Fahrzeughardware: Unterschied zwischen den Versionen

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== Systemstruktur ==
[[Datei:Carolo_Systemarchitektur.jpg|thumb|left|750px|Systemstruktur des Fahrzeugs]]
<br clear=all>


== '''Allgemeines''' ==
== Konstruktion und Gesamtaufbau ==


Das Fahrzeug basiert auf einem normalen [http://www.lrp.cc/de/produkte/rc-cars/110-offroad-onroad/produkt/lrp-s10-blast-tc-clubracer-110-elektro-tourenwagen-non-rtr-ohne-reifen-und-karosserie/details 1:10 RC-Fahrzeug] der Firma LRP. Auf dessen Grundgerüst ist ein [http://regpro.mechatronik.uni-linz.ac.at/downloads/pat1/Tutorium/DS1104.pdf DS1104 R&D Controller Board] der Firma DSpace installiert, mit welchem alle angebrachten [[Fahrzeughardware#Sensoren|Sensoren]] verbunden sind.
Das Fahrzeug basiert auf einem normalen [https://www.lrp.cc/de/produkt/s10-blast-tc-2-brushless-rtr-24ghz-110-4wd-elektro-touring-car/ 1:10 RC-Fahrzeug] der Firma LRP. Auf dessen Grundgerüst ist ein [http://regpro.mechatronik.uni-linz.ac.at/downloads/pat1/Tutorium/DS1104.pdf DS1104 R&D Controller Board] der Firma DSpace installiert, mit welchem alle angebrachten [[Fahrzeughardware#Sensoren|Sensoren]] verbunden sind.
Über einen VGA-Anschluss an der Front des Fahrzeugs hinter dem Laserscanner kann der Boardcomputer mit einem Monitor verbunden werden.
Über einen VGA-Anschluss an der Front des Fahrzeugs hinter dem Laserscanner kann der Boardcomputer mit einem Monitor verbunden werden.


{|
|[[Datei:Fahrzeug.jpg|thumb|links|550px|Fahrzeug, Bild: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]]) 11:35, 5. Feb. 2014 (CET), aktualisiert durch Sascha Dienwiebel]]
|[[Datei:Fahrzeugmaße.png|thumb|500px|rechts|Abbildung zeigt die Maße des Fahrzeugs und dessen maximalen Lenkeinschlag nach Komplettmontage. Autor: [[Benutzer:Sascha Dienwiebel|Sascha Dienwiebel]] ([[Benutzer Diskussion:Sascha Dienwiebel|Diskussion]]) 14:06, 6. Feb. 2014 (CET)]]
|}


[[Datei:Fahrzeug.jpg|400px|Fahrzeug]]
Insgesamt besteht das Fahrzeug aus einzelnen Baugruppen, deren Grundlage jeweils eine gelaserte Aluminiumplatte bildet. Die allgemeine Grundlage bildet die Grundplatte, auf der das Mainboard und die weiteren Baugruppen befestigt ist. Die Grundplatte ist an dem Grundgerüst des gewöhnlichen RC-Fahrzeuggestells befestigt.


Bild: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]]) 11:35, 5. Feb. 2014 (CET), aktualisiert durch Sascha Dienwiebel
Am Heck des Fahrzeugs befindet sich die hintere Beleuchtungseinheit, sowie die Halterung der [[Powerpanel-Platine|Powerpanel-Platine]], die ebenfalls die Bedienelemente zur Inbetriebnahme des Fahrzeuges enthält. An der Front befindet sich eine weitere Beleuchtungseinheit. Oberhalb des Mainboards befindet sich die [[Automatisierungssystem_dSpace_DS1104_R&D_Controller_Board|dSPACE DS1104]], die mit der Hilfe eines Winkeladapters elektrisch mit dem Mainboard über die PCI-Schnittstelle verbunden ist. Oberhalb der DS1104 befindet sich eine Platte aus Acrylglas, die zum Schutz der DS1104 dient.


Nachfolgende Abbildung zeigt die Maße des Fahrzeugs und dessen maximalen Lenkeinschlag nach Komplettmontage.
Mit der Hilfe der [[Adapterplatine|Adapterplatine]], die sich unterhalb des Mainboards und der Grundplatte befindet, wird ein Großteil der [[Fahrzeughardware#Sensoren|Sensoren]] des Fahrzeuges an die DS1104 angeschlossen. Ebenfalls am Heck des Fahrzeuges befindet sich die erhöhte Befestigung der [[Fahrzeughardware#Sensoren|Kamera]] und die LED zur Signalisierung des RC-Modus. Die einzelnen Teilkomponenten befinden sich als 3D-Modell im [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Dokumentation/Fahrzeug/Konstruktion_Gesamtaufbau/ SVN].


Die Halterung der DS1104 am Fahrzeug sichert die Hardware vollständig und zuverlässig. Mit Hilfe der Halterung, die durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren (3D-Drucker) erstellt wurde, wird die Zuverlässigkeit des AMR im Betrieb erhöht. Die entwickelte Halterung befindet sich als Teilkomponente und in einer Baugruppe im [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Dokumentation/Fahrzeug/Konstruktion_Gesamtaufbau/Konstruktion%20WS2020_21/3D-Modelle/ SVN]. Das Modell sieht vor ebenfalls mittels CNC-Laser aus einem Aluminiumblech gefertigt zu werden.


