entfernungsmessung echolot/laser??

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25.10.2006, 20:53
Ford

entfernungsmessung echolot/laser??

hi,

ich benötige einen sensor der eine distanz von bis zu 150 metern messen kann und dabei auf 20 meter entfernung abwärts ca auf 5-10 cm genau ist.
seine genauigkeit sollte unabhängig vom luftdruck sein, was meiner meinung nach gegen ein echolot spricht.

da ich mich in dieser materie nicht so richtig auskenne frage ich mich, wie geht man da am besten vor? was für unterschiedliche möglichkeiten gibt es um solche entfernungen verlässlich messen kann? (laufzeitmessung,...)
wäre es möglich mit einem hanelsüblichen laserpointer einen solchen sensor zu basteln?

mfg Ford
26.10.2006, 01:05
Vitis

Laser Laufzeitmessung ... also,
Lich bewegt sich mit rund 300000Km pro Sekunde.
Du hast ne Entfernung von 150m, mal 2 (hin und zurück) gleich 300m
ergibt eine Laufzeit von ca. 0,000001 Sekunden, bzw. 1µs.
Die Geschichte mit 5-10 cm mal noch außen vor gelassen.
Oh es gibt solcherlei Gerät, aber das zu entwickeln ist bestimmt
kein Zuckerschlecken.
Das Ideale währ Radar, aber das ist schweineteuer.
Selbst bei den Daimler werden "nur" dopplerradar verwendet soweit
ich weiß, nix mit Laufzeitmessung, das ist dann ne andere Geschichte
26.10.2006, 06:05
stochri

Mit dem Ding könnte es gehen:
http://www.mysick.com/saqqara/pdf.aspx?id=im0008090
26.10.2006, 08:40
voidpointer

Meines Wissens ist der Trick an der Entfernungsmessung mit Laser, dass nicht die Laufzeit gemessen wird, sondern die Phasenverschiebung des modulierten Signals. Auf diese Weise wurde vor 150 Jahren auch mal die Lichtgeschwindigkeit ermittelt. Trotzdem ist es natürlich ein Heidenaufwand, die Präzision hinzubekommen. Kein Wunder, dass das Teil von Sick so groß und schwer ist. Wenn Ihr eins findet, dass nicht mehr als 200 Gramm wiegt und in ein Modellflugzeug passt, bitte melden ;-)

Gruß, Achim.
26.10.2006, 08:53
TimoLeibner

Es gibt doch Entfernungsmesser am Bau, die angeblich auf cm genau gehen sollen. reichen so bis ca 100 m. Wenn Du Glück hast, dann kannste damit auch deine 150 m messen, jenachdem wie der Reflektor gebaut ist.

Ansonsten gibt es noch Geräte von Leica bzw. Wild, aber die kosten dann weit jenseits der 1000€ Marke!

Und wegen deinem Gewicht, mußte halt dann evtl. das Gehäuse austauchen, vielleicht reichts dann.

Gruß Timo
26.10.2006, 09:04
Manf

In dem Bereich findet man solche Geräte:
http://nikon.topica.ne.jp/bi_e/products/laser.htm#800s

(Die Schallgeschwindigkeit ist nicht so sehr von Druck abhängig, die Temperatur wird man messen müssen. Für solche Entfernungen wird Schall allerdings weniger eingesetzt.)
Manfred
26.10.2006, 12:49
sigo

Hi Ford, hast du noch ein paar mehr Infos zur Anwendung?

z.B. wird aus der Luft nach unten gemessen?
oder z.B. horizontal über Land / Straße / See?
Steht der Sender oder bewegt er sich auch?
Wie sieht das Zielobjekt / der Reflektor aus? Welches Marial / glatt, plan, Auftreffwinkel - Bereich?

Alles Fragen, die die mögliche Technologie beeinflussen.

