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

Układ naprowadzania na wodzie - możliwe rozwiązania

26 Sie 2011 12:50 1556 15
  • Poziom 25  
    Witam

    Ostatnio w ramach działalności naukowej (koło naukowe) dostaliśmy pieniądze na projekt. Został nam do rozwiązania jeden problem, który wydaje nam się nie do przeskoczenia (przynajmniej na tą chwilę).

    Nie wchodząc w zbędne szczegóły - jedną z "umiejętności" naszego urządzenia ma być znajdowanie obiektów (nazwijmy je BOJKI) na wodzie - tj. podpływanie do niego i wyławianie.

    Problem w tym, że nie wiemy do końca jak to zrealizować. GPS - czyli wysyłanie swoich położeń przez bojki chyba nie wchodzi w grę, gdyż jest zbyt mało dokładny (o ile pamiętam GPS podaje z dokładnością do kilku-kilkunastu metrów). Rozważaliśmy ewentualnie możliwość jego użycia w celu zgrubnego zdobycia położenia bojki na wodzie. Problem jednak pozostaje jeśli chodzi o precyzyjną lokalizację obiektów.

    Triangulacja - to też nam przyszło do głowy, ale nie wiemy czy jest to używane w jakichkolwiek urządzeniach, które dałoby się zamontować. Bądź też odbiór fal radiowych przez dwie anteny na urządzeniu i obliczaniu kierunku płynięcia do obiektu... Ale czy są mniej więcej gotowe układy, dające na wyjściu sygnał zdatny do obróbki? Układy optyczne chyba też raczej odpadają, choć nie wykluczam, że jeśli ktoś powie, że ma szansę to działać - to może podejmiemy taką możliwość.

    Może któryś z forumowiczów ma otwarty umysł i jest w stanie podrzucić jakiś dobry pomysł (a może jakieś gotowe do kupienia układy)? Z góry dzięki za wszelką chęć pomocy :)
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 8  
    Może radar?
    Na normalnych statkach takowy się stosuje do lokalizacji obiektów na wodzie.

    Za jakiej odległości mają być odnajdywane bojki??
  • Specjalista - urządzenia lampowe
    bulipunk napisał:
    Może radar?
    Na normalnych statkach takowy się stosuje do lokalizacji obiektów na wodzie.


    Jeśli nie przewidujecie mgły i innych tego rodzaju "atrakcji" to wystartczyć może analiza obrazu z kamery.
  • Poziom 25  
    Hmmmm... no coś jakby radaru potrzebujemy - czegoś co by wskazywało kierunek w którym powinien płynąć "statek". Poszukujemy jednak w miarę gotowych rozwiązań bo nie to jest tematem naszego projektu. Stąd ten temat. Radar taki jak na statkach to niesamowicie skomplikowane systemy - nie wiem czy istnieją w handlu jakieś urządzenia "modelarskie", które byłyby w stanie wyłowić poszukiwaną "bojkę" na wodzie.
    CO do obiektów (bojek). Obiekty będą raczej blisko. Wszystko raczej będzie "pokazowe" więc zbiornik raczej nie będzie duży (staw, basen, kawałek jeziorka).
    Chcielibyśmy, aby urządzenie w pewnym stopniu było autonomiczne, więc aparatura będzie zainstalowana na statku. Boję się, że obróbka obrazu z kamery przysporzy więcej pracy niż to na czym powinniśmy się skupić - na sterownikach PLC.
    Myślałem nad czymś w miarę prostym. Faktycznie może użyjemy GPS do znalezienia się w pobliżu "bojki" (bojka będzie nadawać swoje położenie GPS), ale pozostaje jeszcze problem dokładnego naprowadzenie "statku" na bojkę, gdy ten już będzie w jej pobliżu.
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 36  
    AVE...