[[Datei:Fahrzeugmaße.png|400px|center]]
{|
|[[Datei:CCF Rendering Baugruppe1.JPG|thumb|here|650px|Virtuelle Ansicht der gesamten Baugruppe, mit Blick auf die Befestigung der DS1104.]]
|[[Datei:CCF Halterung DS1104 Detail3.jpg|thumb|here|550px|Fertiggestellte Halterung im eingebauten Zustand, mit Befestigung an der Acrylglasplatte und an der DS1104.]]
|}


Die Halterung des Lüfters, der die DS1104 und das Mainboard kühlt, wurde ebenfalls mit dem Rapid-Prototyping-Verfahren erstellt und befindet sich ebenfalls als 3D-Modell in [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Dokumentation/Fahrzeug/Konstruktion_Gesamtaufbau/Konstruktion%20WS2020_21/3D-Modelle/ SVN].


Autor: [[Benutzer:Sascha Dienwiebel|Sascha Dienwiebel]] ([[Benutzer Diskussion:Sascha Dienwiebel|Diskussion]]) 14:06, 6. Feb. 2014 (CET)
{|
|[[Datei:CCF Rendering Halter Luefter 1.PNG|thumb|here|500px|Virtuelle Ansicht des Halters, erstellt mit der CAD-Software Solidworks.]]
|[[Datei:CCF Halter Luefter Detail 2.jpg|thumb|here|570px|An der Acrylglasplatte befestigte Halterung - Rückansicht.]]
|}


== '''[[Versorgung]]''' ==
== Versorgung==
Hier befindet sich Informationen zur Energieversorgung des Fahrzeugs. Sowohl den Aufbau des PowerPanels als auch eine Anleitung zum Aufladen.
Hier befinden sich Informationen zur Energieversorgung des Fahrzeugs. Sowohl den Aufbau des PowerPanels als auch eine Anleitung zum Aufladen.


→ [[Powerpanel-Platine|PowerPanel SoSe 2020]]
→ [[Powerpanel-Platine|PowerPanel SoSe 2020]]
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→ [[Versorgung|PowerPanel SW 2019]]
→ [[Versorgung|PowerPanel SW 2019]]


→ [[Akku_Aufladen|Akku laden]]
== Verkabelung==
 
== '''Verkabelung''' ==


für die Infrarot Sensoren siehe [[Fahrzeughardware#Infrarot Sensor|Infrarot Sensor Hardware-Anbindung]]
für die Infrarot Sensoren siehe [[Fahrzeughardware#Infrarotsensoren|Infrarot Sensor Hardware-Anbindung]]


für den Hall Sensor siehe [[Fahrzeughardware#Hall Sensor|Hall Sensor Hardware-Anbindung]]
für den Hall Sensor siehe [[Fahrzeughardware#Hall-Sensor|Hall Sensor Hardware-Anbindung]]


für den Gyro Sensor siehe [[Fahrzeughardware#Gyro Sensor|Gyro Sensor Hardware-Anbindung]]
für den Gyro Sensor siehe [[Fahrzeughardware#Gierratensensor|Gyro Sensor Hardware-Anbindung]]


für die Fernbedienung siehe [[Fahrzeughardware#Fernbedienung|Fernbedienung Hardware-Anbindung]]
für die Fernbedienung siehe [[Fahrzeughardware#Fernbedienung|Fernbedienung Hardware-Anbindung]]
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Autor: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]]) 07:51, 4. Feb. 2014 (CET)
Autor: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]]) 07:51, 4. Feb. 2014 (CET)


== '''Fahrzeug hoch-/runterfahren''' ==
== Fahrzeug hoch-/runterfahren==
Das allgemeine Inbetriebnahme-Dokument finden Sie unter: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/_Semesterordner/WS2023/Sprint_1/FZG/Inbetriebnahme_Tests.docx Inbetriebnahme_Tests.docx] <br>
=== Inbetriebnahme vor jedem Start ===
 
Bevor das Fahrzeug gestartet wird und die Akkus angeschlossen werden, müssen diese zunächst überprüft werden. Die Überprüfung der Akkus ist im Artikel [[CaroloCup Akkus Messen und Laden|Akkus messen und laden]] beschrieben.
 
=== Einschalten im Netzbetrieb ===
=== Einschalten im Netzbetrieb ===


Nach anschließen des Netzteils läuft der Boardcomputer für ein paar Sekunden an und verweilt anschließend wieder im Modus "Aus". An dem am Heck des Fahrzeugs liegenden Panel befindet sich ein grüner Taster. Dieser muss einmal kurz betätigt werden, um den Boardcomputer des Fahrzeugs zu starten.
Nach anschließen des Netzteils läuft der Boardcomputer für ein paar Sekunden an und verweilt anschließend wieder im Modus "Aus". Neben dem Anschluss des Netzteils befindet sich ein kleiner schwarzer Taster. Dieser muss einmal kurz betätigt werden, um den Boardcomputer des Fahrzeugs zu starten.




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Autor: [[Benutzer:Philipp Tewes|Philipp Tewes]] ([[Benutzer Diskussion:Philipp Tewes|Diskussion]]) 14:06, 1. Feb. 2017 (CET)
Autor:[[Benutzer:Jiaxiang Xia|Jiaxiang Xia]] ([[Benutzer Diskussion:Jiaxiang Xia|Diskussion]]) 15:45, 3. Dez.2022 (CET)


Bild: [[Benutzer:Philipp Tewes|Philipp Tewes]] ([[Benutzer Diskussion:Philipp Tewes|Diskussion]]) 14:06, 1. Feb. 2017 (CET)
Bild:[[Benutzer:Jiaxiang Xia|Jiaxiang Xia]] ([[Benutzer Diskussion:Jiaxiang Xia|Diskussion]]) 11:07, 1. Nov. 2022 (CET)


=== Einschalten im Akku-Betrieb ===
=== Einschalten im Akku-Betrieb ===
 
Um das Fahrzeug alleine über die Akkus zu versorgen, muss der rote Kippschalter am Panel eingeschaltet werden. Auch hier gilt im Anschluss das Betätigen des schwarzen Tasters, wie beim [[Fahrzeughardware#Einschalten im Netzbetrieb|Einschalten im Netz-Betrieb]].
Um das Fahrzeug alleine über die Akkus zu versorgen, muss der rote Kippschalter am Panel eingeschaltet werden. Auch hier gilt im Anschluss das Betätigen des grünen Tasters, wie beim [[Fahrzeughardware#Einschalten im Netzbetrieb|Einschalten im Netz-Betrieb]].
 