Sigo
26.10.2006, 15:16
Markus4004

Zitat:

Zitat von Vitis

Laser Laufzeitmessung ... also,
Lich bewegt sich mit rund 300000Km pro Sekunde.
Du hast ne Entfernung von 150m, mal 2 (hin und zurück) gleich 300m
ergibt eine Laufzeit von ca. 0,000001 Sekunden, bzw. 1µs.
Die Geschichte mit 5-10 cm mal noch außen vor gelassen.
Oh es gibt solcherlei Gerät, aber das zu entwickeln ist bestimmt
kein Zuckerschlecken.

Das hängt stark von den Anforderungen ab. Wie stark reflektiert das Ziel? Wie lange darf die Messung dauern? Wie ausgedehnt ist das Ziel (Punkt?)?

Zitat:

Das Ideale währ Radar, aber das ist schweineteuer.

Da sieht man ja gar nicht, wo man hinzielt. Da wäre mir so ein Laserpunkt schon lieber.

Zitat:

Selbst bei den Daimler werden "nur" dopplerradar verwendet soweit
ich weiß, nix mit Laufzeitmessung, das ist dann ne andere Geschichte

Wie soll man nur über den Dopplereffekt die Entfernung des vorausfahrenden Autos messen können?

Markus
26.10.2006, 15:50
Ford

also um ein paar fragen zu beantworten:
das gerät soll dazu dienen die höhe eines modellflugzeuges zu messen (vom flugzeug aus)... die daten sollen dann weiter verarbeitet werden

dass das bei lasern mit der laufzeitmessung nicht zu realisieren ist dachte ich mir :), ich wusste blos nicht was es für alternativen gibt... aber ich denke das ich vom selbstbau von sowas jetzt eher die finger lasse weil es sowieso nichts wird.

das mit den Entfernungsmesser vom Bau hört sich vielversprechend an... auf die idee bin ich garnicht gekommen. ich werde mal schauen was es da alles so gibt! fals ich nichts finde melde ich mich nochmal.

danke für eure beiträge

mfg Ford
26.10.2006, 16:13
Markus4004

Zitat:

Zitat von Ford

dass das bei lasern mit der laufzeitmessung nicht zu realisieren ist dachte ich mir :),

Du musst nicht im Picosekunden-Bereich rummessen, um auf die Auflösung zu kommen. Das geht auch eleganter. Allerdings wirst Du im zweistelligen MHz-Bereich arbeiten müssen, das sollte Dich also nicht vor unlösbare Probleme stellen.
26.10.2006, 16:47
Ford

mhm,
und was für sensoren sollte man da dann nehmen um die reflektion zu erfassen? ich bin in der sache leider noch etwas unerfahren...

ich wälz mal ein paar datenblätter ob avrs da tauglich sind um bei solchen frequenzen zu messen bzw schau was für controller ich da brauchen würde...

das wäre ja dann vielleicht doch eine alternative, denn ich bin mir nicht sicher in wieweit sich die entfernung von so einem handelsüblichen entfernungsmesser auslesen lässt...

mfg Ford
26.10.2006, 19:09
UlrichC

Ich habe hier so ein Ding rumliegen (Tiefbaulaser mit X Schrittmotoren drin)...
Hab es mal auseinandergebaut.
Da ist ein Laser drin und eine Art reflektor mit einem optischen Sensor dahinter...
Könnte man diese Elektronik (also den Sensor) auf einem Atmega verarbeiten?

CU
26.10.2006, 20:43
TimoLeibner

He Ford,

erzähl nicht so einen Müll,

in Bayern wird die Höhenmessung mittels LAserscanning von Behörden durchgeführt, und die Punkte haben eine Genauigkeit von unter einem Meter. Sind allerdings spezialanfertigungen, die sich ottonormalo nicht kaufen kann.

Fakt. Lasermessung funktioniert (und ist genauer als die Geländeaufnahme mittels stationären Messgeräten) nur wie?

