SDE Systementwurf SoSe2025: Autonome Fahrbahnvermessung
| Autoren: | Jan Steffens & Lukas Berkemeier |
| Dozent: | Prof. Dr.-Ing. Schneider |
| Modul | Mechatronik, Systementwicklung (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Sommersemester |
| Modulbezeichnung: | MTR-B-2-6.11 |
| Modulverantwortung: | Ulrich Schneider |
| Lehrveranstaltung: | Praktikum Systementwurf |
| Sprint 1: | Autonome Fahrbahnvermessung |
| Zeit: | Dienstag, 08:15 - 10:30 Uhr, Selbstlernzeit: Dienstag, 10:45 - 12:00 Uhr, Donnerstag, 13:00 - 15:00 Uhr |
| Ort: | Labor L3.3-E01-180 (Autonome Systeme) |
Einleitung
Für verschiedene Aufgaben im Forschungsbereich des Autonomen Fahrens wird eine Referenzmessung (Engl.: Ground Truth) benötigt um beispielsweise Messwerte zu bewerten. Programmieren Sie, wie Sie es im 2. Semester gelernt haben, einen bestehenden AlphaBot mit einem Linienverfolger, so dass dieser die bestehenden Fahrbahnränder abfährt (vgl. Abb. 6). Zeichnen Sie dabei die Roboterpose mit einem Referenzsystem auf und erstellen Sie so eine digitale Karte der bestehenden Fahrbahn (vgl. Abb. 7),
| Req. | Beschreibung | Priorität |
|---|---|---|
| 1 | Ein AlphaBot muss nacheinander die drei Linien der Fahrbahn autonom verfolgen. | 1 |
| 2 | Als Referenzmessystem kommt die Topcon Robotic Total Station zum Einsatz. | 1 |
| 3 | Das Prisma wird auf einer zu fertigenden Halterung über der Lenkachse des AlphaBot montiert. | 1 |
| 4 | Die Referenzwerte müssen mit MATLAB® aufgezeichnet werden. | 1 |
| 5 | Fehler in den Messwerten müssen bereinigt werden. | 1 |
| 6 | Die zweidimensionale digitalen Karte muss als MATLAB®-Datei (.mat) bereitgestellt werden. |
1 |
| 7 | Das Vorgehen muss als Gantt-Diagramm geplant werden. | 1 |
| 8 | Lösungsweg und Lösung muss im Wiki dokumentiert werden. | 1 |
| 9 | Nach Erstellen der digitalen Karte muss die Fahrt des AlphaBot in der Karte eingezeichnet werden. | 1 |
Getting Started
- Sicherheitseinweisung für das Labor Autonome Systeme
- Besprechung der Selbstlernzeit mit Kollegen Ebmeyer
- Planung Gantt-Chart
- Besprechung der Planung mit Prof. Schneider, Verabredung von Meilensteinen und der Abschlusspräsentation von Sprint 1
- Übernahme der Arbeitspakete auf dem KANBAN-Board
- CAD-Design der Montageplatte für den AlphaBot
- Review und 3D-Druck durch Merrn Ebmeyer
- Montage der Prismabefestigung
- Inbetriebnahme AlphaBot Linienverfolger für durchgezogene Linie
- Einarbeitung und Inbetriebnahme der Referenzstation
- Testweise Erstellung einer Referenzmessung
- Referenzmessung für rechte und linke Fahrspur
- Optional: Anpassung der Software für die Mittelspur ODER geometrische Berechnung der Mittelspur
- Bereinigung von Fehlern in der Karte
- Ablage der digitalen Karte als
.mat-Datei. - Messung einer Roboterbewegung und Anzeige auf der Karte.