[[Datei:Schalter_Akkubetrieb.jpg|400px|Schalter zum Einschalten des Akku-Betriebs]]
[[Datei:Schalter_Akkubetrieb.jpg|400px|Schalter zum Einschalten des Akku-Betriebs]]


Bild: [[Benutzer:Philipp Tewes|Philipp Tewes]] ([[Benutzer Diskussion:Philipp Tewes|Diskussion]]) 13:58, 1. Feb. 2017 (CET)
Autor:[[Benutzer:Jiaxiang Xia|Jiaxiang Xia]] ([[Benutzer Diskussion:Jiaxiang Xia|Diskussion]]) 15:45, 3. Dez.2022 (CET)


Autor: [[Benutzer:Philipp Tewes|Philipp Tewes]] ([[Benutzer Diskussion:Philipp Tewes|Diskussion]]) 13:58, 1. Feb. 2017 (CET)
Bild:[[Benutzer:Jiaxiang Xia|Jiaxiang Xia]] ([[Benutzer Diskussion:Jiaxiang Xia|Diskussion]]) 11:07, 1. Nov. 2022 (CET)


=== Ausschalten des PCs ===
=== Ausschalten des PCs ===
 
Grundsätzlich wird der PC durch softwaretechnisches Herunterfahren ausgeschaltet.
Grundsätzlich wird der PC durch softwaretechnisches Herunterfahren des ausgeschaltet.


Im Notfall ist dies aber entweder durch Drücken des roten Kippschalters (Ein-/Ausschalter) des Powerpanels im Akkubetrieb oder durch Herausziehen des Netzteilsteckers im Netzbetrieb möglich.
Im Notfall ist dies aber entweder durch Drücken des roten Kippschalters (Ein-/Ausschalter) des Powerpanels im Akkubetrieb oder durch Herausziehen des Netzteilsteckers im Netzbetrieb möglich.
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=== Ansteuerung des Antrieb- und Servomotors einschalten ===
=== Ansteuerung des Antrieb- und Servomotors einschalten ===
 
Um mit dem Bordcomputer sowohl im Netz- als auch im Akku-Betrieb die Motoren ansteuern zu können, muss der silberne Kippschalter (versteckt hinter dem Powerpanel) in nachfolgender Abbildung in die rechte Stellung gestellt werden. Bei Linksstellung ist die Ansteuerung unterbrochen.
Um mit dem Bordcomputer sowohl im Netz- als auch im Akku-Betrieb die Motoren ansteuern zu können, muss der silberne Kippschalter (versteckt hinter dem Powerpanel) in nachfolgender Abbildung entweder in die rechte oder linke Stellung gestellt werden. Bei Mittelstellung ist die Ansteuerung unterbrochen.
 


[[Datei:Kippschalter_Motoransteuerung.png|400px|Bild fehlt noch: silberner Kippschalter hinter dem Panel]]
[[Datei:Kippschalter_Motoransteuerung.png|400px|Bild fehlt noch: silberner Kippschalter hinter dem Panel]]


Autor: [[Benutzer:Sascha Dienwiebel|Sascha Dienwiebel]] ([[Benutzer Diskussion:Sascha Dienwiebel|Diskussion]]) 14:03, 6. Feb. 2014 (CET)
Autor: [[Benutzer:Sascha Dienwiebel|Sascha Dienwiebel]] ([[Benutzer Diskussion:Sascha Dienwiebel|Diskussion]]) 14:03, 6. Feb. 2014 (CET)


== '''Sensoren''' ==
== Sensoren==


[[Bild:Seitenansicht Sensoren.JPG|800px|Seitenansicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren]]
[[Bild:Seitenansicht Sensoren.JPG|800px|Seitenansicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren]]


[[Bild:Draufsicht Sensoren.JPG|800px|Draufsicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren]]


[[Bild:Draufsicht Sensoren.JPG|800px|Draufsicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren]]
Stellen Sie sicher, dass der Infrarot Sensor nicht verdeckt ist, bevor Sie den Fahrzeug testen.


Autor: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]]) 12:12, 5. Feb. 2014 (CET)
Autor: [[Benutzer:Jiaxiang Xia|Jiaxiang Xia]] ([[Benutzer Diskussion:Jiaxiang Xia|Diskussion]]) 00:29, 2. Dez.2022 (CET)


=== Taster ===
=== Taster ===
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  |-
  |-
  |Grün
  |Grün
  |''PC hochfahren''
  |''Nicht mehr vorhanden''
  |-
  |-
  |}
  |}
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=== Infrarotsensoren ===
=== Infrarotsensoren ===


Der Infrarot Sensor dient der Positionserfassung bzw. Abstandsmessung von Objekten im Umfeld des Fahrzeuges. In Kombination mit dem Hall- und Gyro-Sensor werden die Infrarotsensoren für den Einparkalgorithmus verwendet. Erweiterte Informationen zum Einsatz und zur Funktion sind im Artikel [[Infrarotsensoren|Infrarotsensoren]] zu finden.
Die Infrarotsensoren  dienen der Positionserfassung bzw. Abstandsmessung von Objekten im Umfeld des Fahrzeuges. In Kombination mit dem Hall- und Gyro-Sensor werden die Infrarotsensoren für den Einparkalgorithmus verwendet. Erweiterte Informationen zum Einsatz und zur Funktion sind im Artikel [[Infrarotsensoren|Infrarotsensoren]] zu finden.
 