Gruß Timo
26.10.2006, 20:48
TimoLeibner

Achja, da hätte ich dann noch einen Tip:

Wie sieht es mit GPS bzw. Galliläo aus? Wenn das digitale geländemodell bekannt ist, dann kannst Du daraus die Sollhöhe berechnen. Brauchst aber für eine gute GPS Messung eine Station und den Empfänger im Flugzeug als Rover, und die beiden müssen kommunizieren. Somit kannst Du die Höhe auf cm exact berechnen, mußt aber gewisse ungenauigkeiten vom digitalen Geländemodell und Hindernisse mit einrechnen. Türme kannst Du ja umfliegen und Stromleitungen kannst Du auch aus einem Geographischen Informationssystem übernehmen, ist aber ein heiden Programmieraufwand...

Bei näherem Interesse kann ich Dir noch mehr Infos zukommen lassen.

Gruß Timo
26.10.2006, 20:59
Markus4004

Zitat:

Zitat von Ford

mhm,
und was für sensoren sollte man da dann nehmen um die reflektion zu erfassen? ich bin in der sache leider noch etwas unerfahren...

z.B. PIN-Dioden, wobei ich auch nicht so der Elektroniker bin.

Zitat:

ich wälz mal ein paar datenblätter ob avrs da tauglich sind um bei solchen frequenzen zu messen bzw schau was für controller ich da brauchen würde...

Du brauchst einen A/D-Wandler mit z.B. 50MHz und verarbeitest dann dessen Signale. Vielleicht reicht auch weniger, aber für einen AVR ist das sicher nichts.

Zitat:

das wäre ja dann vielleicht doch eine alternative, denn ich bin mir nicht sicher in wieweit sich die entfernung von so einem handelsüblichen entfernungsmesser auslesen lässt...

Einen fertigen Entfernungsmesser auszulesen ist sicher einfacher. Du könntest Dich ja ans Display anklemmen und von dort die Werte auslesen.

Markus
26.10.2006, 21:59
UlrichC

Hat jemand eine ungefähre Ahnung was so ein SICK Laserabstandsmesser ungefähr kostet?
27.10.2006, 08:38
TimoLeibner

Hallo Ulrich,

Kommt darauf an,

Baulaser bereits am ca. 30€ reicht halt dann nur 15m und dann sind nach oben bekanntlich keine Grenzen. Kommt ganz darauf an wie weit und wie genau..

Gruß Timo

Präzisionsgeräte gibts bei Leica! Ich übernehme aber keine Garantie für Schäden, und für Risiken und Nebenwirkungen, etc.
27.10.2006, 10:02
Vitis

Die Dopplerradarmessung geht natürlich nicht oder nur
sehr unzureichend für eine Entfernungsbestimmung ... ich hab da selbst
mal Experimente damit gemacht. Es geht solange das oder die
Zielobjekte stillstehen, aber bei Bewegung im Erfassungsbereich
ist dann Schluss. Die Dopplerradarsensoren geben
dann eine Frequenz, die proportional zur Geschwindigkeit ist
aus. Wobei einfache Sensoren da nur eine Frequenz haben,
man also annäherung oder entfernung nicht auseinander halten
kann. Geringfügig teuere Radarsensoren haben 2 Frequenzen,
mit denen über die Phasenverschiebung dann die Bewegungsrichtung
festgestellt werden können ... solche sind bei den Autos mit
dem Fadenkreuz meines Wissens nach verbaut.
Der Clou ist, das ja die Annäherungsgeschwindigkeit wie beschreiben
frequenzmoduliert ausgegeben wird und die Reichweite des Sensors ja bekannt ist, somit kann man berechnen ob eine Bremsung des Fahrzeugs
nötig ist oder nicht .... wenn mans so bedenkt ists ne ganz simple
Technik, die da recht teuer verkauft wird. Klar werden deren Sensoren
nicht vergleichbar sein mit den in den automatischen Türöffnern.
27.10.2006, 10:44
UlrichC