    Niech bojki błyskają żaróweczkami podczerwonymi lub UV, a statek je po tym namierza. Modulujesz światło kodem binarnym i możesz też odróżniać od siebie poszczególne bojki, by statek nie mylił się i na przykład nie wpływał między dwie bojki w ich poszukiwaniu...
    Inną opcją jest lidar. Laser zielony małej mocy, a po bokach lusterka obracającego się na głowicy dwa fotodetektory z filtrem dobranym do koloru wiązki. Na bojkach lusterka. Światło laserowe modulowane. Silnik głowicy powinien wykonywać dość szybkie obroty. W ten sposób możesz mieć pomiar odległości do każdego obiektu na wodzie, zwłaszcza bojek, które będą najlepiej widoczne...
  • Poziom 33  
    Gdyby "boje" zawierały jaskrawo świecącą żarówkę na stałej wysokości nad poziomem wody, to do wyszukiwania ich wystarczy poziomo umieszczona rura na pokładzie pojazdu wyszukującego na takiej samej wysokości nad poziomem wody.
    Na końcu rury byłby fotoelement. Rura obracałaby się wokół osi pionowej ,tak jak radar. Jeżeli trafiłaby swym otwartym wylotem na świecącą boję, to fotoelement zasygnalizuje ten fakt. Wystarczy teraz obrócić pojazd zgodnie z położeniem rury i "cała naprzód". Jest to oczywiście jedynie poglądowy sposób działania.
    Otrzymujemy dwie informacje:
    -Dwustanową z fotoelementu, że obiekt jest widziany
    -Ustawienie zatrzymanej rury wyznacza kierunek jazdy
    Oczywiście można sobie później udoskonalać metodę.
    - Żarówkę zastosować czerwoną i na wlocie rury wstawić czerwony filtr.
    -Na wlocie rury zastosować układ soczewek, aby skupić promienie żarówki na fotoelemencie.
    -żarówka może pulsować z określoną częstotliwością i odbiornik synchronizuje się tylko do tej częstotliwości.
    -pulsowanie żarówki może być bardziej złożone i wówczas już mamy indywidualne kodowanie każdej boi. Komputer pokładowy rozpoznaje którą boję wykrył i można sobie zażyczyć zbieranie boi w określonej kolejności a nie przypadkowe.
    Ale trzeba dokładnie znać wymagania projektu, i jego maksymalny koszt, aby zdecydować jak bardzo rozbudowywać możliwości urządzenia wykrywającego.
  • Poziom 35  
    Jaskrawe bojki (żółte lub czerwone) i kamera na "statku" szukająca tych kolorów. Powinno działać dobrze z przynajmniej kilkunastu metrów (zależy od jakości kamery).
    Sam algorytm znalezienia obiektu banalnie prosta.
    Najlepiej byłoby to zrobić na prostym komputerze PC (jakaś mini-itx czy mniejsza płytka + dobry webcam - całość ok. 500zł)
  • Poziom 25  
    No no... chyba przedyskutuję to na forum grupy. Rozważaliśmy bowiem możliwość przesyłania po WiFi informacji ze statku na brzeg gdzie komputer przetwarzałby informacje, których PLC nie dałoby rady. Czuję, że będzie jakieś światełko w tunelu.
    A może po prostu diody na podczerwień (zamiast żarówki) na bojkach (nawet nadające coś w kodzie RC5 - wtedy jest możliwość nawet ich rozróżnienia) a na statku fotoelement czuły na te częstotliwości. Ciekaw jestem jak by to zdało egzamin... niby telewizory można sterować nawet z 10 metrów. Wtedy coś takiego to by się zwykłym uP obsłużyło. Ciekawa koncepcja, możliwa chyba nawet do realizacji...
    Nie kończę tematu, bo zaczynacie Państwo ciekawe pomysłu podrzucać :) - za które oczywiście bardzo dziękuję
  • Poziom 36  
    AVE...

    Możesz użyć LEDów mocy 1W, mają bardzo duży zasięg (sprawdziłem w praktyce). Na statku umieść pierścień z fototranzystorami na podczerwień (8-16 starczy) i na podstawie różnić w oświetleniu poszczególnych fotoelementów obliczysz dokładniej położenie bojek...

    Opcja z lidarem choć ciut bardziej skomplikowana mechanicznie, da Ci nie tylko dane o dokładnym położeniu bojek, ale też i o ich odległości. Tylko możliwe, iż byś potrzebował do tego co najmniej procesora DSP, jeśli nie sporego ARMa...
  • Poziom 27  
    Urgon napisał:
    Na statku umieść pierścień z fototranzystorami na podczerwień (8-16 starczy) i na podstawie różnić w oświetleniu poszczególnych fotoelementów obliczysz dokładniej położenie bojek...
    W latach 70 robili takie zabawki-roboty na tranzystorach i przekaźnikach i jakoś nie miały problemu z odnajdywaniem obiektów przy pomocy tylko dwóch czujników. Skoro zadaniem jest znalezienie bojki i jej złapanie, np na magnes więc można spokojnie założyć że po złapaniu bojki szukamy następnej (bo ta odnaleziona "znika" lub gaśnie) i kierujemy się na pierwszą lepszą, to nie jest wiele bardziej skomplikowane niż line-follower.

