Objekterkennung mit Infrarotsensor mit Matlab/Simulink und EV3: Unterschied zwischen den Versionen
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
|||
| Zeile 33: | Zeile 33: | ||
[[Datei:Triangulationsprinzip.JPG|200px|thumb|left|Abbildung 2: Das Triangulationsprinzip]] | [[Datei:Triangulationsprinzip.JPG|200px|thumb|left|Abbildung 2: Das Triangulationsprinzip]] | ||
===Ausgangssignal=== | ===Ausgangssignal=== | ||
| Zeile 41: | Zeile 63: | ||
Die Taktung des Ausgangssignales ist in Abbildung 4 zu finden. Gemessen wird immer in Abständen von 38,3 ms ± 9,6 ms. Durch die Verarbeitung kann eine maximale Verspätung von 5 ms zwischen Messung und Ausgangssignal entstehen.<ref>Datenblatt Sharp GP2 </ref> | Die Taktung des Ausgangssignales ist in Abbildung 4 zu finden. Gemessen wird immer in Abständen von 38,3 ms ± 9,6 ms. Durch die Verarbeitung kann eine maximale Verspätung von 5 ms zwischen Messung und Ausgangssignal entstehen.<ref>Datenblatt Sharp GP2 </ref> | ||
== Signalverarbeitung == | == Signalverarbeitung == | ||
Version vom 9. Juni 2017, 13:19 Uhr
Autor: Christopher Brömse Betreuer: Prof. Schneider
Aufgabenstellung
In dem Fach Signalverarbeitende Systeme ist den Studierenden jeweils eine Aufgabe zugeteilt. Diese besteht darin, einen Lego EV3 Roboter mittels eines Sensors ca. 5 cm vor einen Karton stoppen zu lassen. Die Programmierung ist mit Matlab/ Simulink durchzuführen. In dieser Aufgabe ist ein Sharp GP2 Distanzsensor zu verwenden.
Sensor
Bei dem Sensor handelt es sich um einen Distanzsensor von Sharp, der aus drei Hauptelementen besteht. Zum einen aus einem optischen Positionssensor, einer Infrarotdiode und einer Signalverarbeitungsschaltung.
Dabei hat der Sensor folgende Spezifikationen:
- Erkennungsbereich von 10 bis 80 cm
- Analoges Ausgangssignal
- Stromaufnahme von 30 mA
- Versorgungsspannung von 4,5 bis 5,5 V
Einer der Vorteile des Sharp GP2 ist, dass dieser gut mit unterschiedlichen Oberflächen funktioniert, unempfindlich gegen Temperaturänderungen sowie für den Dauereinsatz geeignet ist. Der Grund liegt in der Messmethode der Triangulation.
Funktionsweise
Wie bereits beschrieben verwendet der Sharp GP2 das Triangulationsprinzip zur Distanzmessung. Dazu wird ein schmaler Infrarot-Lichtstrahl ausgesendet. Dieser wird mittels einer Infrarotdiode und einer davor platzierten Linse erzeugt. Befindet sich nun ein Objekt in Reichweite, so wird das Licht von diesem reflektiert. Eine zweite Linse fängt dieses Licht ein und leitet es zu einem optischen Positionssensor (engl. PSD) weiter. Der optische Positionssensor gibt nun je nach Position des Lichtstrahls eine unterschiedlich hohe Spannung aus. Das Messprinzip ist gut in Abbildung 2 zu erkennen.[1]
Ausgangssignal
Das Ausgangssignal des Sharp GP2 ist analog. Das heißt, es wird je nach gemessener Distanz eine unterschiedlich hohe Spannung ausgegeben. Des Weiteren ist das Signal anti-proportional. Darunter versteht man, dass die Spannung abnimmt desto weiter die gemessene Distanz ist. Die Kennlinie der Ausgangsspannung des GP2 ist in Abbildung 3 zu erkennen. Diese verdeutlicht auch, dass das Ausgangssignal unabhängig von der Farbe der gemessenen Oberfläche ist. Die Kurve für eine weiße Oberfläche ist deckungsgleich mit der einer grauen.[2]
Die Taktung des Ausgangssignales ist in Abbildung 4 zu finden. Gemessen wird immer in Abständen von 38,3 ms ± 9,6 ms. Durch die Verarbeitung kann eine maximale Verspätung von 5 ms zwischen Messung und Ausgangssignal entstehen.[3]
Signalverarbeitung
Analog-Digital-Umsetzer
Bussystem
Digitale Signalverarbeitung
Darstellung der Ergebnisse
Quellen
- ↑ Infrarot-Entfernungsmesser [Robotic & Microcontroller Educational Knowledgepage - Network of Excellence]. URL http://home.roboticlab.eu/de/examples/sensor/ir_distance. – Aktualisierungsdatum: 2013-03-26 – Überprüfungsdatum 2017-06-09
- ↑ Datenblatt Sharp GP2 Datei:DS GP2Y0A21YK0F.pdf
- ↑ Datenblatt Sharp GP2