www.elektronik.si

[bpavsic]

Pozdravljeni!

Kot že naslov pove, bi rabil potreboval čimbolj enostaven (majhen) modul, preko katerega bi se lociral v prostoru. Naštudiranih imam že par rešitev (slabših in boljših), bi pa še rad slišal vaša mnenja. Naj najprej opišem problem oz. zahteve.

- možne lokacije objekta so vnaprej določene (torej objekt se giblje po naprej začrtani poti, ne vemo pa v katero smer oz. kako hitro).
- pot je na ravnini (2D). Če bi se višina slučajno spreminjala, jo lahko ignoriramo.
- željen rezultat v določenem trenutku je X in Y koordinata na ravnini, ter posledično hitrost.

Zdaj pa še napišem bolj poenostavljeno verzijo:

Imamo tire z vlakci. V vsakem trenutku bi rad vedel, kje se kateri vlakec nahaja in kako hitro pelje (predvsem zato, da se ne bodo zaleteli).

Možne rešitve, ki sem se jih spomnil:
- MEMS senzorji:
V vlakec bi bil vgrajen InvenSenseov (ali kateri drugi) senzor s kompasom, žiroskopom in pospeškometrom. Sicer integracija po času prvič (hitrost), nato pa še enkrat (pot) zelo hitro zbezlja ampak mogoče bi se dalo to korigirat glede na to, da imam vnaprej znano pot. Za to se uporablja tudi Kalmanov filter, ki pa je kar komplicirana zadeva, sploh za v mikrokontroler.

- Kamera nad maketo:
Nad maketo bi se namestila kamera, ki bi s pomočjo optičnega prepoznavanja locirala posamezne vlakce. Tukaj sta 2 problema. Montaža kamere in stavbe, ki bi lahko zastirale pogled na progo.

- Triangulacija:
Okoli makete bi bili postavljeni oddajniki, vlakec bi imel sprejemnik in bi s pomočjo triangulacije izračunaval lokacijo. To se mi zdi še najbolj "vesoljska" varianta, ker nimam pojma, kako bi se zadeve lotil in če bi sploh bila dovolj natančna, verjetno pa bi imele vpliv tudi ovire (stavbe na maketi).

- Optični senzor pod vlakom:
Ker imajo tračnice pragove, bi lahko pod vlak montiral LED diodo za osvetljevanje in optični senzor (fototransistor) za branje odboja (po domače, štel bi pragove). Tu se pojavi problem kretnic, ki bi jih moral nekak upoštevat (npr. nekako označit posamezni izhod iz kretnice z določeno barvo, ki bi jo senzor prepoznal).

- Senzor iz optične miške:
Rešitev, ki se mi zdi še najbolj izvedljiv. Vzel bi eno PS/2 miško (USB je prekomplicirano priklopit na uKontroler) in njen senzor namontiral na voziček direkt nad tračnico (ki je plastična). Na internetu sem našel, da se da brat in procesiran signal (torej premik X-Y) in neprocesiran (cca 14x14 matriko svetlosti iz senzorja). Na osnovi tega bi računal pozicijo, "nepravilnosti" (kretnice itd..) pa bi poskušal zaznavat iz "fotografije". Dejansko bi bila uporabljena samo ena smer (Y), ker se po X senzor ne bi nikoli premaknil (senzor se vrti tako, kot zavijajo tračnice).

Ima še mogoče kdo kakšno drugo, bolj enostavno in izvedljivo idejo? Aja, vlakci so Lego, ne pa maketarski.

[mobwap]

Ena od idej ki se mi poraja bi bila kombinacija RFID za lokacijo (eno ali več mest zaznavanja na progi) in merjenje hitrosti vlakca preko enega negnanega kolesa (gnano kolo lahko zdrsne).
Sledi še samo algoritem za preračunavanje pozicije.

[bpavsic]

RFID je dobra ideja - s tem se da rešit kretnice. V bistvu bi rabil na vsakem izhodu iz kretnice en RFID tag. Vmes pa merjenje obratov - tu se pa malo zaplete.

Lego ima več variant koles za vlak. V osnovi so dvojna - tista, ki se uporabljajo pri motorju (so posamezna z X luknjo za Lego technic os) ter celotna os za vagone (2 kolesi, os, ohišje).
Na lokomotivi se lahko npr. na sprednjem vozičku (če ima motor zadaj), uporabijo kolesa od vlaka (ki imajo tudi "o-ring" za boljši oprijem) in z njimi meri, ampak potem bi moral še rešit to, da imaš na obeh straneh tako kolo in bi v ovinku nekje zdrsovalo (notranje ali zunanje kolo ali pa oba)
Če imaš bolj močno lokomotivo (torej motor na sprednjem in zadnjem vozičku), moraš merjenje prestavit v vagon. To pomeni dodaten kabel med lokomotivo in vagonom, hkrati tudi to, da lokomotiva ne more sama naokol vozit (oz. lahko, brez nadzora).
Drugi problem so starinske lokomotive, ki tudi nimajo teh osi iz vagonov.
Rešitev je sicer dobra, samo bi potreboval različne konfiguracije za različne modele, zahteva pa tudi modifikacijo koles. Bom še razmislil.

