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Thema: Wieviele Odometrie Impulse sind notwendig?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Wieviele Odometrie Impulse sind notwendig?

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    Hallo,

    click for big

    bei diesem Chassis (differenzielle Lenkung und Stützrad vorgesehen) möchte ich eventuell die je vier Löcher in den großen roten Zahnrädern mit Lichtschranken abtasten und als Odometrie Input nutzen.

    Die Räder werden etwa einen Durchmesser von 5cm bekommen (Spurweite: 7,5cm). Zwischen großem Zahnrad und Achse besteht eine Untersetzung von 3:1. Somit bekomme ich pro Radumdrehung 4 * 3 = 12 Impulse. Das macht auf der Strecke von 15,7cm (PI * 5cm) eine Auflösung von 1,3cm pro Impuls (15,7cm / 12).

    Im Vergleich zu anderen Projekten im Forum ist das "etwas" wenig. Liege ich ganz falsch, daß man, um eine genauere Steuerung des Fahrzeugs zu erreichen, die Werte per µC interpolieren könnte und zB nach Hälfte der Zeit zwischen zwei Impulsen eine Steuerungsaktion einleiten oder wäre das programmtechnisch nicht effizient? (hab da leider noch keine Erfahrung)

    Oder sollte ich doch lieber eine höhere Auflösung vorsehen?

    Vielleicht reicht jedoch ein Impuls alle 1,3cm?

    Gibt es da Vor- und Nachteile zwischen zu vielen und zu wenig Impulsen/Auflösung?

    Welche Auflösung wäre ideal?

    Falls ich die schon vorhandenen Löcher nutzen könnte, würde das halt den Bastelaufwand senken


    Gruß
    Searcher
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    13 mm Auflosung ist relatif wenig. Bei eine wheelbase von 130 mm hast du schon eine Winkelungenauigkeit von mehr dan 5° bei jeden Tic von ein Rad. Meine robby hat eine Auflosung von 0.4mm, und eine relatif grosse Wheelbase von 240 mm. Odometrie geht damit gans gut.
    Sinnfolle Auflosungen sind in diese Grossordnung (0.1 bis 1 mm/tic) Fiel kleiner bringt eine hohere Interrupt Auslastung, aber die Genauigkeit ist kaum besser. Grosse gibt eine schlechte Genauigkeit. Aber Versuch es doch erst mit diese 13 mm.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hi,

    an meinen Motörchen hatte ich die Odometrie immer an der Motorwelle. Meist sogar als zwei, selten als vier, Impulse pro Motorumdrehung. Das ist eine gute Wahl - finde ich. Und ich schätze, dass die "Fahr-Ungenauigkeit" mindestens in der Größe oder gar Größenordnung der [Strecke-pro-Tick] liegt.

    In Deinem Fall wäre es ja vermutlich leicht möglich und dann ausreichend, auf die Motorwelle einen zweiflügeligen Unterbrecher für eine Gabellichtschranke zu setzen. Das gäbe schon mal zwei Ticks pro Motorumdrehung - mit vermutlich wenig Bastelaufwand - siehe meine alte Lösung.

    Zitat Zitat von Searcher
    ... Gibt es da Vor- und Nachteile zwischen zu vielen und zu wenig Impulsen/Auflösung ...
    Zu viel? Meine Motoren in der "alten" Lösung bringen an der Drehzahlmessung am extINT bei max. ca. 700 Ups (über 40 000 Upm) rund 1500 Hz. Und dabei wird der Controller nicht wirklich nervös. Das ist bei meinem Dottie rund 0,1 mm Fahrstrecke - dementsprechend fährt er fast ohne sichtbare Abweichung, wenn er eine gerade Strecke fahren soll.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Es komt drauf an, was du mit den Werten machen willst. Wenn du damit die Position bestimmen willst, hast du die 1,3cm bei jeder Fahrt oder Drehung als Fehler. Und für eine Geschwindigkeitsregelung wäre eine größere Auflösung ebenfalls von Vorteil.

    Es dürfte kein Problem sein, dem großen Zahnrad noch vier weitere Löcher zu verpassen. Dann hast du immerhin schon mal die doppelte Auflösung...

    Generell ist es am besten, die Encoder direkt auf den Radachsen anzubringen, dann stört das Spiel des Getriebes nicht mehr. Das bringt aber natürlich nur bei entsprechender Auflösung was.

