ArduMower: Perimeterschleife - Versionsgeschichte

Marius Schaffer: /* Ausblick */

2018-02-27T14:52:08Z

Ausblick

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:52 Uhr
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	= Ausblick =		= Ausblick =

	In Zukunft müssen lediglich die Perimeterschleife auf der zu mähenden Rasenfläche verlegt und die Senderbox in der Ladestation untergebracht werden. Jedoch muss die Look-Up Table neu angelegt werden, wenn sich die Perimeterschleife an einem anderen Ort befindet, da die Signalstärke je nach Umgebung unterschiedlich ist. in unserem Projekt wurden die Signalstärken der Perimeterschleife in Abhängigkeit zu dem Abstand festgehalten und daraus eine Funktion erstellt. Diese Funktion würde jedoch je nach Umgebung anders aussehen, da die Signale durch Umgebungsrauschen größer bzw. kleiner, als in der Look-Up Table hinterlegt, sein können. Eine automatische Kalibrierung ist nach aktuellem Stand noch nicht möglich.		In Zukunft müssen lediglich die Perimeterschleife auf der zu mähenden Rasenfläche verlegt und die Senderbox in der Ladestation untergebracht werden. Jedoch muss die Look-Up Table neu angelegt werden, wenn sich die Perimeterschleife an einem anderen Ort befindet, da die Signalstärke je nach Umgebung unterschiedlich ist. In unserem Projekt wurden die Signalstärken der Perimeterschleife in Abhängigkeit zu dem Abstand festgehalten und daraus eine Funktion erstellt. Diese Funktion würde jedoch je nach Umgebung anders aussehen, da die Signale durch Umgebungsrauschen größer bzw. kleiner, als in der Look-Up Table hinterlegt, sein können. Eine automatische Kalibrierung ist nach aktuellem Stand noch nicht möglich.

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Marius Schaffer: /* Ausblick */

2018-02-27T14:51:23Z

Ausblick

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:51 Uhr
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	= Ausblick =		= Ausblick =

	In Zukunft müssen lediglich die Perimeterschleife auf der zu mähenden Rasenfläche verlegt und die Senderbox in der Ladestation untergebracht werden. Jedoch muss die Look-Up Table neu angelegt werden, wenn sich die Perimeterschleife an einem anderen Ort befindet, da die Signalstärke je nach Umgebung unterschiedlich ist.		In Zukunft müssen lediglich die Perimeterschleife auf der zu mähenden Rasenfläche verlegt und die Senderbox in der Ladestation untergebracht werden. Jedoch muss die Look-Up Table neu angelegt werden, wenn sich die Perimeterschleife an einem anderen Ort befindet, da die Signalstärke je nach Umgebung unterschiedlich ist. in unserem Projekt wurden die Signalstärken der Perimeterschleife in Abhängigkeit zu dem Abstand festgehalten und daraus eine Funktion erstellt. Diese Funktion würde jedoch je nach Umgebung anders aussehen, da die Signale durch Umgebungsrauschen größer bzw. kleiner, als in der Look-Up Table hinterlegt, sein können. Eine automatische Kalibrierung ist nach aktuellem Stand noch nicht möglich.


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Marius Schaffer: /* Zusammenfassung */

2018-02-27T14:47:06Z

Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:47 Uhr
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	Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Signalverarbeitung der Perimeterschleife einige Schwierigkeiten auftraten, die jedoch im Laufe des Projektes behoben werden konnten. Der ~~ArduM~~		Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Signalverarbeitung der Perimeterschleife einige Schwierigkeiten auftraten, die jedoch im Laufe des Projektes behoben werden konnten. Der ArduMower kann mithilfe der Empfängerspule, die vorne an ihm angebracht ist, die Entfernung zur Perimeterschleife zuverlässig erfassen. Die Erstellung eines Matched-Filters mit dem S-function Builder Blocks bei Simulink erweist sich nach einer angemessen Einarbeitungszeit als einfach umzusetzen. Anhand der Weiterverarbeitung von Signalen werden die Grundlagen der Elektrotechnik, der Informatik und der digitalen Signalverarbeitung erweitert.
	~~ower~~ kann mithilfe der Empfängerspule, die vorne an ihm angebracht ist, die Entfernung zur Perimeterschleife zuverlässig erfassen. Die Erstellung eines Matched-Filters mit dem S-function Builder Blocks bei Simulink erweist sich nach einer angemessen Einarbeitungszeit als einfach umzusetzen. Anhand der Weiterverarbeitung von Signalen werden die Grundlagen der Elektrotechnik, der Informatik und der digitalen Signalverarbeitung erweitert.