Hi ich habe gesten noch etwas geschaut.
Das Ding von Leica 200-300 Euro oder auch Bosch und andere (also die Handgeräte) gibt es manchmal mit Blutooth-Schnittstelle etc. aber sind vielleicht nix für einen Roboter, weil die für eine Messung bis zu einer Sekunde benötigen.
Die Baumarktteile kann man auch mit US toppen.
Dann habe ich noch Abstandsmesser bis 500 Meter mit Seriellen schnittstellen entdeckt.
Ich schätze jetzt einfach mal das ein tauglicher Laser (also 30 Meter bis 500 und mehr Metern mit +-3 mm etc. mit Schnittstelle) bei 1500 Euro beginnt und weit aus mehr kosten kann.

Ich habe gelesen das die Laser im Hz bis Khz-Bereich arbeiten.
Muss mich demnächst man schlau machen wie die Dinger funzen.

CU

EDIT:
Meine Such geht in folgende Richtung:
http://www.welotec.de/index.php?mnne...1_155_&lang=de
27.10.2006, 13:49
Markus4004

Zitat:

Zitat von Vitis

Die Dopplerradarmessung geht natürlich nicht oder nur
sehr unzureichend für eine Entfernungsbestimmung ... ich hab da selbst
mal Experimente damit gemacht. Es geht solange das oder die
Zielobjekte stillstehen, aber bei Bewegung im Erfassungsbereich
ist dann Schluss.

Wozu brauchst Du dann ein Dopplerradar, wenn Du keine Geschwindigkeit messen willst?

Zitat:

Die Dopplerradarsensoren geben
dann eine Frequenz, die proportional zur Geschwindigkeit ist
aus. Wobei einfache Sensoren da nur eine Frequenz haben,
man also annäherung oder entfernung nicht auseinander halten
kann. Geringfügig teuere Radarsensoren haben 2 Frequenzen,
mit denen über die Phasenverschiebung dann die Bewegungsrichtung
festgestellt werden können ... solche sind bei den Autos mit
dem Fadenkreuz meines Wissens nach verbaut.

Wie funktioniert das dann bei mehreren Zielen? Mal angenommen, vor Dir fährt ein Auto mit 80km/h, Dir kommen zwei Autos mit 100km/h entgegen (d.h. 2x die gleiche Geschwindigkeit) und am Straßenrand steht noch ein Verkehrsschild.

Wie macht man dann die Zuordnung, welches Objekt welche Geschwindigkeit hat?

Zitat:

Der Clou ist, das ja die Annäherungsgeschwindigkeit wie beschreiben
frequenzmoduliert ausgegeben wird und die Reichweite des Sensors ja bekannt ist,

Die Reichweite des Sensors ist nicht bekannt, denn die hängt vom Ziel ab. Große Ziele mit viel Metall können weiter gesehen werden als kleine Ziele ohne Metall.

Oder meinst Du die Distanz?

Zitat:

somit kann man berechnen ob eine Bremsung des Fahrzeugs
nötig ist oder nicht ....

Nicht ganz. Wie misst Du die horizontale Position? Du mußt irgendwie erkennen können, dass das Verkehrsschild nicht in Deiner Spur ist und Du deswegen auch nicht bremsen mußt.

Zitat:

wenn mans so bedenkt ists ne ganz simple
Technik, die da recht teuer verkauft wird. Klar werden deren Sensoren
nicht vergleichbar sein mit den in den automatischen Türöffnern.

Die Entwicklung von so einem Sensor kostet schon einige Millionen.