=== Hall Sensor ===
 
Der Hall-Sensor befindet sich am Antriebsmotor. Mithilfe des Hall-Sensors sollen die aktuelle Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die zurückgelegte Strecke bestimmt werden. Die Bestimmung der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung sind wesentliche Bestandteile des Regelkreises der Bahnplanung und Spurführung. Die Messung der zurückgelegten Strecke wird für die Bestimmung der Parklückengröße benötigt.
 
 
;Funktonsweise (Beispielhaft, siehe Update)
(erarbeitet von Daniel Klein, Carolo_Doku_2012.pdf)
 
Die Hallsensorik des Motors besteht aus drei um jeweils 120° (2/3 π) phasenverschobene Hallsensoren, die Rechtecksignale erzeugen, die jeweils für eine halbe Motorumdrehung anliegen. Pro Motorumdrehung gibt es also insgesamt sechs Flankenwechsel und anhand der Zustandsänderung ist die Drehrichtung bestimmbar. Zwischen zwei Flankenwechsel dreht sich der
Motor um den Winkel λ = 60° = 1/3 π. In Abbildung 1 wird dieser Zusammenhang visualisiert. Dabei wird deutlich, dass es insgesamt sechs gültige Signal–Pegel–Kombinationen, also sechs Zustände gibt.
 
[[Bild: Hall-Signal-Pegel.JPG|600px|thumb|Hall-Signal-Pegel]]
 
Die Getriebeübersetzung sorgt dafür, dass sich der Elektromotor viermal drehen muss um eine vollständige Radumdrehung zu erzeugen  (Ü=0.25). Die möglichen Signal–Kombinationen der Hall–Sensorik sind in der Abbildung [[:Bild:Hall-Signal-Pegel.JPG|Hall-Signal-Pegel]]  dargestellt. Dabei ist T<sub>F-F</sub> die vergangene Zeit zwischen zwei Flankenwechsel, in der sich der Motor um den Winkel λ dreht. In der aktuellen Implementierung
werden ADC–Eingänge der dSPACE–Karte verwendet um die Zustände zu erkennen. Dabei ist es bei digitalen Signalen (die Hall–Sensorik gibt wie aus der Abbildung [[:Bild:Hall-Signal-Pegel.JPG|Hall-Signal-Pegel]] ersichtlich V<sub>CC</sub>–kompatible Pegel aus: Physisch 5 V entspricht einer logischen eins, 0 V einer logischen Null) eigentlich sehr unüblich und in der Regel unpraktisch ADCs zu verwenden. Nicht nur weil es dann nötig ist, via Software die Pegelzustände zu erkennen.
Dies wird aktuell mit Relational Operators mit einem derzeit eher kritischen Schwellwert von 5 V durchgeführt. Typische Grenzen für solche Pegel sind ≥ 0, 7 V<sub>CC</sub> für logisch eins und ≤ 0, 2 V<sub>CC</sub> für logisch null, damit mögliche Spannungsoffsets nicht zu einer Fehl–Erkennung führen können.
 
Würden hier GPIOs als digitale Eingänge genutzt, lässt sich die Software seitige Erkennung sparen. Mithilfe der Combinatorial Logic werden die Zustände der drei Hall–Signale in Dezimalzahlen umgewandelt. Die insgesamt sechs möglichen Zustände sind in Abbildung 1 ebenfalls dargestellt. Daraus ergeben sich in einer uint8 Darstellung die Dezimalzahlen eins bis fünf. [KlCD12]
 
 
;Hardware-Anbindung
 
Die Hall-Sensoren des Antriebsmotors besitzen folgende Pins
{|border="1"
|Pin
|Farbe
|Signalname
|Bedeutung
|DS1104 Anschluss
|-
|1
|Schwarz
|GND
|Ground
|GND
|-
|2
|Orange
|Phase C
|Motorphase C
|IO8
|-
|3
|Weiß
|Phase B
|Motorphase B
|IO9
|-
|4
|Grün
|Phase A
|Motorphase A
|IO10
|-
|5
|NC
|Temp
|temp control, 10k Thermistor referenced to ground potential
|NC
|-
|6
|Schwarz
|Vcc
|5.0 volts +/- 10%
|5V
|}
 
Zusätzlich befinden sich an den DS1104 Anschlüssen IO17 und IO19 nach Kombi-Logikeingänge der Hallsensoren. Der aktuelle Pinbelegungsplan der DS1104 befindet sich unter …\SVN-Unterlagen\Dokumentation\Systemarchitektur\DS1104 - Adapterkabel – Pinbelegungsplan.xlsx
 
 
;Update!!!
Durch Austausch des Motors hat sich die Flankenanzahl verändert. Hierdurch passten die Messungen von Länge und Geschwindigkeit nicht mehr. Der neu verbaute Motor bietet zwei Flanken und nicht mehr sechs wie beim zuvor verbauten. Dies wurde bei der Berechnung der Übersetzung korrigiert. 
 