	= Ausblick =		= Ausblick =

Marius Schaffer: /* Bewertung des Fortschritts */

2018-02-27T14:46:38Z

Bewertung des Fortschritts

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:46 Uhr
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	= Bewertung des Fortschritts =		= Bewertung des Fortschritts =

	Die zum Meilenstein zu erreichenden Punkte wurden im Projektrahmen umgesetzt. Lediglich ist die Neuverlegung der Schleife nicht umgesetzt worden, da sie für Testzwecke noch verwendet werden muss. Außerdem ist hinzu nur die Integration der Senderbox in der Ladestation durchzuführen. Somit lässt sich sagen, dass 90% des Meilensteins 4 erledigt wurden. Es ist möglich geworden anhand eines Matched-Filters die Position des ArduMowers in Bezug auf die Perimeterschleife zu identifizieren. Zusätzlich wird mit einer Look-Up Table auf den Abstand zu Perimeterschleife geschlossen.		Die zum Meilenstein zu erreichenden Punkte wurden im Projektrahmen umgesetzt. Lediglich ist die Neuverlegung der Schleife nicht umgesetzt worden, da sie für Testzwecke noch verwendet werden muss. Außerdem ist hinzu nur die Integration der Senderbox in der Ladestation durchzuführen. Somit lässt sich sagen, dass 90% des Meilensteins 4 erledigt wurden. Es ist möglich geworden, anhand eines Matched-Filters die Position des ArduMowers in Bezug auf die Perimeterschleife zu identifizieren. Zusätzlich wird mit einer Look-Up Table auf den Abstand zu Perimeterschleife geschlossen.

	= Software =		= Software =

Marius Schaffer: /* Bewertung des Fortschritts */

2018-02-27T14:45:49Z

Bewertung des Fortschritts

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:45 Uhr
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	= Bewertung des Fortschritts =		= Bewertung des Fortschritts =

	~~== Meilenstein 2 ==~~		Die zum Meilenstein zu erreichenden Punkte wurden im Projektrahmen umgesetzt. Lediglich ist die Neuverlegung der Schleife nicht umgesetzt worden, da sie für Testzwecke noch verwendet werden muss. Außerdem ist hinzu nur die Integration der Senderbox in der Ladestation durchzuführen. Somit lässt sich sagen, dass 90% des Meilensteins 4 erledigt wurden. Es ist möglich geworden anhand eines Matched-Filters die Position des ArduMowers in Bezug auf die Perimeterschleife zu identifizieren. Zusätzlich wird mit einer Look-Up Table auf den Abstand zu Perimeterschleife geschlossen.

	Die zum Meilenstein zu erreichenden Punkte wurden im Projektrahmen umgesetzt. Nur die Neuverlegung der Perimeterschleife war für den Meilenstein 2 nicht vorgesehen. Somit lässt sich sagen, dass 85% des Meilensteins 2 erledigt wurden. Bis zum Meilenstein 3 sollen die ausstehenden Punkte der Reihe nach erledigt werden. Zuerst wird die Perimeterschleife repariert und neu verlegt und anschließend wird softwareseitig die Signalverarbeitung mithilfe von Matlab umgesetzt.

	~~== Meilenstein 3 ==~~

	Die zum Meilenstein zu erreichenden Punkte wurden im Projektrahmen umgesetzt. Lediglich ist die Neuverlegung der Schleife nicht umgesetzt worden, da sie für Testzwecke noch verwendet werden muss. Somit lässt sich sagen, dass 90% des Meilensteins 3 erledigt wurden. Es ist möglich geworden anhand eines Matched-Filters die Position des ArduMowers in Bezug auf die Perimeterschleife zu identifizieren. Zusätzlich wird mit einer Look-Up Table auf den Abstand zu Perimeterschleife geschlossen~~. Bis zum Meilenstein 4 wird die gesamte Perimeterschleife auf der zu mähenden Rasenfläche verlegt sein~~.

	= Software =		= Software =

Marius Schaffer: /* Ausstehend */

2018-02-27T14:43:34Z

Ausstehend

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:43 Uhr
Zeile 115:		Zeile 115:
	- Integration des Senders in Ladestation		- Integration des Senders in Ladestation

	Die Perimeterschleife wurde noch nicht neu verlegt, da sie für Testzwecke auf anderen Untergründen bisher genutzt wurde. Sie soll erst verlegt werden, wenn der ArduMower fähig ist die Rasenfläche autonom zu mähen.		Die Perimeterschleife wurde noch nicht neu verlegt, da sie für Testzwecke auf anderen Untergründen bisher genutzt wurde. Sie soll erst verlegt werden, wenn der ArduMower fähig ist, die Rasenfläche autonom zu mähen.
	Der Sender für das Signal der Perimeterschleife ist ebenfalls noch nicht integriert, da die Ladestation erst kurz vor Ende des Projekts fertiggestellt wurde.		Der Sender für das Signal der Perimeterschleife ist ebenfalls noch nicht integriert, da die Ladestation erst kurz vor Ende des Projekts fertiggestellt wurde.