Markus
27.10.2006, 15:34
Vitis

Die Distanz des angemessenen bewegten Objektes lässt sich
aus der Amplitude der Frequenz ermitteln, das geht schon
in gewissen Grenzen natürlich ... so +/- 20cm je nach Frequenz
des Radar (Wellenlänge).
Ob er auf Verkehrsschild oder Baum reagiert hängt wohl von der Bündelung
bzw. der Richtcharakteristik der Radarantenne ab, wobei die natürlich
ne gewisse Keule haben, schon klar.
Die Schwächen des Systems wahren ja damals bei der "Spiegel"
Vorführung ja genau der Punkt. Die erste Demonstration
fand in ner Halle statt, die Geerdet, Geschirmt und was weiss ich nicht
alles war und da hats zunächst nicht geklappt ... mit dem bekannten
Ergebniss. Auf freiem Feld mit Metallreflektor dann hats geklappt.
Für den Bremsassi ist ja nur wichtig, da ist ein Objekt
in seinem Erfassungsbereich und das nähert sich mit einer
Geschwindigkeit x und er bewegt sich mit Geschwindigkeit y.
Das ganze subtrahiert gibt die Geschwindigkeitsdifferenz gegen
stehendes Objekt ist die Null, dann ists Stauende ergo Bremse.

Aber Du hast schon recht, der Technik sind Grenzen gesetzt, das
Hirn sollte trotzdem Benutzt werden. Hatte grad neulich im Morgengrauen
bei Nebel nen Daimler vornedran ... bzw. währ dem beinahe reingeknallt,
der ohne Licht unterwegs war. Der automatische Lichtschalter hat's
wohl für hell genug befunden um die Funzel aus zu lassen.
Per Technik das Unfallrisiko erhöht würd ich da mal sagen.

War aber beim ABS zu Anfang auch so, massig Autos im Graben
gelandet weil die Leut dachten ... ABS, da kann mir nix mehr
geschehen auf glatter Fahrbahn. Das die Physik ihre Grenzen
hat haben viele nicht erkannt.

Aber zurück zum Thema ... such mal bei gurgel unter
FMCW-Radar
http://de.wikipedia.org/wiki/Radar#M...8FMCW-Radar.29
27.10.2006, 16:18
Manf

Zitat:

Zitat von TimoLeibner

Hallo Ulrich,

Kommt darauf an,

Baulaser bereits am ca. 30€ reicht halt dann nur 15m und dann sind nach oben bekanntlich keine Grenzen. Kommt ganz darauf an wie weit und wie genau..

Gruß Timo
...

Was verstehst Du unter einem Baulaser?
Ein Ultraschall Entferungsmesser mit Laserpeilung?
Wenn es ein Laser Entferungsmesser für 30€ ist dann solltest Du ihn einmal vorstellen.
Manfred
27.10.2006, 17:06
TimoLeibner

Hallo Manfred, also unter Baulaser, verstehe ich so kleine fertige handliche Teile, die die ungefähre Länge einer Strecke wiedergeben und die Genauigkeit zeitrangig ist (und die Entfernung sehr begrenzt). Gut, Baulaser ist hierfür vielleicht nicht der richtige Ausdruck, hat sich aber bei uns in der Firma so eingebürgert, da bei uns es etwas genauer zugehen muß und die Reichweite auch mehrere Kilometer gehen muß.

Für die 30 € bekommst Du wie du schon gesagt hast, einen Ultraschall mit Laserpeilung, (zumindest bei Conrad) und ein reines Lasergerät für knap 200€ , sobald ich wieder solch ein Angebot bekomme, werde ich es kurzfristig bereitstellen. Das sind dann Restposten die von den Produzenten nicht mehr verbaut werden, da z.B. eine neue Serie aufgelegt wird. Das dumme daran ist, daß diese Teile obwohl sie manchmal höherwertig sind, als im Angebot.

Gruß Timo
27.10.2006, 18:06
Markus4004

Zitat:

Zitat von Vitis

Die Distanz des angemessenen bewegten Objektes lässt sich
aus der Amplitude der Frequenz ermitteln, das geht schon
in gewissen Grenzen natürlich ... so +/- 20cm je nach Frequenz
des Radar (Wellenlänge).

Klar, aber man will doch Distanz und Geschwindigkeit wissen. Wie kann man mit diesen Frequenzen/Phasenverschiebung die Du beschrieben hast die 4 Geschwindigkeiten den 4 Entfernungen zuordnen?

