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Sharp GP2D12

Teil 1/2/3/4

Bilder aus der Sicht des GP2D12 Sensors:

Mai 2005:
Endlich ist die neue Mechanik fertig.
2 Schrittmotoren mit je 200 Schritt pro Umdrehung, das sind 1,8 pro Schritt, sorgen jetzt für bessere Ergebnisse

Mechanischer Aufbau mit Schrittmotoren

Die Elektronik hat durch den Achtelschritt (siehe unten) auch eine eigene Dimension erreicht.
Da dieser Test hier nicht wiederholt werden soll, wurde alles auf den klassischen Steckbrettern aufgebaut. Für jeden Schrittmotor werden 2 PWM-Kanäle gebraucht, deshalb sind hier 2 Atmega8 im Einsatz. Sie sind über IC gekoppelt. Über ein Display mit IC-Anschluß kann man die aktuelle Schrittposition ablesen.

Elektronischer Aufbau

Um die Bilder der Kamera mit denen des Sharp-Sensors vergleichen zu können, sollte nur ein Raumwinkel von ca. 42 in der Breite überstrichen werden. Das ist 1/9 von 360, bzw. entspricht es 23 Schritten. Viel zu wenig für eine ordentliche Auflösung.
Auch im Halbschrittbetrieb wären das nur 46 Schritte gewesen. Konsequent weitergedacht führt das zum Achtelschrittbetrieb:

Dazu wird eine Sinuskurve in 32 Schritte zerlegt. Eine elektrische Drehung um eine Sinuskurve, also 2 Pi oder 360, entspricht 4 Vollschritten eines Schrittmotors. Nach 4 Vollschritten ist das Muster also wieder das gleiche. 32 Sinuswerte/4 ergibt den 1/8 Schrittbetrieb.
Der Wert des Sinus am jeweiligen Schritt bestimmt das Puls-Pausen Verhältnis des PWM-Signals und damit den Strom in der 1.Spule.
Die 2. Motorspule des Schrittmotors bekommt entsprechend ein um 90 versetztes Signal, hier als Cosinus dargestellt.
Das ergibt eine gleitende Bewegung ohne störende Schritte, wie man sie sonst von Steppern kennt.

Sinus und Cosinus in 32 Schritten

Auf dem Bild links erkennt man die Anordnung des Infrarotsensors GP2D12 genau an den Achsen der beiden Schrittmotoren. Rechts ein Überblick über den Versuchsaufbau. Die weißen Platten haben eine Kantenlänge von 50 cm und werden bei Roboterveranstaltungen verwendet.
Der minimale Abstand zwischen Sensor und Objekt beträgt 29 cm, der maximale Abstand bis zur Ecke 61 cm.
Die Flasche im Hintergrund stützt den Aufbau.

Anordnung des Sensors Aufnahme vom kompletten Versuchsaufbau

Ein Scan funktioniert folgendermaßen:
Der PC wartet nur auf Daten vom Mikrocontroller mit einem Terminalprogramm und zeichnet diese auf.
Nach dem Start wird zuerst eine Referenzfahrt gemacht. Dazu fährt die Mechanik einfach eine zeitlang rückwärts. Die Schrittmotoren haben so wenig Kraft, daß sie eine Weile an derMechanik anstoßen können, ohne Schaden zu nehmen. Nach dem Anfahren des Nullpunktes wird per serieller Schnittstelle der Header im Windows Bitmap Format übertragen.
Dieses Format ist einfach aufgebaut. Die Pixel werden mit 3 Farbwerten bestimmt, rot, grün und blau. Für ein Graubild reicht es, wenn alle 3 Farben eines Pixels denselben Wert haben.
Der Wert einer Messung wird also immer 3 mal übertragen. Nach jeder Messung geht es weiter zur nächsten Pixelposition. Eine kurze Wartezeitfür die Stabilisierung der Mechanik und des Sensorwertes und der Vorgang wiederholt sich.
Für die interessierten ist hier die Software des Masters.(AVRco-Pascal)
Ein Bild mit dieser Methode zu erstellen dauert etwa 50 Minuten.

Hier geht es weiter zu Teil 3