 
Autor: [[Benutzer:Julia Mueller|Julia Müller]] ([[Benutzer Diskussion:Julia Mueller|Diskussion]])  14:37, 3. Feb. 2014 (CET)
Update durch:[[Benutzer:Philipp Tewes|Philipp Tewes]] ([[Benutzer Diskussion:Philipp Tewes|Diskussion]]) 14:16, 1. Feb. 2017 (CET)
 


;Instandsetzung
=== Gierratensensor ===
Am 29.11.2019 musste eine Reparatur durchgeführt werden. Bei der Diagnose zu fehlehrhaften Werten für zurückgelegte Distanzen sind fehlende Signale zweier Hall-Sensoren aufgrund von Kabelbrüchen aufgefallen. Nach dem Austausch der betroffenen Leitungen konnte eine vollständige Funktionsfähigkeit festgestellt werden. Geschwindigkeits- und Wegberechnungen liefern wieder zuverlässige Ergebnisse.
Der Gierratensensor (oder auch Gyrosensor bzw. Drehratensensor) des Autonomen Fahrzeugs stellt unter anderem einen Teil der Einparksensorik dar, die Ermittlung der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgt über diesen. Weitere Informationen unter [[Gyrosensor (LPR510AL)|Gierratensensor]].
Des Weiteren traten danach weitere Fehler auf, die im behoben wurden


;Signalverteiler
=== Hall-Sensor ===
Zwischen dem ESC und den Motoren befindet sich ein Signalverteiler.
Dieser sendet die Signale der Hallsensoren weiter zur Adapterplatine.
Genaue Pinbelegung folgt.


Autoren: [[Benutzer:Steffen Topp|Steffen Topp]] ([[Benutzer Diskussion:Steffen Topp|Diskussion]]) und [[Benutzer:Michael Menke|Michael Menke]] ([[Benutzer Diskussion:Michael Menke|Diskussion]])
Der Hall-Sensor befindet sich am Antriebsmotor. Mithilfe des Hall-Sensors sollen die aktuelle Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die zurückgelegte Strecke bestimmt werden. Die Bestimmung der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung sind wesentliche Bestandteile des Regelkreises der Bahnplanung und Spurführung. Die Messung der zurückgelegten Strecke wird für die Bestimmung der Parklückengröße benötigt. Die weiteren Details der Hardware, sowie das physikalische Messprinzip sind in dem Artikel [[Hall-Sensor|Hall-Sensor]] beschrieben.


===Platine für die Verbindung zwischen der Fernbedienung den Aktoren und der D-Space Karte===
===Platine für die Verbindung zwischen der Fernbedienung den Aktoren und der D-Space Karte===
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=== Kamera ===
=== Kamera ===
Die Inbetriebnahme der Kamera wird im Artikel [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Inbetriebnahme_der_VRmagic_Kamera Inbetriebnahme der VRmagic Kamera] beschrieben.
Die Inbetriebnahme der Kamera wird im Artikel [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Inbetriebnahme_der_VRmagic_Kamera Inbetriebnahme der VRmagic Kamera] beschrieben. <br>
Der aktuelle Softwarestand der Kamera ist in folgendem Artikel beschrieben: '''[[OSE Softwareumgebung| OSE Softwareumgebung]]'''


== '''Fernbedienung''' ==
== Fernbedienung==


Bei der Fernbedienung handelt es sich um eine 2-Kanal-Fernsteueranlage. Die Fernsteueranlage besteht aus einem Empfänger und einem Sender, d.h. einer Fernbedienung. Mithilfe der Fernbedienung kann sowohl die Lenkung als auch der Fahrtenregler des Fahrzeugs gesteuert werden.
Bei der Fernbedienung handelt es sich um eine 2-Kanal-Fernsteueranlage. Die Fernsteueranlage besteht aus einem Empfänger und einem Sender, d.h. einer Fernbedienung. Mithilfe der Fernbedienung kann sowohl die Lenkung als auch der Fahrtenregler des Fahrzeugs gesteuert werden.
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Autor: [[Benutzer:Pascal Funke|Pascal Funke]] ([[Benutzer Diskussion:Pascal Funke|Diskussion]])  09:26, 4. Jan. 2019 (CET)
Autor: [[Benutzer:Pascal Funke|Pascal Funke]] ([[Benutzer Diskussion:Pascal Funke|Diskussion]])  09:26, 4. Jan. 2019 (CET)


== '''SoSe 2018''' ==
== Kosten==
Die Kosten des Projektes im Sommersemester 2018 werden im SVN gepflegt.
Die Kosten des Projektes im Sommersemester 2018 werden im SVN gepflegt.


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Update: [[Benutzer:David Reger|David Reger]] 12:45 Uhr, 16. April 2019
Update: [[Benutzer:David Reger|David Reger]] 12:45 Uhr, 16. April 2019


== '''Literatur''' ==
== Literatur==


[HeSch09] Hesse, Stefan; Schnell, Gerhard: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Auflage 4; Wiesbaden, 2009
[HeSch09] Hesse, Stefan; Schnell, Gerhard: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Auflage 4; Wiesbaden, 2009

Aktuelle Version vom 11. Januar 2024, 15:27 Uhr

Systemstruktur

Systemstruktur des Fahrzeugs


Konstruktion und Gesamtaufbau

Das Fahrzeug basiert auf einem normalen 1:10 RC-Fahrzeug der Firma LRP. Auf dessen Grundgerüst ist ein DS1104 R&D Controller Board der Firma DSpace installiert, mit welchem alle angebrachten Sensoren verbunden sind. Über einen VGA-Anschluss an der Front des Fahrzeugs hinter dem Laserscanner kann der Boardcomputer mit einem Monitor verbunden werden.

