit den ungleichen abständen zwischen spiegel
und sende/empfänger-diode zusammenhängt.
dieses problem sollte sich aber auflösen wenn du den gp2d120 nicht waagrecht sondern senkrecht einbaust (hab ich aber nicht ausprobiert)
hier ist ein bild von meinem aufbau und eingezeichnetem strahlenverlauf (grün ist mitte; rot sende; blau rücklaufender strahl)

wichtig ist abe dass der spiegel genau senkrecht steht und nicht irgendwie krumm. mit schraubstöcken habe ich es nicht hinbekommen, erst als ich es auf aluplatten aufgebaut habe hat es funktioniert.

mfg clemens


Bild hier  

Zitat:

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hier ist ein bild von meinem aufbau und eingezeichnetem strahlenverlauf

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Wo genau?

tschuldige i kämpf im moment mit meim speicherplatz und dem [img] [\img]


aber im meim album is drin

Kann man nicht einfah 2 Sensoren verwenden? Einen 20-150 und einen 4-30cm? Hat das schonmla jemand getestet? Bzw. wie weit müssen die beiden ausseinander liegen, damit sie sich nicht gegenseitig beeinflußen? (Mit ß ?)

MK

Das wäre dann soetwas?
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...=109811#109811

Bild hier  

Waren denn die IR-Leuchtpunkte genau aufeinander ausgerichtet?

Bei völlig identisch ergäbe sich ja theoretisch keine Störung.
Die Ausrichtung war auf maximale Störung abgeglichen.
Die identische Ausrichtung wird aber nicht so einfach.
Manfrd

Kann ich jetzt nicht so ganz nachvollziehen. Die Störung kommt doch daher, dass die Sensoren unterschiedlich moduliert sind und der eine das Licht des anderen sieht und denkt es wäre sein eigenes.
Eigentlich ist es doch ganz genau anderes herum; wenn die Sensoren auf völlig unterschiedliche Flächen sehen gibt es keine Störung.
Nun wäre halt nur die Frage, wie weit die Sensoren auseinandere guggen müssen...

einer von oben und einer von unten?

Der Lichtfleck am Objekt ist etwa so groß wie ein Tischtennisball, etwas kleiner. Zweimal störungsfrei nebeneinander wird es nicht auf einen Tischtennisball passen.

Es käme dann noch die identische Ausrichtung in Betracht... .
Manfred

Hm, ich hab Lichtflecke in der Größenordnung Durchmesser=5mm in Erinnerung...aber mag schon sein, dass es für diese Anwendung nicht geht.
Ich werd das in den nächsten Tagen mal probieren.

MK

Direkt hinter der Linse mit 5mm Durchmesser ist er nicht größer als 5mm.
In größerem Abstand habe ich schon mal versucht die Intensitätsverteilung aufzunehmen und es kam mit vor wie 30mm in 80cm Abstand aber die Messungen haben sich im Dunkeln des Infrarot verloren.
Als Vergleichsmessung über variablem Abstand müßte es mit einer Digitalkamera möglich sein.
Manfred

Guggst du hier: http://home.arcor.de/mecha-tronik/Se...ensortests.zip \:D/

MK

Die Bilder haben 11MB, nur falls jemand sonst überrascht ist.

Gut, das sieht aus wie 30mm Durchmesser in einigem Abstand. Es gibt auch Zacken in Kurven die von Interferenz kommen könnten.

Sagst Du noch etwas dazu?
Manfred

Hatte ich eigentlich nicht vor, die Dateinamen sagen ja schon alles ;)
Oder gibt's noch Fragen?

Ich finde die Bilder mit den Lichtpunkten sehr schön und aufschlußreich.

Die Bilder mit den Messkurven über dem Abstand enthalten eine zeitliche Interferenz die (über die die Geschwindigkeit der Messanordnung) über dem Abstand aufgetragen ist. Dabei ist die Geschwindigkeit nicht angegeben.

Das ist etwas komplex und es könnte noch die Geschwindigkeit angegeben werden oder auch noch ein paar erläuternde Worte.
Manfred

Ich habe das Objekt per Hand auf die Sensoren zubewegt, desshalb kann ich keine Aussage ber die Geschwindigkeit machen...sry!

Wenn man die Frequenz der beiden Sensoren mißt und deren Differenz bestimmt wird man die Geschwindigkeit bestimmen können, mit der das Objekt bewegt wurde.

Sehr schön sind auf alle Fälle auch die Bilder mit den Leuchtflecken und dem Maßstab daneben. Die wurden mit einer Webcam ohne IR-Filter aufgenommen?
Manfred

Hab ich extra für dich so ausführlich gemacht ;)
Nein, bei meiner Sony DSC-V1 kann man mittels Nightshot den IR-Filter wegklappen.