Konstruktion, Fertigung und Inbetriebnahme eines Rundtisches (4.Achse)

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Vorwort

Definition Anforderungen Konzeptionierung Konstruktion MEchatronik Beschaffung Fertigung Inbetriebnahme

Schlussbetrachtung

Fahrzeug samt Verkleidung

Das Projekt 11 des Fachpraktikum Elektrotechnik (WS 15/16) im siebten Semester des Studiengangs Mechatronik dient der

Konstruktion, Fertigung und Inbetriebnahme eines Rundtisches (4.Achse).

Autoren: Hendrik Buchheister, Kai Jacobs
Betreuer: Prof. Göbel

Vorwort

Das Projekt 27 in diesem Praktikum hatte das Ziel eine solide Grundlage für eine spätere Teilnahme am CaroloCup zu entwickeln.
Daher wurden sämtliche, bisher stattgefundene Aufbau- und Programmiermaßnahmen nach den Richtlinien des Wettbewerbes durchgeführt.
Die Inhalte der Grundlagendefinition ist unter “Erwartungen an die Projektlösung" aufzufinden.

Für die Durchführung dieses Projektes stand ein neues RC-Serienfahrzeug als Abbild eines Porsche GT3 im Maßstab 1:10 zur Verfügung.

Definition Anforderungen

Das Projektteam 27 wurde von den Verantwortlichen in folgende, zwei Untergruppen unterteilt:

Konzeptionierung

Folgende Erwartungen wurden zusammen mit den Professoren abgestimmt:

• Raspberry 2 zur Bildverarbeitung
• Implementierung einer Asus Xtion Kamera
• Arduino Mega 2560 als IO Schnittstelle
• Hardwareaufbau auf RC-Chassis
• Ansteuerung Lenk-Servo und Fahrtreiber
• Implementierung Fernbedienungs-Empfänger an Arduino
• Entwicklung der Kommunikationsschnittstelle zwischen Arduino und Raspberry 2
  

Konstruktion

Der Projektverlauf lässt sich übersichtlich in einem Gantt-Chart/ Meilensteinplan darstellen.

• Planung und Bestellung
  
• Entwicklung einer Kommunikationsschnittstelle
  
• Konstruktion und Fertigung der Grundplatte
  
• Bau einer einfach demontierbaren Kamerahalterung
  
• Montage aller Komponenten auf dem Fahrzeug
  
• Verkabelung sämtlicher Komponenten
  
• Erste Ansteuerung der Lenk- und Fahrmotoren
  

• Planung und Bestellung
  
• Entwicklung einer Kommunikationsschnittstelle
  
• Umfangreiche Programmierarbeiten
  
• Sicherstellen und Einpegeln der Spannungsversorgung
  
• Implementierung der Asus Xtion Kamera
  
• Implementierung des RC- Empfängers
  
• Erste Tests und Simulationen der Fahrspurerkennung
  

Mechatronik

•	Kamera erhält Input über Aufnahme der Umgebung
•	Raspberry verarbeitet die Kameradaten und übergibt via UART/RS232-Schnittstelle relevante Daten zum Arduino
•	Arduino verarbeitet die erhaltenen Daten und wandelt diese in Lenk- und Fahrsignale für die Aktoren um
•	Wird der RC-Modus aktiviert, erhält der Empfänger direkte Lenk- und Fahrsignale von der Fernbedienung, welche sofort an die entsprechenden Aktoren weitergeleitet werden

Beschaffung

Nachfolgend die technischen Daten und verbauten Komponenten des autonomen Fahrzeugs.

Inbetriebnahme

Das Software-Team hat sich mit der Entwicklung eines einfachen Fahrspurerkennungs- und Verfolgungs-Algorithmus befasst. Zusätzliche war der Aufbau einer Kommunikationsschnittstelle zwischen Raspberry und Arduino in Abstimmung mit dem anderen Team ein wichtiger Bestandteil.

Technische Daten

•	Übersetzung
•	Gewicht
•	Max. Haltemoment
•	Antriebsleistung
•	Max. Spanndurchmesser
•	Abmessungen

Schlussbetrachtung

Als Betriebssystem wurde eine Linux-Distribution namens „Debian“ auf dem Raspberry Pi 2 installiert. Zudem wurde OpenCV 3.0 installiert. Dabei handelt es sich um eine umfangreiche Ansammlung von Bildbearbeitungsbibliotheken in den Programmiersprachen C++ und Python. Die Wahl der Programmiersprache fiel auf Python, weil es sich dabei um eine leicht zu erlernende Skriptsprache mit umfangreichen Funktionen und einer großen Entwickler-Community handelt.

Nach einigen fehlgeschlagenen, beziehungsweise unvollständigen, Installationsversuchen der vorhandenen „Xtion Pro Live“-Tiefenbildkamera von Asus musste auf eine Alternativlösung auf Basis einer Webcam ausgewichen werden, um den weiteren Terminablauf des Projektes nicht zu gefährden.

Quellen

http://ceng.anadolu.edu.tr/cv/LaneDetection/LaneDetection.htm
http://de.mathworks.com/help/vision/examples/lane-departure-warning-system.html
http://hompi.sogang.ac.kr/fxlab/paper/45.pdf
http://www.cse.iitd.ernet.in/~pkalra/csl783/canny.pdf
http://www.massey.ac.nz/~mjjohnso/notes/59731/presentations/img_proc.PDF
http://cvpr.uni-muenster.de/teaching/ws12/ComputerVisionMustererkennungWS12/script/CVME-07-Segmentation-Hough.pdf
http://web.ipac.caltech.edu/staff/fmasci/home/astro_refs/HoughTrans_lines_09.pdf

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