Fahrzeug, Bild: Julia Müller (Diskussion) 11:35, 5. Feb. 2014 (CET), aktualisiert durch Sascha Dienwiebel
Abbildung zeigt die Maße des Fahrzeugs und dessen maximalen Lenkeinschlag nach Komplettmontage. Autor: Sascha Dienwiebel (Diskussion) 14:06, 6. Feb. 2014 (CET)

Insgesamt besteht das Fahrzeug aus einzelnen Baugruppen, deren Grundlage jeweils eine gelaserte Aluminiumplatte bildet. Die allgemeine Grundlage bildet die Grundplatte, auf der das Mainboard und die weiteren Baugruppen befestigt ist. Die Grundplatte ist an dem Grundgerüst des gewöhnlichen RC-Fahrzeuggestells befestigt.

Am Heck des Fahrzeugs befindet sich die hintere Beleuchtungseinheit, sowie die Halterung der Powerpanel-Platine, die ebenfalls die Bedienelemente zur Inbetriebnahme des Fahrzeuges enthält. An der Front befindet sich eine weitere Beleuchtungseinheit. Oberhalb des Mainboards befindet sich die dSPACE DS1104, die mit der Hilfe eines Winkeladapters elektrisch mit dem Mainboard über die PCI-Schnittstelle verbunden ist. Oberhalb der DS1104 befindet sich eine Platte aus Acrylglas, die zum Schutz der DS1104 dient.

Mit der Hilfe der Adapterplatine, die sich unterhalb des Mainboards und der Grundplatte befindet, wird ein Großteil der Sensoren des Fahrzeuges an die DS1104 angeschlossen. Ebenfalls am Heck des Fahrzeuges befindet sich die erhöhte Befestigung der Kamera und die LED zur Signalisierung des RC-Modus. Die einzelnen Teilkomponenten befinden sich als 3D-Modell im SVN.

Die Halterung der DS1104 am Fahrzeug sichert die Hardware vollständig und zuverlässig. Mit Hilfe der Halterung, die durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren (3D-Drucker) erstellt wurde, wird die Zuverlässigkeit des AMR im Betrieb erhöht. Die entwickelte Halterung befindet sich als Teilkomponente und in einer Baugruppe im SVN. Das Modell sieht vor ebenfalls mittels CNC-Laser aus einem Aluminiumblech gefertigt zu werden.

Virtuelle Ansicht der gesamten Baugruppe, mit Blick auf die Befestigung der DS1104.
Fertiggestellte Halterung im eingebauten Zustand, mit Befestigung an der Acrylglasplatte und an der DS1104.

Die Halterung des Lüfters, der die DS1104 und das Mainboard kühlt, wurde ebenfalls mit dem Rapid-Prototyping-Verfahren erstellt und befindet sich ebenfalls als 3D-Modell in SVN.

Virtuelle Ansicht des Halters, erstellt mit der CAD-Software Solidworks.
An der Acrylglasplatte befestigte Halterung - Rückansicht.

Versorgung

Hier befinden sich Informationen zur Energieversorgung des Fahrzeugs. Sowohl den Aufbau des PowerPanels als auch eine Anleitung zum Aufladen.

PowerPanel SoSe 2020

PowerPanel SW 2019

Verkabelung

für die Infrarot Sensoren siehe Infrarot Sensor Hardware-Anbindung

für den Hall Sensor siehe Hall Sensor Hardware-Anbindung

für den Gyro Sensor siehe Gyro Sensor Hardware-Anbindung

für die Fernbedienung siehe Fernbedienung Hardware-Anbindung

für die Taster siehe Taster


Autor: Julia Müller (Diskussion) 07:51, 4. Feb. 2014 (CET)

Fahrzeug hoch-/runterfahren

Das allgemeine Inbetriebnahme-Dokument finden Sie unter: Inbetriebnahme_Tests.docx

Inbetriebnahme vor jedem Start

Bevor das Fahrzeug gestartet wird und die Akkus angeschlossen werden, müssen diese zunächst überprüft werden. Die Überprüfung der Akkus ist im Artikel Akkus messen und laden beschrieben.

Einschalten im Netzbetrieb

Nach anschließen des Netzteils läuft der Boardcomputer für ein paar Sekunden an und verweilt anschließend wieder im Modus "Aus". Neben dem Anschluss des Netzteils befindet sich ein kleiner schwarzer Taster. Dieser muss einmal kurz betätigt werden, um den Boardcomputer des Fahrzeugs zu starten.


loser Taster zum Einschalten des Fahrzeugs


Autor:Jiaxiang Xia (Diskussion) 15:45, 3. Dez.2022 (CET)

Bild:Jiaxiang Xia (Diskussion) 11:07, 1. Nov. 2022 (CET)

Einschalten im Akku-Betrieb

Um das Fahrzeug alleine über die Akkus zu versorgen, muss der rote Kippschalter am Panel eingeschaltet werden. Auch hier gilt im Anschluss das Betätigen des schwarzen Tasters, wie beim Einschalten im Netz-Betrieb.

Schalter zum Einschalten des Akku-Betriebs

Autor:Jiaxiang Xia (Diskussion) 15:45, 3. Dez.2022 (CET)

Bild:Jiaxiang Xia (Diskussion) 11:07, 1. Nov. 2022 (CET)

Ausschalten des PCs

Grundsätzlich wird der PC durch softwaretechnisches Herunterfahren ausgeschaltet.

Im Notfall ist dies aber entweder durch Drücken des roten Kippschalters (Ein-/Ausschalter) des Powerpanels im Akkubetrieb oder durch Herausziehen des Netzteilsteckers im Netzbetrieb möglich.