[igo]

Naštel si izvedbe, pri katerih enkrat lokacijo zaznava vlak (sprejemnik na vlaku), drugič pa neka nadzorna enota (kamera na stropu). Verjetno si želiš, da bi lokacijo zaznavala centralna nadzorna enota, kajne?

Vlakci lahko zaznavajo "črtno kodo" na pragovih in jo javljajo enoti. Lahko se tudi šteje pragove od znanih oštevilčenih lokacij (kretnic,...).

[bpavsic]

Vseeno je, kdo zaznava. Vlak bo kontroliran od nadzorne enote preko RFM73-D (2,4GHz kartica - transciever). Povezava bo 2-smerna. V končni fazi pa rabim podatke na nadzorni enoti, ja. Ampak ni pa sile, če zaznava vlak sam in cel čas javlja pozicijo / hitrost.

V bistvu je tak, da lokacija niti ni tako važna. Bolj je važno to, da se vlakci ne zaletijo. Sem že razmišljal o tem, da bi spredaj vgradil ultrazvočne ali pa laserske/IR merilnike razdalje, ampak je problem pri kretnicah, kjer vlak naenkrat spremeni smer in prepozno zazna drug vlak / če sploh, ker je pod kotom.

[NeoTO]

Jaz bi svetoval kombinacijo odometrije (merjenje obratov negnanih koles) ter kamere. Štetje obratov ni problem realizirat, malce več časa ti bo vzela kamera.
Najenostavnejša varianta je, da vsak vlakec opremiš z IR LED diodo ter uporabiš kamero iz WiiMote daljinca. Kamera ti že sama analizira sliko in vrača koordinate do štirih točk v sliki preko I2C vodila.
Na računalniku (nadzorni enoti) lahko nato vrišeš proge in implementiraš kakšen filter, ki ti bo združeval podatke o razdaljah posameznih vlakov ter o položajih IR oznak vlakov.

[dejko1]

Namesto RFID bi lahko uporabil tudi modulirane IR transponderje na progi ter sprejemnik na vlakcu (tako bi ta točno vedel kje je). Lahko pa tudi obratno torej IR oddajnik na vlakcu in sprejemniki na progi...

[bpavsic]

@NeoTO
Če bom že uporabil kamero, bom vzel kar fotoaparat (ki ima precej boljšo kvaliteto slike) in bom sam naredil razpoznavanje slike. Dejansko lahko sliko najprej maskiram, da dobim ven samo progo, nato pa računam vektorje premikov med dvema zaporednima slikama (če slikam 1x na sekundo, je čisto dovolj).

Problem pri Wii kameri vidim v tem, da verjetno ne moreš kontrolirat katere točke natančno gledaš (na diorami so tudi razni vrtiljaki in podobne zadeve, ki se tudi gibljejo). Imam Kinect-a in sem tudi delal z direktno povezavo na računalnik (brez xbox-a). Delali smo eno varianto za proizvodnjo, pri čemer smo snemali delavca in potem analizirali kote v sklepih - kakšne gibe dela, koliko časa je v prisilni drži itd... No, zadeva je "pogojno" funkcionirala in je preveč odvisna od "finetuninga"...

Pri kameri na splošno me moti dejstvo, da moram delat neko konstrukcijo, kako jo pritrdit (tu govorim o kameri cca. 4-5m v zraku).

p.s.: Tračnice so tu še "stare 9V" torej kovinske. Lego je pred cca. 10 leti preklopil iz 9V kovinskih (podobno maketarskim vlakcem HO...) na plastične (kao direktiva, da igrače ne smejo imeti napajanja iz omrežja al nekaj takega) z vlakci na baterije. Problem kovinskih tirov je, da so vedno dražji, novih pa že en čas ne delajo... Tiri tudi oksidirajo, motorčkov je vedno manj (s kovinskimi kolesi in odjemom napajanja iz tračnic) itd...

[Highlag]

bpavsic:
Pripni slike na forum. Škoda, da tema ostane brez.

[.]

Brisana vsebina odstranjenega uporabnika.

