Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Układ mierzący położenie w przestrzeni

Hupi 05 Kwi 2004 16:25 11818 36
  • #1 05 Kwi 2004 16:25
    Hupi
    Poziom 11  

    Szukam schematu lub propozycji (instrukcji) wykonania układu mierzącego położenie w przestrzeni przedmiotu.
    Tzn. trzymam jakiś przedmiot i poruszając nim i otrzymuje informacje o jego: współrzędnych X,Y,Z w obranym ukł. przestrzennym oraz współrzędne określające jego nachylenie.
    Uzyskiwane współrzędne chciałbym przesyłać do komputera PC więc prosił bym równierz o schemat komunikacji po przez np RS232 czyli COM.

    0 29
  • #2 05 Kwi 2004 16:33
    avatar
    Poziom 35  

    problem hyba dość złozony , bo sa do zodycia szujniki nachylenia <wraz z prztewrnikem A\C> ale sam pomiar X Y Z ... prawdopodnie dalo by sie go wykonac na kilku miernikach odleglosi np ultradzwiekowych kotre to by wskazywaly odleglosc ..od tego co my zunamy za sciany w ktorym ma byc mierzaone polozenie przedmiotu

    0
  • #3 05 Kwi 2004 16:43
    oldboy
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Do takich celów służą żyroskopy trójstanowe (trzy stany równowagi, inaczej trzykanałowe) stosowane powszechnie w avionice. Wpisz hasło do wyszukiwarki google a znajdziesz tam szereg inforacji.

    0
  • #5 06 Kwi 2004 08:12
    simon71
    Poziom 19  

    Przy użyciu czujników przyspieszenia o jakich pisze kolega Jacek można wykonać układ do wyznaczania położenia, ale należy się liczyć z narastającym w czasie błędem. Błąd offsetu czujnika będzie sprawiał spory problem, gdyż nawet jeśli przedmiot bedzie w spoczynku, to jeśli wskutek błędu offsetu czujnik bedzie wskazywał niezerowe przyspieszenie, to przedmiot po jakimś czasie będzie miał całkiem inne położenie w rzewcdzywistości, niż to mierzone.

    0
  • #6 06 Kwi 2004 11:23
    Hupi
    Poziom 11  

    Widze że pojawiły się podobne pomysły jakie miałem wcześniej, na obecnym etapie najlepsze rozwiazanie wydaje sie z czujnikami przyspieszenia, jednak innego rozwiazania nie wykluczam. Slyszalem tez ze mozna miezyc polozenie stosując swego rodzaju GPRS tzn. 3 glosniczki i trzy mikrofony. Jesli ktos mógł by mi przybliżyć na czym polega dzialanie żyroskopu - czy jet to jakis uklad elektroniczny?? Głownym problemem jednak bedzie dla mnie stworzenie takiego ukladu, to znaczy najlepszy byl by dla mnie schemat ideowy takiego ukladu, bo z oprogramowaniem mysle ze juz bym nie mial problemu. Pozdrawiam i licze na ciekawe a zarazem tanie :wink: rozwiazanie...

    0
  • #7 06 Kwi 2004 16:01
    Sanjuro
    Poziom 18  

    Z czujnikami przyspieszenia fajny pomysl, ale pomiary nachylenia beda wykonywalne tylko dla nieruchomego przedmiotu (w koncu czuja mierzy przyspieszenie, a jak przedmiot sie porusza to tez mamy przyspieszenie, a wiec odpada wtedy pomiar kata nachylenia przedmiotu :( )

    Chyba ze sie myle? Jak tak to napiszcie jak zrobic pomiar nachylenia przemieszczajacego sie przedmiotu w przestrzeni, wykorzystujac czujke przyspieszenia, bo sam potrzebuje cos takiego w wersji lowcost :) .

    Zyroskop jest to urzadzenie takie cudaczne urzadzenie potrafiace utrzymac stale polozenie w przestrzeni bez wzgledu na to co sie dzieje z otoczeniem (moze to niezbyt dokladne, ale poszukaj na google znajdziesz tony informacji). Moze byc ukladem elektronicznym (zadkosc, ale np AnalogDevice ma takie cena ok 30$/szt przy zakupie ok 1000szt :) ) najczesciej sa analogowe wg. pierwowzorow z ukladami przetwarzajacymi na informacje cyfrowa. Moze sa inne ale nie siedze gleboko w temacie.