ACHTUNG!! Automatisches Herunterfahren des PCs im Akkubetrieb möglich, wenn Akkuspannung unter 13,1V fällt (Sicherheitsabschaltung/Unterspannungsschutz). Beim Arbeiten im Akkubetrieb sollte demnach auf die Spannung geachtet und zwischendurch oft gespeichert werden.


Autor: Sascha Dienwiebel (Diskussion) 16:46, 4. Feb. 2014 (CET)

Ansteuerung des Antrieb- und Servomotors einschalten

Um mit dem Bordcomputer sowohl im Netz- als auch im Akku-Betrieb die Motoren ansteuern zu können, muss der silberne Kippschalter (versteckt hinter dem Powerpanel) in nachfolgender Abbildung in die rechte Stellung gestellt werden. Bei Linksstellung ist die Ansteuerung unterbrochen.

Bild fehlt noch: silberner Kippschalter hinter dem Panel

Autor: Sascha Dienwiebel (Diskussion) 14:03, 6. Feb. 2014 (CET)

Sensoren

Seitenansicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren

Draufsicht Fahrzeug - Überblick über die Sensoren

Stellen Sie sicher, dass der Infrarot Sensor nicht verdeckt ist, bevor Sie den Fahrzeug testen.

Autor: Jiaxiang Xia (Diskussion) 00:29, 2. Dez.2022 (CET)

Taster

Die Taster an der Rückseite des Fahrzeugs dienen der Aktivierung der verschiedenen Algorithmen, d.h. Einparkalgorithmus oder Fahrt auf Rundkurs.


Taster am Power panel

Bild: Philipp Tewes (Diskussion) 13:58, 1. Feb. 2017 (CET)


Die Taster sind wie folgt belegt und mit der DS-Karte verbunden:

Taster Funktion DS1104-Anschluss
Weiß Kalibrierung des Gyrosensors IO14
Gelb Bahnspurführung Rundkurs ohne Hindernisse IO12
Blau Bahnspurführung Rundkurs mit Hindernissen IO13
Rot Einparkalgorithmus starten IO11
Grün Nicht mehr vorhanden

Der aktuelle Pinbelegungsplan der DS1104 befindet sich unter SVN Unterlagen\Dokumentation\Systemarchitektur\DS1104 - Adapterkabel – Pinbelegungsplan.xlsx


Die Implementierung der Taster in das Simulinkmodell ist unter "Einlesen der Taster" erklärt.


Autoren:

Julia Müller (Diskussion) 10:22, 4. Feb. 2014 (CET)

Update: Vincent Holthaus 13:44 Uhr, 22. Nov. 2019 (CET)

Sascha Dienwiebel (Diskussion) 12:56, 4. Feb. 2014 (CET)

Infrarotsensoren

Die Infrarotsensoren dienen der Positionserfassung bzw. Abstandsmessung von Objekten im Umfeld des Fahrzeuges. In Kombination mit dem Hall- und Gyro-Sensor werden die Infrarotsensoren für den Einparkalgorithmus verwendet. Erweiterte Informationen zum Einsatz und zur Funktion sind im Artikel Infrarotsensoren zu finden.

Gierratensensor

Der Gierratensensor (oder auch Gyrosensor bzw. Drehratensensor) des Autonomen Fahrzeugs stellt unter anderem einen Teil der Einparksensorik dar, die Ermittlung der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgt über diesen. Weitere Informationen unter Gierratensensor.

Hall-Sensor

Der Hall-Sensor befindet sich am Antriebsmotor. Mithilfe des Hall-Sensors sollen die aktuelle Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die zurückgelegte Strecke bestimmt werden. Die Bestimmung der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung sind wesentliche Bestandteile des Regelkreises der Bahnplanung und Spurführung. Die Messung der zurückgelegten Strecke wird für die Bestimmung der Parklückengröße benötigt. Die weiteren Details der Hardware, sowie das physikalische Messprinzip sind in dem Artikel Hall-Sensor beschrieben.

Platine für die Verbindung zwischen der Fernbedienung den Aktoren und der D-Space Karte

In diesem Kapitel wird die Platine beschrieben, die die D-Space Karte mit der Hardware des RC-Autos verbindet. In der unten stehenden Abbildung ist der Schaltplan der Platine zu sehen. Die Stecker "ST/TH in" kommen von dem RC Empfänger. Die Stecker für "ST/TH out" verbinden den Servo und den Antriebsmotor mit der D-Space Karte.


Autor[Benutzer:Timo Schmidt| Timo Schmidt]

Laser Scanner

Es ist der LIDAR Sensor URG-04LX-UG01 der Firma HOKUYU verbaut, der einen Laserstrahl im Infrarotbereich (785nm) aussendet. Grundsätzlich ist der Sensor dazu geeignet, um die Distanz und den Winkel zu einem Objekt zu messen. LIDAR Sensoren spielen eine zentrale Rolle auf dem Weg zum automatisierten Fahren. Als markantes Merkmal sind die ersten selbstfahrenden Fahrzeuge von Google beispielsweise mit einem LIDAR Sensor auf dem Dach ausgestattet, die eine Rundumsicht ermöglichen.

Funktionsweise

Um nicht nur einen einzelnen Punkt vor dem Fahrzeug zu erfassen, wird der Laserstrahl durch einen drehbaren Spiegel nach links und rechts abgelenkt. Dadurch wird ein Winkelbereich von 240° bei einer Winkelauflösung von 0.36° erfasst. Die Messung der Distanz erfolgt bei diesem Sensor nicht nach dem Time of Flight Prinzip, sondern wird durch die Phasenverschiebung des zurückreflektierten Sensorstrahls errechnet. Aus den so gewonnenen Polarkoordinaten kann die Objekt-Position in kartesischen Koordinaten errechnet werden.