[NeoTO]

[bpavsic]

@NeoTO

To z IR ne razumem najbolj. Torej v bistvu rabim eno IR diodo oz. pač nek moduliran oddajnik (npr. za pilota) in pošiljam ven nek signal. To bi "streljalo" v zrak iz tračnic ven ali pa bilo ob strani (kot npr. žarek pri motorizirani ograji, ki zazna, če je kak objekt vmes).
Če prav razmišljam, bi morala biti dolžina signala (časovno), tako kratka, da se vlak ne odpelje mimo, preden ne sprejme celega (pri največji hitrosti premikanja vlaka - ne vem koliko je max, ampak tak na "oko" bi rekel okrog 1 m/s - ker ga pri max. hitrosti in polnih LiPo baterijah zlahka vrže z ovinka). Če privzamemo, da senzor bere recimo 1 cm, mora bit signal dolg maksimalno 10ms (za bolj "ziher" recimo 1ms). Kaj pa smer? Ena varianta je, da je senzor na eni strani tračnic, ko gre vlak v drugo smer (ne nazaj - to že tak veš zaradi PWM signala / rotacijskega dekoderja z 2 zamaknjenima senzorjema - ampak fizično obrnjen). Takrat v bistvu rabiš 2, enega na eni strani, drugega na drugi in tako imaš tudi smer - to je boljše kot RFID, ker ga lahko bolj natančno lociraš... Sicer to veš tudi iz zaporedja "tag-ov", ampak v danem trenutku prehoda skozi prvi tag pa ne, komaj ko prideš do drugega.

Torej podobna zadeva kot RFID, samo da pač nimaš RFID taga v tračnicah ampak oddajnik. V vsakem primeru je pa vlak tisti, ki zazna, kje je. To je dobro.

Vlakec ima xmego z transcieverjem in h-bridgem, pa tudi i2c vodilo za dodatne sisteme. Torej bi oba sistema potreboval kot i2c.
Pri obeh rešitvah me pa vseeno moti to, da pobiraš podatke iz dveh ločenih sistemov (merjenje hitrosti na kolesih, lociranje glede na neke markerje). Nekako bi moral to združit, torej da bi bila ta os, ki meri hitrost, hkrati tudi RFID / IR sprejemnik. Mora biti čimmanjše, da lahko to integriram v eno Lego os in potem samo priklopim 4-polni i2c kabel (napajanje + i2c).

Torej rešitev bi bila uporaba kakega 36-40 kHz sprejemnika/oddajnika za pilota. Tu spravim nekaj bitov skozi pri dani hitrosti. To mi je všeč!
Moti me edino to, da so to aktivni oddajniki, torej rabijo vsaj baterijo (mogoče bi se naše kak oddajnik, kjer bi mu lahko "hardwireal" kodo in bi vedno šibal tisto ven), če še ne uC.
Tu bi skoraj raje naredil "črtno kodo" iz barvnih ploščic ali pa dejansko sprintano črtno kodo na tirih... vseeno je pasivna. Je za razmislit.

Aja, pri kameri pa ni problem. Vlakci so različnih barv, če bi pa že bili istih, pa se lahko da kakšna barvna kocka na strehi (ni tako kritično ). Mi pa rešitev s kamero itak ni preveč všeč zaradi tega, ker bi moral naredit stojalo za kamero, ki dejansko "kazi" maketo...

[NeoTO]

Če boš nameščal IR oddajnike ob tirih, zakaj jih ne bi napajal kar iz njih? Za oddajnik bi lahko uporabil kakšen majhen uC (ATtiny, PIC 10F200, ...)
Bi pa rekel, da je premik senzorja v okolici oddajnika lahko večji od 1 cm...

[bpavsic]

@NeoTO

Tiri so plastični... To je nov PF (Power Functions) sistem (no, nov pomeni zadnjih 10 let). Prej je bil 9V sistem, ki je bil podoben kot so maketarske železnice (kovinski tiri). Slabost je bila v tem, da si imel regulator na tire priklopljen in nisi mogel ravno vozit več vlakov naenkrat (pač brez segmentiranja proge in več regulatorjev)...

Pasivni tagi se mi vseeno zdijo bolj uporabni. Najraje bi imel varianto s črtno kodo oz. barvno kodo (Širina pragov je 2 čepka. Če uporabim 2 ploščici širine 1 čepek in recimo 10 barv, dobim 100 kombinacij, kar je več kot dovolj).

Tukaj je nekaj kombinacij:
http://www.robotroom.com/ColorSensor.html
http://www.philohome.com/sensors/colorsensor.htm
So pa tudi take variante z belo lediko in 3 filtriranimi senzorji (R, G, B).

Me pa ta rešitev moti samo v tem, ker je odvisna od tega ali bo od strani svetilo sonce, od osvetljenosti prostora itd... Bi moral vgradit pri detekciji se avtomatsko korekcijo vrednosti (da bi program sam zaznaval majhne spremembe v vrednosti meritev).

Zaporedne barvne ploščice bi pa bile čisto vedno tako postavljene, da bi bile čisto drugačne (npr. najprej svetlo-temna kombinacija, potem temno-svetla itd...)

Za tako se mi zdi RFID boljša rešitev zaradi pasivnih tagov. Ali pa ta, z RGB branjem.