    0
  • #8 06 Kwi 2004 16:12
    fantom
    Poziom 31  

    Przeciez mozna przesuwac obiekt bez przyspieszenia i co wtedy :?: Pomysl z akcelerometrami zawodzi.Wydaje sie ze najlepiej zastosowac ultradzwiekowe czujniki polozenia ale wowczas bedzie to zalezec czy w najblizszym otoczeniu znajduje sie cos od czego fale beda mogly sie odbic.Do pomiaru polozenia faktycznie najlepiej zyroskop.Zapewne sa juz male mikrokrzemowe zyroskopy,inna sprawa ile kosztuja :lol: Problem jednak jest zlozony.

    0
  • #9 06 Kwi 2004 22:55
    elektryk
    Poziom 42  

    fantom napisał:
    Przeciez mozna przesuwac obiekt bez przyspieszenia i co wtedy :?:
    Ale kiedyś musiał wystartować i musi zatrzymać się, z przyspieszania można wyliczyć prędkość końcową przyspieszającego układu, pomnożyć ją przez czas od końca przyspieszania i mamy odległość, jak układ się zaczyna zatrzymywac to przyspieszenie jest ujemne i działa podobna arytmetyka.

    0
  • #10 07 Kwi 2004 10:56
    crazy_phisic
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Sanjuro napisał:
    Z czujnikami przyspieszenia fajny pomysl, ale pomiary nachylenia beda wykonywalne tylko dla nieruchomego przedmiotu (w koncu czuja mierzy przyspieszenie, a jak przedmiot się porusza to tez mamy przyspieszenie, a wiec odpada wtedy pomiar kata nachylenia przedmiotu :( )

    Chyba ze się myle? Jak tak to napiszcie jak zrobic pomiar nachylenia przemieszczajacego się przedmiotu w przestrzeni, wykorzystujac czujke przyspieszenia, bo sam potrzebuje cos takiego w wersji lowcost :) .


    czujnik mierzy przyspieszenie (kat nachylenia) w odpowiedniej osi wiec mozna tak ulozyc geometrycznie czujniki aby mierzyly zarowno kat i jak rowniez przyspieszenie poruszajacego sie przedmiotu

    0
  • #11 07 Kwi 2004 11:16
    Hupi
    Poziom 11  

    Właśnie się zastanawiałem nad zastosowaniem układu dwóch akcelerometrów, jeden mierzył by kąt a drugi położenie. Chyba że sie myle i sie nie da tak zrobić? Zależy mi bardzo na wykombinowaniu jakiegos sposobu bo to dopiero początek mojego projektu :) Najbardziej mi zależy na jakimś schemaciku który by mi coś mógł pomóc...

    0
  • #12 07 Kwi 2004 12:08
    fantom
    Poziom 31  

    elektryk napisał:
    fantom napisał:
    Przeciez mozna przesuwac obiekt bez przyspieszenia i co wtedy :?:
    Ale kiedyś musiał wystartować i musi zatrzymać się, z przyspieszania można wyliczyć prędkość końcową przyspieszającego układu, pomnożyć ją przez czas od końca przyspieszania i mamy odległość, jak układ się zaczyna zatrzymywac to przyspieszenie jest ujemne i działa podobna arytmetyka.

    A co z ruchem po okregu ? Uklad porusza sie w dwoch plaszczyznach a zmiany tej drugiej nie wykryjesz w sposob prawidlowy.

