Sensoren in Objektiven und Kameras

[wilsberg]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Es ist tatsächlich genauso. Die Drehung um den Gravitationsvektor kann der 3achsige G-Sensor nicht erkennen.

Vielleicht ist mit Mathematik einfacher ausgedrückt:
Es wird ein (dreidimensionaler) Vektor gemessen und ein Vektor reicht nicht um einen dreidimensionalen Raum aufzuspannen. Mit einem zweiten, linear unabhängigen Vektor lässt sich eine Ebene bilden und zusammen mit der Normalen der Ebene hat man dann eine dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem.
Damit kann man dann die Lage eines 3D-Handy-Koordinatensystems gegenüber dem Erdkoordinatensystem bestimmen.

Das ist doch mal ein guter Ansatz: ein Vektor wird in der 1Dx errechnet, der andere im Objektiv, dann hätte man ja die Ebene.

 

[RSM]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Das hilft dir nicht zur Lagebestimmung.

Da liegt der Denkfehler. In der Kamera interessiert mich nicht die absolute Lage, sondern eine über einige Sekunden driftfreie Lageänderung. Die beim Kalibrieren ermittelten Integrationskonstanten exisitieren in der Formal gar nicht.

 

[pspilot]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Es ist tatsächlich genauso. Die Drehung um den Gravitationsvektor kann der 3achsige G-Sensor nicht erkennen.

Nee, sorry, das ist definitiv falsch. Eine der 3 Achsen steht doch senkrecht zum Gravitationsvektor und bekommt die vollen Werte mit. Deshalb IST das Teil doch 3-achsig. Oder anders ausgedrückt: du kannst einen 3-achsigen G-Sensor halten wie du willst, er wird jede Drehung mitbekommen. Das einzige, was er wirklich nicht 'sieht', ist eine Verschiebung entlang des G-Vektors. Aber das wäre ja die absolute Position im Raum, die kann kein Sensor erschließen. Vielleicht reden wir deshalb aneinander vorbei?

Damit kann man dann die Lage eines 3D-Handy-Koordinatensystems gegenüber dem Erdkoordinatensystem bestimmen.

Genau - was genau soll dann nicht gehen ... ich versteh grad gar nicht mehr, ob wir uns verstehen .

Da liegt der Denkfehler. In der Kamera interessiert mich nicht die absolute Lage, sondern eine über einige Sekunden driftfreie Lageänderung.

So ist es. Und nochmal: selbst die beiden Sensoren (Objektiv UND Kamera) sind unnötig. Nochmal ganz einfach: Wenn ich die Kamera irgendwie halte und jetzt die 3 Messwerte der 3 Achsen 'notiere', kann ich die Kamera um keine Achse drehen, ohne dass sich mindestens ein oder mehrere dieser Werte verändert. Es gibt keine Drehung, die 'unbemerkt' bleibt.

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Nee, sorry, das ist definitiv falsch.

Wir haben in einem Team an der Universität eine der ersten Strapdown-IMU gebaut. Die verwendete Gyrosensoren, die damals zum "entwackeln von Video" verkauft wurden.
Lösungen am Markt (die nicht im Bereich von $50.000 und mehr lagen) waren damals noch nicht zu haben.
Gut, heute ist sowas in jedem Handy.
Wir haben damals natürlich auch die notwendigen Algorithmen für die komplette Lagebestimmung und auch Magnetfeldkalibration entwickelt.
Daher weiß ich schon wovon ich rede.

Später haben wir dann auch fertige Hardware-Lösungen verwendet. Preiswerte von Microstrain oder auch (dann wieder im $xx.xxx Bereich von Honeywell). Aber weiterhin haben wir unsere Algorithmen verwendet.

Hier eine ca. 13 Jahre alte Seite zu Thema (die Uni ist verlässlich):
http://user.cs.tu-berlin.de/~remuss/marvin_imu.html
Nicht schlagen bitte, die beschreibt den allerersten Schuss, der übrigens sehr lange benutzt wurde und besser war als die spätere Microstrain Lösung:
http://pdv.cs.tu-berlin.de/MARVIN/mark_ii_frameset_hardware.html

Wer was zu den Algorithmen wissen will:
http://www.marekmusial.de/emav2004.pdf
Da wird auch der allgemeine Sachverhalt nochmal erklärt.

Eine der 3 Achsen steht doch senkrecht zum Gravitationsvektor und bekommt die vollen Werte mit.

Versuche es Dir noch mal genau vorzustellen.
Der Sensor ist so ausgerichtet, dass eine Achse den vollen Ausschlag bringt. Die Achse liegt genau auf dem Gravitationsvektor. Die beiden weiteren Achsen messen ein Signal von 0.
Wenn Du jetzt den ganzen Sensor um die Achse als Drehachse rotierst, die den vollen Ausschlag misst, bleiben alle Messwerte gleich.
Der Sensor in der Drehachse misst weiterhin das volle Signal und die beiden anderen weiterhin 0.
Trotzdem dreht sich der Sensor (bzw. das Gerät).