    Dzisiaj mamy dostępne ekstremalnie tanie mikroprocesory, jeśli projekt ma być edukacyjny i pokazowy to po kole naukowym nie spodziewałbym się innej możliwości niż kamera, analiza obrazu, dopasowanie kształtu obiektu itp.
  • Poziom 27  
    Urgon napisał:
    A koncept z pierścieniem dlatego, by namierzał bojki z każdej strony...
    Tyle że po co wykrywać bojki z tyłu? Jeśli jest w zasięgu jakaś bojka z przodu to mniej kosztowne jest płynąć do niej w przód niż wykonanie zwrotu o 180* i ponowne namierzanie bojki która była z tyłu choćby była bliżej. Pozostaje problem z "głosowaniem" do której bojki podpłynąć.

    Oczywiście można zrobić jakiś algorytm skanujący przestrzeń który na podstawie albo kompasu magnetycznego albo żyrokompasu który będzie pamiętał kurs do każdej wykrytej bojki, później można te kursy modyfikować na podstawie bieżącego wektora ruchu (np z czujników inercyjnych lub szacowania odległości na podstawie czasu działania silników) od ostatniego namierzania. Nie trzeba do tego więcej niż dwa czujniki wykrywające, dopiero w ostatniej chwili kiedy nie ma już bojek można wykonać zwrot o 360* w celu przeskanowania okolic.

    Co do kodowania danych to może być to przydatne np do odróżnienia bojek od molo czy punktu końcowego.
  • Poziom 25  
    Dyskusja jest dla nas bardzo pouczająca.
    Co do kamery - pomysł fajny i pewnie uzyskalibyśmy pomoc w jego realizacji bo na wydziale są osoby, które zajmują się tym naukowo jednakże boimy się, że na tym statku trzeba by zainstalować pływający komputer (choć przewidujemy komunikację urządzenia po WiFi z komputerem na brzegu - będziemy zbierać informacje o położeniu i będzie możliwość ingerencji w działanie statku, gdy ten zacznie "wariować"). Faktycznie oba pomysły są bardzo ciekawe, ale skoro ten o 2-ch masztach z fotoelementami umożliwiającymi nie tylko wykrycie kierunku ale i odległości - w rzeczywistych układach się sprawdzał, to chyba skłonimy się bardziej ku niemu.
  • Poziom 27  
    cackoarek napisał:
    będzie możliwość ingerencji w działanie statku, gdy ten zacznie "wariować").
    A może prościej kupić dmuchany ponton, bo bojki też trzeba jakoś rozstawiać i zwijać, a wypadku awarii mechanicznej np tonięcia może być potrzebne żeby mieć coś takiego pod ręką. Skoro to koło naukowe to może jest możliwość wypożyczenia z innego koła czy klubu jakiegoś np kajaka czy małej łódeczki.
    cackoarek napisał:
    Faktycznie oba pomysły są bardzo ciekawe, ale skoro ten o 2-ch masztach z fotoelementami umożliwiającymi nie tylko wykrycie kierunku ale i odległości - w rzeczywistych układach się sprawdzał, to chyba skłonimy się bardziej ku niemu.
    Układ z dwoma fotoelementami nie pozwalał na określenie odległości a jedynie pozwalał na nakierowanie w kierunku światła. Jeśli chcesz coś więcej poczytać to polecam archaiczną książkę "Nowoczesne zabawki", najlepiej "nowsze" wydania bo książka była rozszerzana o pewne tematy. To książka z lat 70tych.
  • Poziom 25  
    Szymon Tarnowski napisał:
    Układ z dwoma fotoelementami nie pozwalał na określenie odległości a jedynie pozwalał na nakierowanie w kierunku światła

    Chodziło mi o zestaw 2ch takich dookólnych (bądź też tylko po 180st) wieżyczek z fotoelementami po dwóch skrajnych brzegach z przodu statku. Wtedy zbliżając się do bojki kąt patrzenia z obu wieżyczek zmieniałby się i można by oszacować położenie bojki. Bez precyzyjnej lokalizacji nie ma mowy o jej wyłowieniu.
    Szymon Tarnowski napisał:
    A może prościej kupić dmuchany ponton, bo bojki też trzeba jakoś rozstawiać i zwijać
    :) oczywiście, mamy. Ale kontakt z brzegiem raczej też jest wymagany - tym bardziej, że sprzęt PLC i układy do niego mamy za darmo (nie wspominając o sporym budżecie na ten projekt). Mamy zamiar zbierać informacje o trajektorii pływania statku co może pozwoli nam potem dorobić do tego kolejną funkcjonalność, a dodatkowo skutkiem ubocznym możliwość sterowania ręcznego.
  • Poziom 36  
    AVE...

    Laser zielony lub czerwony z kolimatorem + rurka z fotoelementem i stosownym filtrem, całość na osi silnika BLDC. Pomiar odległości na zasadzie znanej z dalmierzy ultradźwiękowych, całość tworzyłaby dość dokładną mapę przestrzeni wokół łodzi sygnalizując od razu dokładne położenie każdej bojki...