ia-linefollower

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ia-linefollower [2024/10/07 09:56] – [Worum geht es überhaupt?] beckmanfia-linefollower [2025/12/02 13:00] (current) – [Fahrtests und Messung mit Tracker] add csvplot beckmanf
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 ===== Interdisziplinäres Arbeiten - Linefollower ===== ===== Interdisziplinäres Arbeiten - Linefollower =====
  
-==== Worum geht es überhaupt? ====+{{ ::ialinefollower-ki.png | ia-linefollower }} 
 +Abb. 1: Der beste Linefollower der Fakultät Elektrotechnik.
  
-Ein Linefollower ist ein Fahrzeug, das einer Linie auf dem Boden folgen kann. Etwas ähnliches ist ein Labyrinthwettbewerb, bei dem ein Fahrzeug einen Weg durch ein Labyrinth (engl.: Maze) finden muss. Für beides werden nationale und internationale Wettbewerbe veranstaltet. Die Fahrzeug sind ähnlich. Ein gute Übersicht gibt es hier:+==== Worum geht es? ==== 
 + 
 +Ein Linefollower ist ein Fahrzeug, das einer Linie auf dem Boden folgen kann (siehe Abbildung 1). Ähnlich ist ein Fahrzeug, das einen Weg durch ein Labyrinth (engl.: Maze) finden muss. Für beides werden nationale und internationale Wettbewerbe veranstaltet. Die Fahrzeuge sind ähnlich. Ein gute Übersicht gibt es hier:
  
   * [[https://ukmars.org/contests/line-follower|UKMARS: Line Follower]]   * [[https://ukmars.org/contests/line-follower|UKMARS: Line Follower]]
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   * Mathematik für die Modellierung   * Mathematik für die Modellierung
  
-immer im Hinblick auf den Linefollower betrachten.+immer im Hinblick auf den Linefollower betrachten. Im [[https://moodle.hs-augsburg.de/course/view.php?id=8712|Moodlekurs Interdisziplinäres Arbeiten für EIT]] finden sie weitere Informationen.
  
-{{ :ialf-onshape.jpg |}} +{{ :ialf-onshape.jpg | ialf Linefollower in Onshape }} 
-Abb. 1: Bildschirmfoto vom Ialf Linefollower in der Onshape CAD Software+Abb. 2: Bildschirmfoto vom Ialf Linefollower in der Onshape CAD Software
  
-In Abbildung 1 ist ein Bildschirmfoto vom Linefollower in der Onshape CAD Software dargestellt. Man kann dort die verschiedenen Komponenten erkennen.+In Abbildung 2 ist ein Bildschirmfoto vom Linefollower in der Onshape CAD Software dargestellt. Man kann dort die verschiedenen Komponenten erkennen.
  
-  * Motormount links/rechts mit Motor, Getriebe, Felge und Reifen +  * Getriebemotor links/rechts mit Motor, Getriebe, Felge und Reifen 
-  * Racershieldplatine mit Raspberry Pi Pico 2040, Seeed Grove Steckern und Motortreiber+  * Racershieldplatine mit Raspberry Pi Pico, Seeed Grove Steckern und Motortreiber
   * Batteriesystem mit vier AAA Zellen   * Batteriesystem mit vier AAA Zellen
-  * Seeed optischer Sensor +  * ialightsens optischer Sensor, ialed weiße LED 
-  * Platte als Chassis +  * iagabel Gabellichtschranken für Encoderräder (hinten, nicht zu sehen...) 
- +  * Bodenplatte für die Aufnahme der Motoren, der Batterien und der Sensorik 
-Die meisten Komponenten bis auf die Akkus und die Chassisplatte sind als [[ia-bausatz|Bausatz]] zusammengestellt.+  * Dachplatte und Staenderplatten für die Aufnahme des Racershields 
 +  * Motorhalterungen für die Befestigung der Motoren an der Bodenplatte 
 +  * Fussplatte und Fussfrontplatte als Stütze
  
 +Auf OnShape kann man das [[https://cad.onshape.com/documents/2e6bf6202a96f51fcad92a2f/w/f242cc4d13d550fcef7fdc72/e/30958b265bcd7408252e4045?renderMode=0&uiState=68d280a7296f71f52b521f66|IA-Linefollower Design in 3D]] anschauen. Die meisten Komponenten bis auf die Akkus und die Platten sind als [[ia-bausatz|Bausatz]] zusammengestellt.
  