    0
  • #13 07 Kwi 2004 12:36
    crazy_phisic
    VIP Zasłużony dla elektroda

    fantom napisał:
    A co z ruchem po okregu ? Uklad porusza się w dwoch plaszczyznach a zmiany tej drugiej nie wykryjesz w sposob prawidlowy.


    sam rucha jest w jednej plaszczyznie... jedynie obserwator zewnetrzny moze go umiescis w ukladzie trojwymiarowym... ale w takiej sytuacji w kazdym punkcie trajektori tego ruchu kierunek i wartosc przyspieszenia czy to normalnego czy dosrodkowego jest inne ... i mozna je zmierzyc za pomoca akcelerometrow.. Pozdrawiam

    0
  • #14 07 Kwi 2004 15:08
    fantom
    Poziom 31  

    Jasne chodzilo mi o dwa wymiary.Kierunek i wartosc przyspieszenia ukladu bedzie stala i skierowana w "bok" wskutek czego uklad zle zinterpretuje wynik. Zrobisz okrag a wiec "nie ruszysz" sie z miejsca a uklad wysle cie gdzies zgodnie kierunkiem i wartoscia wypadkowego przyspieszenia ktore bedzie mierzyc wzgledem siebie (w ukladzie inercyjnym).Tak mi sie przynajmniej wydaje :lol:

    0
  • #15 07 Kwi 2004 15:28
    crazy_phisic
    VIP Zasłużony dla elektroda

    No coz w ukladzie poruszajacym sie idealnie prostopadle do kierunku sily grawitacji przy stalej predkosci moze byc trudno okreslic trajektorie (choc na upartego sadze ze bedzie to wykonalne)....jednkze przy zalozeniach jakioe przedstawil kolega Hupi taka sytuacja bedzie raczej mało prawdopodobna.... a wykozystanie akcelerometow wydaje mi sie znacznie upraszcza czesc obliczeniowa ukadu, wykozystanie czujnikow ultradzwiekowych pociaga za soba dosc skomplikowany algorytm przeliczania wspolrzednych jak rowniez wprowadza spory blad wynikly z odbicia i interferencji fal... kiedys chodzil mi po glowie pomysl wykozystania zamiast ultradziekow promieni lasera sprzegnietych z ukladem sledzacym.... pomimo wad wyniklych z malej dynamiki pomiaru (i innych powstalych problemow ;) ) moznaby bylo zledzic przedmioty niezwykle dokladnie... Temat bardzo ciekawy... i dobrze ze wyplynal na forum... buduje osobiscie uklad sledzacy do rekawic wirtualnych i mam juz calkiem spore pozytywne wyniki.... Pozdrawiam

    0
  • #16 07 Kwi 2004 18:00
    Hupi
    Poziom 11  

    Hmmm, no tak dyskusja i wymiana zdań rozwija się niezwykle szybko, jednak jak narazie nadal tkwie w miejscu i nie bardzo wiem jak sie za to zabrac :( Jeśli kolego Jarku nad czyms podobnym pracujesz to może mógłbym uzyskać jakies konkretniejsze dane?

    0
  • #17 07 Kwi 2004 18:49
    elektryk
    Poziom 42  

    fantom napisał:
    Jasne chodzilo mi o dwa wymiary.Kierunek i wartosc przyspieszenia ukladu bedzie stala i skierowana w "bok" wskutek czego uklad zle zinterpretuje wynik. Zrobisz okrag a wiec "nie ruszysz" się z miejsca a uklad wysle cie gdzies zgodnie kierunkiem i wartoscia wypadkowego przyspieszenia ktore bedzie mierzyc wzgledem siebie (w ukladzie inercyjnym).Tak mi się przynajmniej wydaje :lol:
    Żeby można było mierzyć w trzech wymiarach trzeba trzy czujniki, ale możemy dla uproszczenia zredukować do dwóch wymiarów/czujników. Przyjmijmy że jeden czujnik wskazuje na przyśpieszenie w kierunku równoległym do promienia okręgu a drugi prostopadłym. Przy ruchu po okręgu jeden czujnik będzie wskazywał na siłe odśrodkową (ten równoległy do promienia) a drugi będzie pokazywał brak przyspieszenia w czasie ruchu, ALE kiedyś obiekt musiał mieć inne przyspieszenie które nadała mu siła która rozpędziła go do ruchu po okręgu (poprzednio opisanywany przeze mnie przypadek z ruchem po linii prostej) i jeśli nie było w między czasie opóźnienia to wiemy że objekt nadal znajduje się ruchu, a ponieważ działa siła "w bok" możemy odgadnąć że porusza się po okręgu.