Zitat:

Ob er auf Verkehrsschild oder Baum reagiert hängt wohl von der Bündelung
bzw. der Richtcharakteristik der Radarantenne ab, wobei die natürlich
ne gewisse Keule haben, schon klar.

Ein schmaler Strahl löst das Problem nicht wirklich. Stell Dir mal eine leichte Linkskurve auf der Autobahn vor. Du bist auf der linken Spur und willst einen LKW (rechte Spur) überholen. Der LKW ist jetzt direkt vor Dir, aber das machts nichts, denn Ihr seid ja auf verschiedenen Spuren und Ihr bleibt auf eurer Spur.

Wenn das Radar jetzt einfach stur geradeaus schaut wird es ein Hindernis erkennen und bremsen. Genau deswegen kann man nicht einfach einen einzelnen dünnen Strahl nehmen sondern muss einen breiten Bereich abdecken und damit irgendwie auch die horizontale Position bestimmen.

Zitat:

Die Schwächen des Systems wahren ja damals bei der "Spiegel"
Vorführung ja genau der Punkt. Die erste Demonstration
fand in ner Halle statt, die Geerdet, Geschirmt und was weiss ich nicht
alles war und da hats zunächst nicht geklappt ... mit dem bekannten
Ergebniss. Auf freiem Feld mit Metallreflektor dann hats geklappt.

Ich würde mal vermuten, dass sich das System schlicht abgeschalten hat (mit Warnhinweis), weil es mit dem vielen Reflektionen nichts anfangen konnte.

Zitat:

Für den Bremsassi ist ja nur wichtig, da ist ein Objekt
in seinem Erfassungsbereich und das nähert sich mit einer
Geschwindigkeit x und er bewegt sich mit Geschwindigkeit y.
Das ganze subtrahiert gibt die Geschwindigkeitsdifferenz gegen
stehendes Objekt ist die Null, dann ists Stauende ergo Bremse.

A) Stell Dir eine Rechtskurve auf der Landstraße vor. Der Gegenverkehr kommt Dir auf seiner Spur entgegen. Irgendwann ist er 50m vor Dir. Das System darf hier nicht bremsen.
B) Gleiche Szene, aber der Fahrer vom Gegenverkehr hat einen an der Waffel und überholt ohne was zu sehen. Diesmal kommt er Dir auf Deiner Spur entgegen. Nun muß das System bremsen.

Das geht natürlich nur, wenn das Radar einen breiteren Bereich abdeckt und wenn das System auch die horizontale Position ermitteln kann. Die Systeme in den Autos können das. Vielleicht sind sie ja deswegen teurer als die Türöffner-Radare.

Zitat:

Aber zurück zum Thema ... such mal bei gurgel unter
FMCW-Radar
http://de.wikipedia.org/wiki/Radar#M...8FMCW-Radar.29

FMCW ist zwar eine Lösung, aber Daimler setzt kein FMCW-Radar ein.

Markus
28.10.2006, 21:33
JonnyP

Schau mal hier: http://www.atp-messtechnik.de/messte...ngsmessgeraete
Ich habe einfach mal nach Entfernungsmesser "gegoogelt".
29.10.2006, 20:10
Alex20q90

Zitat:

Zitat von Markus4004

Ein schmaler Strahl löst das Problem nicht wirklich. Stell Dir mal eine leichte Linkskurve auf der Autobahn vor. Du bist auf der linken Spur und willst einen LKW (rechte Spur) überholen. Der LKW ist jetzt direkt vor Dir, aber das machts nichts, denn Ihr seid ja auf verschiedenen Spuren und Ihr bleibt auf eurer Spur.

Wenn das Radar jetzt einfach stur geradeaus schaut wird es ein Hindernis erkennen und bremsen. Genau deswegen kann man nicht einfach einen einzelnen dünnen Strahl nehmen sondern muss einen breiten Bereich abdecken und damit irgendwie auch die horizontale Position bestimmen.

Dann macht man es beim radar halt so wie beim "Kurvenlicht"...