 ==== Mechanisches Design ==== ==== Mechanisches Design ====
  
-Das mechanische Design vom  [[https://cad.onshape.com/documents/2e6bf6202a96f51fcad92a2f/w/f242cc4d13d550fcef7fdc72/e/d6d4e6d0d9e31a4b710c3f23|IA-Linefollower]] wird mit Onshape gemacht. Die meisten Teile sind gekauft. Die Motorhalterung wird mit 3D Druck gefertigt und das Chassis wird aus 3mm Sperrholzplatten mit dem Lasercutter geschnitten und dann zusammengesteckt. Die Liste mit den Komponenten als Bill of Material (BOM) ist unten dargestellt.+Das mechanische Design vom  [[https://cad.onshape.com/documents/2e6bf6202a96f51fcad92a2f/w/f242cc4d13d550fcef7fdc72/e/30958b265bcd7408252e4045?renderMode=0&uiState=68d27959296f71f52b51b02c|IA-Linefollower]] wird mit OnShape auf Basis von 3mm Finnpappe gemacht. Die Finnpappe wird nach ihren Entwürfen mit einem Lasercutter geschnitten. Sie können die Teile dann zusammenstecken und die Platinen aufschrauben. Im IA-Linefollower Onshape Projekt sind auch die mechanischen Modelle von den Motoren und den Platinen. Damit kann man in der CAD Software überprüfen ob die Teile zusammenpassen.
  
-=== Onshape ===+=== OnShape ===
  
-[[https://www.onshape.com/de/|Onshape]] ist ein CAD Werkzeug für mechanisches Design, das direkt im Browser läuft. Man muss keine Software auf dem eigenen Rechner installieren. Dazu die [[ia-onshape|Einführung Onshape]].+[[https://www.onshape.com/de/|OnShape]] ist ein CAD Werkzeug für mechanisches Design, das direkt im Browser läuft. Man muss keine Software auf dem eigenen Rechner installieren. Dazu gibt es die  
 + 
 +  * [[ia-onshape|Einführung Onshape mit Mechanikhinweisen]]. 
 + 
 +Mit dem OnShapetool werden die Fertigungsdaten für den Lasercutter generiert.
  
 === BOM Mechanik === === BOM Mechanik ===
 +
 +Die meisten Teile sind in einem Bausatz zusammengestellt. Sie benötigen noch vier AAA Akkus, die sie optional bei uns kaufen können. Die Finnpappe für die Platten wird von uns gestellt.
  