    0
  • #18 07 Kwi 2004 21:20
    Sanjuro
    Poziom 18  

    Elektryk: Zalezy jakie czujniki. Bo np ADXL2xx umozliwiaja pomiar w 2 osiach a wiec mozliwy jest juz pomiar kata na obu osiach co daje nam nachylenie plaszczyzny (wytyczanej przez te osie) w przestrzeni.

    Fantom: nie zapewne, ale jak juz napisalem sa juz "krzemowe" zyroskopy produkuje je AD.

    Ale dalej nie wiem co z pomiarami gdy przedmiot sie porusza... hmmm... ide przeanalizowac czy napewno korzystajac z dodatkowego czujnika
    bedzie mozliwy pomiar nachylenia plaszczyzny poruszajacego sie ukladu, ale czy przyspieszenie zwiazane z ruchem nie wplynie na wszystkie osie pomiaru? Jak tak to lipa bo zepsuje to pomiary i nijak nie bedzie mozliwe wyciagniecie ani wartosci przyspieszenia zwiazanego z ruchem, ani z katem nachylenia. Jakby to bylo takie proste to po jaka cholere AD robi osobno zyroskopy? I to po takich cenach?

    0
  • #19 07 Kwi 2004 23:06
    crazy_phisic
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Hupi napisał:
    Hmmm, no tak dyskusja i wymiana zdań rozwija się niezwykle szybko, jednak jak narazie nadal tkwie w miejscu i nie bardzo wiem jak się za to zabrac :( Jeśli kolego Jarku nad czyms podobnym pracujesz to może mógłbym uzyskać jakies konkretniejsze dane?


    czy jest to podobne? raczej w niewielkim stopniu... rekawice wirtualne wykozystuja - w moim przypadku dwie osie (narazie) i nie chodzi tyle o odczytanie dokladnego przyspieszenia co wykrycie jego zmiany w odpowiednim kierunku... schemat nie jest skomplikowany... czujnik adxl250 podlaczony do ATMega8... chwilowa mam niestety przerwe z uwagi na dosc spory nawal zajec... ale mam juz uruchomiona obsluge jednego kierunku tzn. uklad rozpoznaje zmiane nachylenia od osi poziomej... jak znajde czas to poeksperymentuje z druga osia...

    0
  • #20 08 Kwi 2004 18:11
    Sanjuro
    Poziom 18  

    NEC TOKIN fajne cacka produkuje http://www.nec-tokin.com/english/product/3d/construction.html :)
    Ale ich cena juz mniej fajna :( najtaniej cos ok 84000 jenow czyli ponad 3000zł 8O :cry: :!: :!: :!:

    Ale takim czyms mozna by zaszalec. MDP-A3U9 ma wszystco co trzeba zyroskop (dokladnie to 3 jednoosiowe), czujnik przyspieszenia (dwu osiowy) i czujnik indukcjyjny pola magnetycznego (kompas). Heh mozna sobie pomarzyc :(

    Tak przy okazji "Product/engineer sample" tez sa darmowe czy juz niekoniecznie?

    0
  • #21 10 Kwi 2004 10:07
    Hupi
    Poziom 11  

    No taki układzik to właśnie to co mi potrzeba, bo chyba ma nawet układ do komunikacji przez USB :-) Ale niestety cena przesądza o wszystkim :-( Moze ktos ma pomysl zeby taki układ zrobic mniejszym nakladem finansowym ??