	Das erneute Verlegen und die Integration des Senders in der Ladestation sind kleine Aufgaben, die innerhalb eines Praktikumtermins durchgeführt werden können. Für diese Aufgaben sind keine Probleme mehr zu lösen.		Das erneute Verlegen und die Integration des Senders in der Ladestation sind kleine Aufgaben, die innerhalb eines Praktikumtermins durchgeführt werden können. Für diese Aufgaben sind keine Probleme mehr zu lösen.

	= Bewertung des Fortschritts =		= Bewertung des Fortschritts =

Marius Schaffer: /* Projektdurchführung / Versuchsaufbau */

2018-02-27T14:41:44Z

Projektdurchführung / Versuchsaufbau

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:41 Uhr
Zeile 76:		Zeile 76:
	Zur Inbetriebnahme der Perimeterschleife wurde ein Versuchsaufbau aufgestellt. In der Abbildung 2 ist der Testaufbau zu sehen. Als Ersatz für den Akku wird ein Netzgerät verwendet, welches eine Spannung von 24V an das Sendermodul liefert. Am Anschluss an die 24V Spannung befindet sich das Sendermodul (Abb.1). Anschließend wird mithilfe eines DC-DC Spannungswandlers die Spannung von 24V auf rund 10V umgewandelt. Ein Arduino Nano erzeugt dann ein festgelegtes Signal, welches von in der Abbildung 3 zu sehen ist. Zuletzt wird das erzeugte Signal mithilfe eines Motortreibers verstärkt und über den Ausgang an die Perimeterschleife weitergegeben.		Zur Inbetriebnahme der Perimeterschleife wurde ein Versuchsaufbau aufgestellt. In der Abbildung 2 ist der Testaufbau zu sehen. Als Ersatz für den Akku wird ein Netzgerät verwendet, welches eine Spannung von 24V an das Sendermodul liefert. Am Anschluss an die 24V Spannung befindet sich das Sendermodul (Abb.1). Anschließend wird mithilfe eines DC-DC Spannungswandlers die Spannung von 24V auf rund 10V umgewandelt. Ein Arduino Nano erzeugt dann ein festgelegtes Signal, welches von in der Abbildung 3 zu sehen ist. Zuletzt wird das erzeugte Signal mithilfe eines Motortreibers verstärkt und über den Ausgang an die Perimeterschleife weitergegeben.

	Der Empfänger wird im ArduMower mit dem Arduino an der Hauptplatine betrieben. In unserem Testaufbau dient ein Arduino Mega als Spannungsquelle für den Empfänger und auf dem Oszilloskop ist das empfangene Signal zu erkennen. Das Signal ist jedoch noch ungefiltert und muss noch mit dem Matched-Filter gefiltert werden. Unter einem Matched-Filter oder auch Optimalfilter versteht man in der digitalen Signalverarbeitung einen Filter, der das Signal-Rausch Verhältnis optimiert		Der Empfänger wird im ArduMower mit dem Arduino an der Hauptplatine betrieben. In unserem Testaufbau dient ein Arduino Mega als Spannungsquelle für den Empfänger und auf dem Oszilloskop ist das empfangene Signal zu erkennen. Das Signal ist jedoch noch ungefiltert und muss noch mit dem Matched-Filter gefiltert werden. Unter einem Matched-Filter oder auch Optimalfilter versteht man in der digitalen Signalverarbeitung einen Filter, der das Signal-Rausch Verhältnis optimiert.