 ^Anzahl ^Name ^Link ^Herstellernummer ^ ^Anzahl ^Name ^Link ^Herstellernummer ^
-| 2  | Motor FA-130RA                  | [[https://www.opitec.de/werkpackungen/karton-papier/zubehoer----/motor-fa-130ra.html|https://opitec.de]]    | 209644 | +| 1  | Bausatz IA Linefollower | [[ia-bausatz|IA Bausatz]]    | - | 
-| 2  | Stahlachse 3 x 25 mm          | https://slotbox.de    | 2003730251 | +| 1  | 3mm Finnpappe für Lasercut | [[https://www.architekturbedarf.de/pappe-+-papier/finnpappen/finnpappe-500-x-700-x-30-mm|https://architekturbedarf.de]]    | 332-330030 |
-| 4  | Kugellager 3x6mm mit Flansch  | https://slotbox.de    | 200600101  | +
-| 2  | 3mm Lochfelge I-Fl/16x17x15mm | https://slotbox.de    | 2008171514 | +
-| 2  | Reifen Moosgummit m-hart 15,5 x 26 mm | https://slotbox.de    | 2010016268 | +
-| 2  | Spurzahnrad 42 Zähne für 3mm Welle | https://slotbox.de    | 20250042 | +
-| 2  | Motorritzel Messing 10 Zähne | https://slotbox.de    | 202503102 | +
-| 2  | Stellring für 3mm Welle | [[https://www.conrad.de/de/p/famotec-stellring-sortiment-passend-fuer-welle-details-3-mm-m3-10-st-2106636.html|https://conrad.de]]    | 2106636-62 | +
-| 1  | Batteriehalter 4xAAA | [[https://www.conrad.de/de/p/velleman-bh443d-batteriehalter-4x-micro-aaa-loetanschluss-l-x-b-x-h-53-x-27-x-25-mm-1713843.html|https://conrad.de]]    | 1713843 | +
-| 1  | Grove Light Sensor v1.2 | [[https://www.seeedstudio.com/Grove-Light-Sensor-v1-2-LS06-S-phototransistor.html|https://seeedstudio.com]]    | 101020132 | +
-| 1  | Grove White LED | [[https://www.seeedstudio.com/Grove-White-LED.html|https://seeedstudio.com]]    | 104030009 | +
-| 1  | Grove Line Finder v1.1 | [[https://www.seeedstudio.com/Grove-Line-Finder-v1-1.html|https://seeedstudio.com]]    | 101020172 | +
-| 3  | JST-PH 2 Pin Power Connector | [[https://www.seeedstudio.com/JST-2-Pin-power-connector-p-649.html|https://seeedstudio.com]]    | 321050009 | +
-| 1  | Racershield - Platine Grove Motortreiber für Pi Pico | https://github.com/fredowski/ialf    | - | +
-| 1  | Raspberry Pi Pico H | [[https://www.reichelt.de/raspberry-pi-pico-rp2040-cortex-m0-microusb-header-rasp-pi-pico-h-p305824.html|https://reichelt.de]] | 5056561803180 | +
-| 1  | 3mm Sperrholzplatte für Lasercut | [[https://shop.sperrholzshop.de/cgi-bin/sv1/shops/s000778/index.pl?aktion=artikel&ps=6618&subid=6626|https://sperrholzshop.de]]    | 035 |+
 | 4  | Akkus AAA Eneloop | [[https://www.conrad.de/de/p/eneloop-eneloop-hr03-micro-aaa-akku-nimh-800-mah-1-2-v-4-st-2589498.html|https://conrad.de]]    | 2589498  | | 4  | Akkus AAA Eneloop | [[https://www.conrad.de/de/p/eneloop-eneloop-hr03-micro-aaa-akku-nimh-800-mah-1-2-v-4-st-2589498.html|https://conrad.de]]    | 2589498  |
  
-Die Racershieldplatine wird für das Projekt gefertigt.+=== Werkzeugkasten ===
  
-==== Elektrisches Design ====+Für den Zusammenbau des Bausatzes werden einige Werkzeuge benötigt. Dafür haben wir den [[ia-werkzeugkasten|IA-Werkzeugkasten]]. Jede Gruppe bekommt am Anfang des Semesters einen Werkzeugkasten. Sie müssen den Werkzeugkasten am Ende des Semesters wieder abgeben.
  