    0
  • #22 10 Kwi 2004 13:03
    Sanjuro
    Poziom 18  

    Podstawowym problemem jest zdobycie zyroskopu :( Analog nie dzieli sie swoimi 3 osiowymi (1 by zastapil te 3 w wym czujniku NEC'a), a kupno takiego to koszt min. 45$... Reszta juz jest prostsza tzn. 2 osiowy Czujnik przyspieszenia (tez od AD :) ) i jeszcze czujnik pola magnetycznego od Philipsa (zamiast tego indukcyjnego). Dodac uC i zaprogramowac. Tylko :) tyle. Ale kurde ten zyroskop :( jak ktos bedzie mial namiary na jakis to dajcie znac :)

    0
  • #23 11 Kwi 2004 23:30
    stenli1
    Poziom 15  

    Jest jeszcze jeden problem.Jeśli dobrze zrozumiałem pierwszy post Hupiego to chodzi mu o położenie przedmiotu w przestrzeni rzeczywistej ,a te wszystkie układy okreslają położenie w przestrzeni wirtualnej stworzonej w ewentualnym programie mierzącym położenie przedmiotu.Trzeba by te obie przestrzenie jakoś odnieść do siebie np. systemem podobnym do GPS lub skanując początek i kierunek osi współrzędnych rzeczywistych jakimś czujnikiem ruchu i nanieść je na współrzędne wirtualne.W każdym przypadku przedmiot i tak musi mieć jakiś czujnik ,żeby można było go lokalizować , a komputer interfejs połączony z odbiornikiem sygnału czujnika.

    0
  • #24 13 Kwi 2004 11:44
    Sanjuro
    Poziom 18  

    Kazdy czujnik mierzy polozenie w przestrzeni "wirtualnej", ale tez kazdy mozna w jakis sposob wykalibrowac, np odniesc do szerokosci i dlugosci geograficzenej, zreszta same odbiorniki GPS tez mierza polozenie w wirtualnej przestrzeni (przestrzen wzgledem min 3 satelit), dopiero jest przeksztalcana w stacjach bazowych na polozenie wzgledem siatki ziemi, dodawane zaklucenia (jak mowil kumpel: zanieklucenia :D ) i odsylane do odbiornika.

    0
  • #25 13 Kwi 2004 12:22
    Hupi
    Poziom 11  

    Przejście do przestrzeni rzeczywistej to juz zaden problem, najpierw jednak musze mieć układ który mi dostarczy danych odnośnie położenia. Wiec szukam narazie jakiegos KONKRETNEGO rozwiazania.

    0
  • #26 28 Gru 2004 11:48
    Necik
    Poziom 15  

    To ja może postaram się reaktywować ten temat, gdyż jest bardzo ciekawy i chyba nie potrzebnie urwał się.

    A co byście powiedzieli na taki pomysł: Na przykład jedno ciało jest sobie gdzieś w spoczynku, a drugie, poruszające się wysyła do niego sygnał (taka mini satelita). To ciało "stałe" musiałoby wtedy odczytać długość fali i kąt jej padania. W sumie teraz, jak to piszę, to wydaje mi się to troszkę nierealne, ale może... Oczywiście mogłoby to działać tylko na niewielkie odległości i w otwartej przestrzeni. Ale zawsze jakieś to rozwiązanie jest. Co o tym myślicie?

    0
  • #27 28 Gru 2004 12:31
    Hupi
    Poziom 11  

    Witam, ciesze sie że jeszcze ktoś jest tym tematem zainteresowany. Niestety nie udało mi sie jeszcze tego problemu rozwiązać. Znalazłem urządzonko które działa na zasadzie pola magnetycznego link: http://www.polhemus.com/fastrak.htm Jak by ktos wiedzial jak domowym sposobem zrobic cos takiego to prosze o info. Pozdrawiam

    0
  • #28 28 Gru 2004 19:01
    PIOTOM0
    Poziom 20  

    Witam.
    Zbudowałem sobie taki układ na 2 akcelerometrach ADXL210 ustawionych do siebie prostopadle. Mierzyłem przyspieszenie , w jednej osi , po całkowaniu uzyskałem prędkość a po drugim całkowaniu przemieszczenie. Obiektem był samochód. Nie zajmowałem się pomiarami w 3 osiach - z braku czasu. Jest to interesujące zagadnienie i wcale nie takie proste.
    Wszystko zależne jest od obiektu który poddajemy opomiarowaniu, jak prędko się powusza , czy wykonuje drgania i jak długo się przemieszcza.