Der Sensor wird über USB mit dem PC verbunden und kann durch eine mitgelieferte API über C/C++ angesprochen werden.

Autor: Stephan Maier (Diskussion) 09:01, 12. Juli. 2016 (CET)

Kamera

Die Inbetriebnahme der Kamera wird im Artikel Inbetriebnahme der VRmagic Kamera beschrieben.
Der aktuelle Softwarestand der Kamera ist in folgendem Artikel beschrieben: OSE Softwareumgebung

Fernbedienung

Bei der Fernbedienung handelt es sich um eine 2-Kanal-Fernsteueranlage. Die Fernsteueranlage besteht aus einem Empfänger und einem Sender, d.h. einer Fernbedienung. Mithilfe der Fernbedienung kann sowohl die Lenkung als auch der Fahrtenregler des Fahrzeugs gesteuert werden.

Die Fernbedienung wird benötigt um das Fahrezeug einsatzfähig zu machen. Erst durch Einschalten der Fernbedienung kann das Fahrzeug autonom fahren. Vor dem ersten Start muss die Fernbedienung kalibriert werden (siehe SVN). Nach erfolgreicher Kalibrierung ist die blau blinkende LED erloschen und das Fahrzeug kann autonom fahren. Der Eingriff, also die Betätigung der Fernbedienung, unterbricht das autonome Fahren und darf in Notsituationen eingesetzt werden. Eine Notsituation ist immer dann vorhanden, wenn das Fahrzeug die geforderte Aufgabe nicht mehr erfüllt. Über den RC-Modus kann das Fahrzeug dann angehalten und verfahren werden. Ein Eingriff ist erfolgt, sobald der Gas-/Bremshebel oder das Drehrad der Lenkung betätigt wird. Der Eingriff muss über die blau blinkende LED am höchsten Punkt des Fahrzeugs signalisiert werden.

Funktionsweise

Die Fernbedienung überträgt zwei Signale. Ein Signal liefert die Informationen über den Lenkwinkel und das zweite Signal liefert die Informationen für das Gas- und Bremsverhalten. Gesendet werden PWM-Signale. Die Übertragung erfolgt durch Quarze mit der gleichen Frequenz, die sich im Sender und Empfänger befinden. Die Fernbedienung verfügt neben dem Drehrad für die Lenkung und dem Gas-/Bremshebel über weitere Schalter und Drehräder. Diese dienen verschiedenen Einstellungen an der Fernbedienung. Beispielsweise kann mithilfe von Trimmreglern die Neutralstellung der Lenkung und des Antriebs eingestellt werden. Details zu den Einstellungen und Funktionen sind in der Bedienungsanleitung zu finden. Diese ist im SVN abgelegt. Um den RC-Modus zum ersten Mal lauffähig zu machen muss die Anleitung im SVN beachtet werden (Link). Nach aktuellem Stand ist die Fernbedienung korrekt kalibriert und einsatzbereit. Über die ControlDesk Oberfläche kann der RC-Modus getestet werden. Das Simulink-Online-Modell muss, der Anleitung entsprechend, verändert werden. Nach der Kompilierung und der erfolgreichen Übertragung auf die dSpace Karte, kann der RC-Modus vollständig genutzt werden.


Hardware-Anbindung

Der Empfänger ist mit der DS1104 Karte verbunden. Laut aktuellem Pinbelegungsplan der DS1104 (Pinbelegungsplan) ist der Empfänger wie folgt angeschlossen:

Sender-Anschluss Kabelfarbe DS1104 Anschluss
RC-In Signal FR orange SCAP2
RC-In Signal LS orange SCAP1
RC-Out Signal LS orange ST2PWM
RC-Out Signal FR orange SPWM7

Wobei LS für Lenk-Servo uns FR für Fahrtenregler steht.


Autor: Pascal Funke (Diskussion) 09:26, 4. Jan. 2019 (CET)

Kosten

Die Kosten des Projektes im Sommersemester 2018 werden im SVN gepflegt.

SVN: Kostenübersicht


Autor: Steffen Topp (Diskussion)

Fahrzeug Abmessungen

Um mit dem Fahrzeug am Carolo Cup teilnehmen zu können müssen die Wettkampfregeln eingehalten werden. Unter anderem sind in diesen Regeln auch die Abmessungen des Fahrzeugs vorgeschrieben diese finden sich auch im Lastenheft unter dem Requirement REQ10.2030 wieder. Momentan hält das autonome Fahrzeug alle Anforderungen bis auf die maximale Fahrzeughöhe ein . Dieser müsste gekürzt werden, um die 300 mm Marke zu unterschreiten.

Da eine Version 2.0 des Carolo Cup Fahrzeugs in Arbeit ist, und dieses alle Vorgaben nach REQ10.2030 erfüllt, werden keine weiteren Veränderungen am alten Fahrzeug vorgenommen.



Eigenschaft Vorgabe nach REQ10.2030 Gemessener Wert am Fahrzeug
Radstand > 200 mm 264 mm
Spurweite > 160 mm 164 mm
Fahrzeughöhe < 300 mm 321 mm

Autor: John Kneib (Diskussion)
Update: David Reger 12:45 Uhr, 16. April 2019

Literatur

[HeSch09] Hesse, Stefan; Schnell, Gerhard: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Auflage 4; Wiesbaden, 2009

[KlCD12] Klein, Daniel; Carolo_Doku_2012: Die Hallsensorik, S.174 ff., Lippstadt, 2012



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