Beim Magnetfeldsensor ist es genauso.

Da liegt der Denkfehler. In der Kamera interessiert mich nicht die absolute Lage, sondern eine über einige Sekunden driftfreie Lageänderung.

Kein Fehler.
Wir haben schon eine ganze Weile nicht mehr über eine einfachen IS sondern über eine absolute Lagebestimmung geredet.

 

[pspilot]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Versuche es Dir noch mal genau vorzustellen.
Der Sensor ist so ausgerichtet, dass eine Achse den vollen Ausschlag bringt. Die Achse liegt genau auf dem Gravitationsvektor. Die beiden weiteren Achsen messen ein Signal von 0.
Wenn Du jetzt den ganzen Sensor um die Achse als Drehachse rotierst, die den vollen Ausschlag misst, bleiben alle Messwerte gleich.

Das stimmt natürlich . Die ganze Diskussion macht mich total wuschig - beim G-Sensor stimmts. Ursprünglich gings ja um die Magnetfeldsensoren und die Art des Sensors ist natürlich schon wichtig. Den Gyro z.B. kann man ja nicht bewegen, ohne dass ers 'merkt' - wenn auch nur dynamisch (also wir reden jetzt immer von den heute üblichen 3D Sensoren, sprich 1 Chip mit 3 getrennten X,Y,Z Sensoren im Gehäuse). Und mit dem Magnetfeldsensor ists genauso. Ich will übrigens keinesfalls irgendwelche Kompetenzen hier anzweifeln! Ich kann nur nicht 'ja' sagen, wenns mir nicht einleuchtet, bzw. wenn ich andere Erfahrungen habe .

Ich hab hier gerade mein Handy liegen, dessen Magnetfeldsensor ich auslesen kann. 3 'RAW' Daten, bzw. angeblich sind es uT, die da 'live' angezeigt werden. Ich kann das Ding in keiner Achse bewegen, ohne dass sich mindestens ein Wert ändert. Was mir wie gesagt auch einleuchtet, da eine gedachte Feldlinie nur dann alle 3 Sensoren auf gleiche Weise durchdringen kann, wenn der Sensor sich in genau einer Position befindet. Ich geb allerdings zu, es leuchtet mir gerade auch nicht ein, warum das so ist. Ich wusste es wie gesagt von den Datenblättern. Der Elektroniker appliziert ja erst mal, bevor er der Sache evtl. auf den Grund geht .

Ich klink mich jetzt aus und denk erst mal nach ... bin verwirrt

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Das stimmt natürlich . Die ganze Diskussion macht mich total wuschig - beim G-Sensor stimmts. Ursprünglich gings ja um die Magnetfeldsensoren und die Art des Sensors ist natürlich schon wichtig.

Sniff, ist genau das gleiche.
Auch die magnetische Feldlinie ist nur eine.

Ich kann das Ding in keiner Achse bewegen, ohne dass sich mindestens ein Wert ändert. Was mir wie gesagt auch einleuchtet, da eine gedachte Feldlinie nur dann alle 3 Sensoren auf gleiche Weise durchdringen kann, wenn der Sensor sich in genau einer Position befindet.

Die Feldlinie "nach Norden" geht übrigens in unseren Breitengraden mit ca. 65° in den Boden. Da müsstest Du das Handy entsprechend ausrichten, also Nase nach Norden und dann nach vorne abklappen. Dann ist irgendwann ein Wert maximal und die anderen zwei minimal.
Siehe auch:
http://de.wikipedia.org/wiki/Inklination_(Magnetismus)

Ich will übrigens keinesfalls irgendwelche Kompetenzen hier anzweifeln! Ich kann nur nicht 'ja' sagen, wenns mir nicht einleuchtet, bzw. wenn ich andere Erfahrungen habe .

Alles kein Thema! Ich habe mich auch mehr über RSM geärgert.

Ich wusste es wie gesagt von den Datenblättern. Der Elektroniker appliziert ja erst mal, bevor er der Sache evtl. auf den Grund geht .

Schon klar
Kannst Du die Datenblätter verlinken?

Ich klink mich jetzt aus und denk erst mal nach ... bin verwirrt

Was? Du wirst doch jetzt nicht aufgeben.

 

[koarl]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Es braucht also noch einen zweiten Vektor und den bekommt man aus den Beschleunigungssensoren, die den Schwerkraftvektor messen.

Die Schwerkraft hat auf die Beschleunigungssensoren keinen Einfluss (Solang man das Ding nicht fallen lässt).

 

[Gast_194966]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Die Schwerkraft hat auf die Beschleunigungssensoren keinen Einfluss (Solang man das Ding nicht fallen lässt).

Man nennt sie ja auch Erdbeschleunigung. Wenn der B-Sensor auch Gleichanteile misst (was ich nicht weiß, aber vermute), dann kriegt er die auch mit.