    Meine bevorzugte Lösung für deine Konsturktion wäre eine selbstgedruckte Encoderscheibe plus Reflexlichtschranke, seitlich auf dem großen Zahnrad aufgeklebt. Da sollten sich bei sorgfältigem Aufbau 40 bis 50 Striche unterbringen lassen. Der Sensor sollte dann durch eine Lochblende auf die Scheibe schauen, damit er immer nur einen Strich sehen kann (das Fenster eines CNY70 ist ja leider relativ groß. ich bevorzuge den Sharp GP2S60, ein winziges SMD-Teil, aber leider nicht überall zu bekommen).

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Ich weiß bisher nicht, warum keiner die fertige Impulse von jedem komutierten DC Elektromotor aus einer Bürste nutzen will. Es gibt bei drei Spulen am Rotor 6 Impulse pro Umdrehung (siehe meine Skizze im https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...=504934#504934 ). Lediglich ist nur eine Drossel notwendig, die meistens für EMV Entstörung sowieso vorhanden ist. Ich möchte gerne wissen, ob es unbrauchbar in praktischer Anwendung oder zu kompliziert ist ?

    MfG

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Danke erstmal an alle für die vielen Antworten in so kurzer Zeit. Ich seh schon, die Tendenz geht zu mehr Tics pro Wegstrecke.

    Allerdings finde ich noch keinen Widerspruch, daß man das nicht auch interpolativ per Programm hinbekommen könnte?

    Zitat Zitat von PICture
    Ich möchte gerne wissen, ob es unbrauchbar in praktischer Anwendung oder zu kompliziert ist ?
    @PICture Ich finde Deine Lösung prima und hab selbst schon Versuche damit durchgeführt und die Nadelimpulse im Oszi gesehen. Noch hab ich mich nicht endgültig entschieden wie ich die Geschwindigkeit der Motore regele - analog oder per PWM. Denke, daß das Hindernis für die meisten ist, das die Motore mit PWM angesteuert werden und man dann die Bürstenimpulse nicht mehr auswerten kann. Bei analoger Ansteuerung werde ich die Bürstenimpulsmethode ausprobieren.

    Gruß
    Searcher
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  7. #7
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Searcher!

    Hattest du erwähnt, dass die Motoren mit PWM gesteuert werden, hätte ich die Möglichket nicht vorgeschlagen, weil ich weiß, dass sie dafür ungeeignet ist (zu kompliziert) ...

    Bei deinem dichtem Aufbau hast du leider keine leichte Aufgabe, als eifachste Lösung finde ich den Vorschlag von uwegw evtl. mit auf Zahnrad aufgeklebtem Gummimagnetring aus mehrpoligem Rotor von BLDC und Hallsensor.

    MfG

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    @PICture:
    ... hätte ich die Möglichket nicht vorgeschlagen...
    Überhaupt kein Problem und danke für den Vorschlag. Die Steuerung der Motore ist noch offen mit leichter Tendenz zu PWM. Würde gern auch mal eine analoge Ansteuerung im Fahrzeug probieren mit Audioverstärkerchips als H-Brücke Ist noch offen bzw Umbauten nicht ausgeschlossen.

    Zunächst möcht ich aber abschätzen, ob ich noch was am Chassis in Richtung "externer" Odometrieimpulserzeugung tun kann.

    Gruß
    Searcher
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Zitat Zitat von Searcher
    Allerdings finde ich noch keinen Widerspruch, daß man das nicht auch interpolativ per Programm hinbekommen könnte?
    Dann liefere ich dir eins: die Interpolation um einfach und genau zu sein, eignet sich, meine Meinung nach, nur für permanente Drehzahl zwischen zwei Impulsen.

    MfG

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Auflösung bei der Odometrie ist noch etwas besser als die Zahl der Pulse. Man hat ja 2 Lichtschranken, und kann beide Flanken auswerten. Es wären also nicht 13 mm Auflösung, sondern etwa mehr als 3 mm. Bei der Auswertung aller 4 Flanken hat man aber ggf. kleine, aber nicht addierende Fehler je nach Justierung.

    Wenn man genug Pulse hat, reicht es nur einen Flanke auszuwerten. Das kann die Auswertung vereinfachen, und man vermeidet die Abhängigkeit von der Justierung.

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