- Test der Anforderungen und Dokumentation
- ggf. Überarbeitung/Verbesserung des Artikels Referenzmessung_mit_der_Topcon_Robotic_Total_Station
- Analyse und Bewertung der Ergebnisse im Wiki-Artikel
Terminübersicht SoSe25 - Sprint 1
| # | Termin | Thema | Protokoll |
|---|---|---|---|
| 1 | 25.03.2025 | Auftaktveranstaltung | Planung - Sprint 1 in Form eines Gantt Diagramms erstellt |
| 2 | 27.03.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | Kanban-Board erstellt, erste Tests Linienfolger
Folgende zu erledigen Punktew wurden in das Kanban-Board aufgenommen: Planung, Dokumentation, Prüfen der Linienfolgerdemo, Implementierung PD-Regler, durchgezogene Linie verfolgen (Meilenstein), Referenzmessung mit TopCon (Meilenstein), Fahrweg in Karte einzeichnen, 2D-Karte erstellen, Mittelinienfolger, drei Linien in Karte einzeichnen (Meilenstein) |
| 3 | 01.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | Planung überarbeitet -> Planung abgeschlossen, PD-Regler implementiert, Linienfolgerdemo E08b aus der Arduino Beispielbibliothek genutzt und geändert, siehe PD-Regler Test und Parametrierung
Prüfen der Linienfolgerdemo und Implementierung PD-Regler abgeschlossen |
| 4 | 03.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | Anpassung des Linienfolgerprogramms, es werden nun beide Motoren geregelt, nicht nur einer
Erste versuche zur Verfolgung der Mittellinie: wenn der aktuelle IstWert über 4000 || 0 == alles Schwarz, dann soll der AlphaBot geradeaus Fahren -> halber Erfolg Test 2: Mittellinienverfolgung mit letzten gespeicherten Motorwerten -> Linienfolgerfunktion nicht mehr gegeben, Änderungen zunächst wieder verworfen |
| 5 | 08.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | Erste Testmessungen, Vergleich von unterschiedlichen Topcon Positionen
Kommentar: Auf der Geraden kurz die Sicht verloren -> Standort des TopCon geändert - Messung aus der mitte der Schleife Zwei erfolgreiche Messungen für äußere Bahn ("TopCon_Messung_250408_1139.mat") und innere Bahn ("TopCon_Messung_250408_1153.mat") Messung durchgeführt mit "trackePrisma.m", Anzeige mit "zeigeTopConMessung.m" Referenzmessung in TopCon und Fahrweg in Karte abgeschlossen |
| 6 | 10.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | Mittellinienfolger angefangen: Softwareplanung im PAP erstellt und im umgesetzt umsetzung erfolgt mit switch case mit Zuständen zwischen weißer linie erkannt und keine linie erkannt
Erster Test: wenn der AlphaBot keine weiße linie erkennt soll er einfach geradeaus fahren -> Problem: der AlphaBot lenkt automatisch nach links Lösung: den linken Motor um einen Faktor verringern Zweiter Test: im Zustand keine Linie erkannt soll der AlphaBot mit den zuletzt verwendeten Motowerten fahren -> Problem: bei Linienabbruch folgt der Zustand 0 nicht schnell genug Dritter Test: Arrays für letzte Motorwerte anlegen und den drittletzten Motorwert nutzen Probleme zum Mittellinienverfolger bleiben bestehen |
| 7 | 15.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | 2D-Karte: Innen- und Außenmessung zusammengeführt, Koordinatentranformation überarbeitet, Wiki-Artikel mit Protokollen, Gantt-Diagramm und SVN-Ordnerstruktur erweitert |
| 8 | 17.04.2025 | Linienverfolger und Referenzmessung | 2D-Karte erfolgreich erstellt. Aussenlinien zusammengefügt, Startlinie eingefügt und Hilfslinien bis auf Stopplinien entfernt. Wiki-Artikel überarbeitet: Abb. 1 + 2 ausgetauscht. |
| 22.04.2025 |  Feiertag: Ostern
| ||
| 29.04.2025 | Meilenstein Sprint 1 | ||
| 06.05.2025 | |||
| 13.05.2025 | |||
| 20.05.2025 | |||
| 27.05.2025 | Meilenstein Sprint 2 | ||
| 03.06.2025 | ab 13:00 Uhr Hochschultag | ||
| 10.06.2025 | Feiertag: Pfingsten
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| 17.06.2025 | |||
| 24.06.2025 | Meilenstein Sprint 3 |
Planung - Sprint 1
PD-Regler Test und Parametrierung
| Testergebnisse | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Anhang
Arbeitsergebnisse im SVN-Ordner: https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/_Semesterordner/SS2025/Sprint_1/
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