Abstandsmessung mit Ultrasonic HC-SR04 oder VL53L1X

Hallo zusammen,

ich habe eine Trainingshilfe für Bowler im Internet gefunden, die ich sehr interessant von der technischen Umsetzung finde. Mit dem Gerät kann man die Querposition einer Bowlingkugel auf der Bahn anzeigen. Veranschaulicht wird das durch folgendes Video Link

Nach Recherchen habe ich festgestellt, dass hier wahrscheinlich ein HC-SR04 Distanzsensor eingesetzt wird.

Für ein solches Projekt stellt sich mir jetzt zu Anfang die Frage, wie eine solche Abstandsmessung eines sich bewegenden gewölbten Objekts mit entsprechender Genauigkeit mit einem HC-SR04 oder einem VL53L1X in Verbindung mit einem Arduino verwirklicht werden kann.
Zur Information: die Geschwindigkeit einer Kugel beträgt etwa 10-35 km/h, die Messdistanz liegt etwa zwischen 15-100 cm.

Ich würde mich über Denkanstösse zur Verwirklichung dieser Messung freuen! Vielleicht habt ihr da Ideen?

Hoppala - die wollen da $599 für eine Box haben.
Aber wenn man sich das Setup-Video mal ansieht: Da hat einer mitgedacht (auch an Linkshänder).

Denkanstoß (ohne den Sensor zu kennen):
Wahrscheinlich empfiehlt sich eine kontinierliche Messung (so oft und schnell es hintereinander geht). Wenn sich der Meßwert signifikant ändert (Ball kommt) Aufzeichnung starten und stoppen wenn der Abstand wieder "unmöglich" wird (Ball ist durch). Dann Raussuchen des Minimalwertes (beim Rechtshänder-Betrieb). Zum Anzeigen und Löschen ist genug Zeit während die Pins fallen und die Maschine arbeitet.

Guter Ansatz, die Messfrequenz der genannten Sensoren liegt jedoch bei max. 50Hz. Da frag ich mich, ob bei einer Dauermessung genau dann eine Messung stattfindet, wenn die Distanz am kürzesten ist, heißt der Ball sich gerade mittig neben dem Sensor befindet. Bei der Geschwindigkeit, mit der der Ball am Sensor vorbeirollt, sehe ich die Chance einer genauen Messung eher gering.

Ich dachte eher daran, die Messung explizit an einer speziellen Stelle auszulösen, nur wie ohne Einsatz einer Lichtschranke?
So wie das Gerät vorgestellt wird, gibt es da sicherlich keinen speziellen Auslöser für die Messung.

Du hast wohl recht was die genaue Messung angeht.

Mal schnell nachgerechnet für 50Hz:
Powerbowler: 35km/h --> 9.7m/s --> 19cm Weg pro Messung
Normalbowler: 10km/h --> 2.8m/s --> 5.5cm/Messung

Das ist bei knapp 22cm Balldurchmesser zu wenig um exakt zu treffen. Aber man kann zwei bis vier Messungen mit Ball vor der Linse erwarten. Da die Dinger ja rund sind, kann man vielleicht einen Kreis dawzischen interpolieren und so den Abstand bestimmen.

wno158:
Da die Dinger ja rund sind, kann man vielleicht einen Kreis dawzischen interpolieren und so den Abstand bestimmen.

Wie müsste ich mir das vorstellen?

Hi

Wäre Lidar eine Idee?
VL53L0x,PDF
Finde auf die Schnelle aber keine Maximal-Abtastrate oder so was.

MfG

Mit dem Kreis war ich leider auf dem Holzweg. Am Ende sieht ein einzelner Sensor ja eine Ellipse - und dann braucht man irgendwie doch die Geschwindigkeit.

postmaster-ino:
Hi

Wäre Lidar eine Idee?
VL53L0x,PDF
Finde auf die Schnelle aber keine Maximal-Abtastrate oder so was.

MfG

Ich habe das schnellere Nachfolgemodell VL53L1X hier. Macht aber ebenfalls nur 50Hz Messungen.

Nachdem ein kleiner Testaufbau mit dem HC-SR04 oder dem VL53L1X sehr simpel realisiert werden kann und ich beide Sensoren hier habe, werde ich mal praktische Tests durchführen. Meine angesetzte max. Geschwindigkeit des Balles mit 35 km/h kommt ja nur sehr selten vor. Realistisch sind 20-25km/h. Da interessieren mich mal reale Testergebnisse.

Es gibt natürlich schnelle, millimetergenaue Lasersensoren, die aber im Preis bei etwa 350-600 Euro liegen und für einen solchen Einsatzzweck indiskutabel sind.

Hi

Habe jetzt erst im Betreff den schon erwähnten VL53L1x gesehen, dann Deinen Text nur grob überflogen und beim Versuch, das Wichtigste zu extrahieren war ich wohl nicht sonderlich erfolgreich :confused:
Naja - immerhin hat's das PDF hier hin geschafft (aus dem Titel wäre ja entnehmbar, daß Du Das schon probiert hast).

Danke für die Mess-Geschwindigkeit.

MfG

wno158:
Mit dem Kreis war ich leider auf dem Holzweg. Am Ende sieht ein einzelner Sensor ja eine Ellipse - und dann braucht man irgendwie doch die Geschwindigkeit.

Wieso? Ich glaube das funktioniert, bei mindestens drei Messungen allerdings. Der Durchmesser ist immer gleich, auf der nicht gemessenen Achse kann man also stauchen bis ein Kreis mit richtigem Durchmesser passt. Umsetzung auf Arduino allerdings, da hab ich grad keine Idee...

Mahimus:
...bei mindestens drei Messungen allerdings. Der Durchmesser ist immer gleich, auf der nicht gemessenen Achse kann man also stauchen bis ein Kreis mit richtigem Durchmesser passt.

Hmm - vermutlich ja. Müsste ich mal eine Zeitreise 40 Jahre zurück machen und die Geometriekenntnisse auffrischen. Das mit den drei Messungen könnte ein Problem werden - dr_nobody kann ja am Ende nicht auf das Display schreiben "bitte langsamer anwerfen" :slight_smile:

Bin sehr auf die ersten Messergebnisse gespannt; das ist eine interessante Anwendung!

Gruß Walter
(der das Bowlen vor Jahren aufgegeben hat)

Wenn man den Durchmesser vorgibt reichen auch zwei Messpunkte fällt mir gerade auf.