    Problematyczne dla mnie było w brew pozorom nie uzyskanie właściwego pomiaru , czy zbudowanie samego układu czujników a uzyskanie właściwych danych z tego czujnika. Problematyczne są parametry brzegowe pomiaru , znajomość układu odniesienia , właściwości kalibracyjne układu. Oczywiście jeżeli miał bym mierzyć tylko statyczny kąt pochylenia to na 100% w 3 osiach by się to udało , co innego jeżeli w grę wchodzi ruch obiektu z punktu A do punktu B. Tu niestety trzeba znać się na obróbce matematycznej danych pomiarowych , algorytmach całkowania. Oczywiście połączenie akceleromeru z żyroskopem pomogło by w uzyskaniu wiedzy o wstępnym położeniu obiektu oraz korekcji położenia liczonego z akcelerometrów. Niestety nie bawiłem się żyroskopami.

    Powiem jeszcze kilka słów o ukłądzie .
    Zbudowany jest na Atmelku AT2313.
    Transmisja na maxie 232 po rs-ie max 115200 to ok 500 próbek/s z 4 kanałów.
    Odczyt - terminal RS- komp.
    Całkowanie i obróbka matematyczna - Matlab.

    Próbowałem transmisji po usb doszedłem do 0.5M - działa na zwykłym kabelku usb-rs

    Polecam te akcelerometry - prosty pomiar - dobre rezultaty.

    Piotom0

    0
  • #29 30 Gru 2004 10:42
    Hupi
    Poziom 11  

    Ciekawi mnie jaka jest dokładność pomiaru, rozumiem że podaje on dwie wartości x,y współrzędnych na płaszczyźnie. Jaki jest obszar działania? Podejrzewam że jest to uzależnione od zasięgu kabelka :) Czy mógłbyś udostępnić schemat ??

    0
  • #30 30 Gru 2004 14:56
    PIOTOM0
    Poziom 20  

    Witam.

    Układ mierzy przyspieszenia w 3 osiach z tym że jeden czyjnik X i Y a drugi X i Z. Przeprowadzone przeze mnie próby pomiarowe na samochodzie - przy dokładnej kalibracji czujnika wykazują zadziwiająco dokładne wskazania np. na odcinku 350m.
    Niestety gorzej się ma sprawa przy niewielkich nieokresowych przesunięciach.

    Co innego gdyby czujnik miał mierzyć drgania okresowe np wibracje silnika elektrycznego. Przeprowadziłem pomiar na mechanicznej pile ramowej o skoku 12cm i czujnik dokładnie tyle pokazywał.

    Jak powiedziałem na wstępie czujnik mierzy przyspieszenie więc uzyskanie przemieszczenia jest wyłącznie sprawą obróbki sygnału przyspieszenia. Podwójne całkowanie rozwiązuje ten problem - jak wytestowałem dowolna metoda się do tego nadaje. Polecam ode45 lub na początek metodę trapezów.

    Całkowanie sygnału nieokresowego jest o tyle problematyczne że trzeba idealnie odjąć składowe stałe występujące podczas pomiaru oraz idealnie przeprowadzić kalibrację samego czujnika.

    Polecam przejrzenie not aplikacyjnych i zastosowań czujnika na stronie www.analog.com . Niestety nie udało mi się dotrzeć do algorytów pomiarowych które rozwiązały by mój problem 100% , szukam takich rozwiązań cały czas. Jeżeli ktoś dysponuje takim algorytmem to proszę o kontakt.

    Podejrzewam, że takie rozwiązania są rozpracowane przez wojsko i lotnictwo.
    Może ktoś ma kontakt z takimi badaniami - ja niestety dostępu do nich nie mam.

    Schemat:
    Układ jest prawie kompletny - brakuje 2 czujnika który jest tak samo podpięty jak 1 i brakuje także programowarki , którą znajdziecie w helpie Bascom AVR pod hasłem Sample SPI Programer.

    Co do zasięgu - ja jezdziłem samochodem w którym miałem czujnik i laptopa.
    procesor mierzy przyspieszenie z ADXL - ka i wyrzuca je przez RS-232 z prędkością 115200 do komputera. W komputerze ma miejsce obróbka sygnału- całkowanie.

    Piotr

    0