	<gallery>		<gallery>

Marius Schaffer: /* Empfänger */

2018-02-27T14:40:42Z

Empfänger

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:40 Uhr
Zeile 69:		Zeile 69:
	[[Datei:Matched filter principle.png\|x200px\| Abb.1: Perimeterschleife Signal]]		[[Datei:Matched filter principle.png\|x200px\| Abb.1: Perimeterschleife Signal]]

	Das Ausgangssignal wird durch das Umgebungsrauschen so gestört, sodass es nur noch sehr schlecht interpretiert werden kann. Aus diesem Grund sendet der Sender das ausgewählte digitale Signal, welches oben in der Abbildung 1 zu sehen ist. ~~Diese~~ Signal wird mit dem Umgebungsrauschen überlagert und muss nun gefiltert werden. Dies wird mit dem [[Matched-Filter]] gemacht. Nach Anwenden des Matched-Filter erhält man ein Signal, was entweder ~~Pieks~~ ins Positive oder Negative zur Folge hat. Anhand dieses Ergebnisses lässt sich einfach bestimmen, ob sich der ArduMower innerhalb oder außerhalb der Perimeterschleife befindet.		Das Ausgangssignal wird durch das Umgebungsrauschen so gestört, sodass es nur noch sehr schlecht interpretiert werden kann. Aus diesem Grund sendet der Sender das ausgewählte digitale Signal, welches oben in der Abbildung 1 zu sehen ist. Dieses Signal wird mit dem Umgebungsrauschen überlagert und muss nun gefiltert werden. Dies wird mit dem [[Matched-Filter]] gemacht. Nach Anwenden des Matched-Filter erhält man ein Signal, was entweder Piecks ins Positive oder Negative zur Folge hat. Anhand dieses Ergebnisses lässt sich einfach bestimmen, ob sich der ArduMower innerhalb oder außerhalb der Perimeterschleife befindet.

	= Projektdurchführung / Versuchsaufbau =		= Projektdurchführung / Versuchsaufbau =

Marius Schaffer: /* Einleitung */

2018-02-27T14:38:39Z

Einleitung

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:38 Uhr
Zeile 36:		Zeile 36:
	= Einleitung =		= Einleitung =

	Eine Perimeterschleife ist wie ein virtueller Zaun, der den Roboter stoppt, sobald er sich außerhalb der Schleife befindet. Man installiert die Perimterschleife am Rand eines zu mähenden Feldes und sendet mit einem Sender ein erzeugtes Signal hindurch, welches wiederum von dem Empfänger am ArduMower erkannt wird. Umso näher der Roboter der Perimeterschleife kommt, umso kleiner ist die Entfernung zwischen der Perimeterschleife und dem Empfänger. Folglich ist die Signalstärke umso größer, wenn sich der ArduMower nah an der Perimeterschleife befindet. Bei ~~überschreiten~~ der Perimeterschleife ändert sich die Polarität des Signals. Ist der ArduMower innerhalb der Perimeterschleife empfängt er ein positives Signal und ist der ArduMower außerhalb der Perimeterschleife, so ist das Signal negativ.		Eine Perimeterschleife ist wie ein virtueller Zaun, der den Roboter stoppt, sobald er sich außerhalb der Schleife befindet. Man installiert die Perimterschleife am Rand eines zu mähenden Feldes und sendet mit einem Sender ein erzeugtes Signal hindurch, welches wiederum von dem Empfänger am ArduMower erkannt wird. Umso näher der Roboter der Perimeterschleife kommt, umso kleiner ist die Entfernung zwischen der Perimeterschleife und dem Empfänger. Folglich ist die Signalstärke umso größer, wenn sich der ArduMower nah an der Perimeterschleife befindet. Bei Überschreiten der Perimeterschleife ändert sich die Polarität des Signals. Ist der ArduMower innerhalb der Perimeterschleife empfängt er ein positives Signal und ist der ArduMower außerhalb der Perimeterschleife, so ist das Signal negativ.

	= Verwendete Bauteile =		= Verwendete Bauteile =

Marius Schaffer am 27. Februar 2018 um 14:36 Uhr

2018-02-27T14:36:55Z

← Nächstältere Version		Version vom 27. Februar 2018, 14:36 Uhr
Zeile 111:		Zeile 111:
	== Ausstehend ==		== Ausstehend ==

	- Perimeterschleife neu verlegen		- Perimeterschleife nach Reparatur neu verlegen

	- Integration des Senders in Ladestation		- Integration des Senders in Ladestation

			Die Perimeterschleife wurde noch nicht neu verlegt, da sie für Testzwecke auf anderen Untergründen bisher genutzt wurde. Sie soll erst verlegt werden, wenn der ArduMower fähig ist die Rasenfläche autonom zu mähen.
			Der Sender für das Signal der Perimeterschleife ist ebenfalls noch nicht integriert, da die Ladestation erst kurz vor Ende des Projekts fertiggestellt wurde.

			Das erneute Verlegen und die Integration des Senders in der Ladestation sind kleine Aufgaben, die innerhalb eines Praktikumtermins durchgeführt werden können. Für diese Aufgaben sind keine Probleme mehr zu lösen.

	= Bewertung des Fortschritts =		= Bewertung des Fortschritts =