-Die Racershieldplatine ist mit KiCad entworfen und wird bei JLCPCB gefertigt. Die Designdaten sind auf [[https://github.com/fredowski/ialf|github]]. Dort findet sich auch die [[https://github.com/fredowski/ialf/blob/main/production/jlcpcb-v1-1/racershield-bom-jlcpcb-v1-1.xlsx|BOM]] für die Platine.+==== Elektrisches Design ====
  
-Das [[ia-racershield|Racershield]] hat die folgenden Komponenten:+Wir haben für den Linefollower vier Platinen entworfen. Alle Platinen sind kompatibel zum [[https://wiki.seeedstudio.com/Grove_System|Steckersystem Seeed Grove]]. Dazu wird noch ein Raspberry Pi Pico verwendet, der auf die Racershield Platine aufgesteckt wird. Alle Platinen wurden mit KiCad entworfen und bei JLCPCB gefertigt. Die Designdaten sind auf [[https://github.com/fredowski/ialf|github im ialf Projekt]]. Die Platinen sind
  
-  * Steckplatz für Raspberry Pi Pico Mikrocontrollerboard +  * [[ia-racershield|IA - Racershield]]: Steckplatz für Raspberry Pi Pico, zehn Seeed Grove Stecker, Motorcontroller 
-  * Zehn Seeed Grove Stecker zum Anschluss von Seeed Grove Komponenten (Lichtsensoren, LEDs u.s.w.) +  * [[ia-ialed|ialed Weiße LED]]: Eine weiße LED mit Seeed Grove Stecker 
-  * Einen Motorcontroller für den Antrieb von zwei Motoren +  * [[ia-lightsens|ialightsens Lichtsensor]]: Ein Phototransistor als Lichtsensor 
-  * Eine Schutzschaltung gegen Verpolung zum Anschluss der Batterien+  * [[ia-iagabel|iagabel Infrarot Gabellichtschranke]]: Eine Gabellichtschranke zum Lesen des Encoderrads
  
 Die Firma Seeed Technology stellt eine Vielzahl von Sensoren und anderen Komponenten her, die alle mit dem gleichen [[https://wiki.seeedstudio.com/Grove_System|Steckersystem Seeed Grove]] ausgestattet sind. Diese Sensoren kann man so mit verschiedenen Mikrocontrollertypen verbinden. Wir verwenden das System hier auch. Die Firma Seeed Technology stellt eine Vielzahl von Sensoren und anderen Komponenten her, die alle mit dem gleichen [[https://wiki.seeedstudio.com/Grove_System|Steckersystem Seeed Grove]] ausgestattet sind. Diese Sensoren kann man so mit verschiedenen Mikrocontrollertypen verbinden. Wir verwenden das System hier auch.
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 ==== Programmierung mit Raspberry Pi Pico und Micropython ==== ==== Programmierung mit Raspberry Pi Pico und Micropython ====
  
-Der Linefollower wird mit einem Raspberry Pi Pico Mikrocontrollerboard gesteuert. Wir programmieren den Mikrocontroller mit der Programmiersprache Mikropython. Es gibt dazu eine [[ia-programming-gs|Einführung]].+Der Linefollower wird mit einem Raspberry Pi Pico Mikrocontrollerboard gesteuert. Wir programmieren den Mikrocontroller mit der Programmiersprache Mikropython. Es gibt dazu eine  
 + 
 +  * [[ia-programming-gs|Einführung in Raspberry Pi Programmierung]]. 
 + 
 +==== Fahrtests und Messung  ==== 
 + 
 +Wenn der Motor läuft kann man die Geschwindigkeit mit einer Videoanalyse mit Tracker vermessen. Dazu: 
 + 
 +  * [[ia-mechanik-tracker|Geschwindigkeitsanalyse mit Tracker]] 
 + 
 +Wenn Logdaten im CSV Format vom Linefollower vorliegen, dann kann man die Daten hier plotten: 
 + 
 +  * [[https://www.tha.de/homes/beckmanf/lfplot/|Plot von CSV Logdaten]] 
 + 
 +Annahme: time in us, RadCnt Links, RadCnt rechts, lsscale, vl, vr, integr 
 + 
 +==== Ergebnisse ==== 
 + 
 +  * [[ia-results|Ergebnisse]]
  
  • ia-linefollower.1728287766.txt.gz
  • Last modified: 2024/10/07 09:56
  • by beckmanf