Gruß, Matthias

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Man nennt sie ja auch Erdbeschleunigung. Wenn der B-Sensor auch Gleichanteile misst

Das tut er, sonst wäre es ein Sensor der den Ruck misst, was die Ableitung der Beschleunigung ist.

 

[Gast_194966]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Das tut er, sonst wäre es ein Sensor der den Ruck misst, was die Ableitung der Beschleunigung ist.

Sooo einfach ist's nun wieder nicht. Ich kenne genügend B-Sensoren, die mit voller Absicht nur den Wechselanteil messen (und den Gleichanteil rausfiltern), und an solche wird koarl wohl gedacht haben.


Gruß, Matthias

 

[koarl]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Das tut er, sonst wäre es ein Sensor der den Ruck misst, was die Ableitung der Beschleunigung ist.

Hm.
Also ich glaub ihr habt bzgl den Sensoren recht, die zeigen offenbar die Schwerkraft an.
Dann ist aber zumindest der Name falsch, denn wie gesagt: wenns herumliegt ist da keine Beschleunigung.

 

[Gast_194966]

AW: Canon-EOS-Protokoll

wenns herumliegt ist da keine Beschleunigung.

Doch, die Erdbeschleunigung. Deshalb liegt es ja und schwebt nicht umher.



Gruß, Matthias

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Sooo einfach ist's nun wieder nicht. Ich kenne genügend B-Sensoren, die mit voller Absicht nur den Wechselanteil messen (und den Gleichanteil rausfiltern), und an solche wird koarl wohl gedacht haben.

Gut, die haben also einen integrierten Hochpass, der den Gleichanteil unterdrückt. Kann man machen und wird auch teilweise zur Kompensation von Temperaturabhängigkeiten genutzt.

Das mag sinnvoll sein, wenn man den Einbauort kennt und eher Störungen oder kurzzeitige Signale messen will.
Ein echter Rucksensor ist mir auch nicht bekannt. Ein Konstruktionsprinzip kann ich mir auch gerade nicht vorstellen.

Für eine Lagebestimmung und dann auch noch in einem dreiachsigen Sensor macht man das aber eigentlich nicht. Das "Zurückstellen" der Sensorausgabe erzeugt ja dann selbst eine Drift im Messwert.

Was man machen kann, wenn man weiß wie der Sensor ungefähr aufgerichtet sein wird, ist die Schwerkraft weg zu kalibrieren damit man dann z.B. einen größeren Messbereich des Sensors nutzen kann.

Hm.
Also ich glaub ihr habt bzgl den Sensoren recht, die zeigen offenbar die Schwerkraft an.
Dann ist aber zumindest der Name falsch, denn wie gesagt: wenns herumliegt ist da keine Beschleunigung.

Dynamische Beschleunigung und Gravitation kann man nicht getrennt messen und beides gilt als Beschleunigung und wird in der gleichen Einheit angegeben.
So richtig ist die Gravitation ja auch noch nicht verstanden IMHO.

 

[Frank Klemm]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Die Schwerkraft hat auf die Beschleunigungssensoren keinen Einfluss (Solang man das Ding nicht fallen lässt).

Die Schwerkraft hat auf Beschleunigungssensoren einen Einfluß. Der hat genau die Größe von 981 cm/s².

Allerdings kann man diesen nicht mit Beschleunigungssensoren messen, die einen nicht konstanten Offset und daher eine Offsetkorrektur haben.

 

[Frank Klemm]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Sensoren auf MEMs-Basis:

http://www.invensense.com/mems/gyro/mpu6050.html
http://www.epsontoyocom.co.jp/english/gyroportal/product_ah6100lr.html

(hatte ich vor Jahren schon mal gepostet).
Preise für 3-Achsen-Gyro-Sensoren liegen z.Z. so um 1 USD.
Grund-Prinzip: http://en.wikipedia.org/wiki/Vibrating_structure_gyroscope

Für das INS (http://de.wikipedia.org/wiki/Inertiales_Navigationssystem) in Flugzeugen gibt es für weitaus höhere Preise (10^5 €) weitaus genauere Winkelgeschwindigkeitssensoren (~10^6) und Beschleunigungssensoren (~10^5). Gute Systeme haben nach einem Transatlantikflug ca. 1 Bogenminute(!) Fehler.

Siehe:
* http://en.wikipedia.org/wiki/Fibre_optic_gyroscope
* http://en.wikipedia.org/wiki/Ring_laser_gyroscope

Messen kann man prinzipiell Rotationsgeschwindigkeiten (rad/s) und Linearbeschleunigungen (m/s²). Absolutwinkel (rad), Linearpositionen (m) und Lineargeschwindigkeiten (m/s) sind per Inertialmessung nicht bestimmbar. Die klassische Newtonsche Mechanik und die Allgemeine Relativitätstheorie sind sich hierbei sogar einig.

Was man machen kann:
Man kann die Größen 1x bzw. 2x integrieren und die Integrationskonstanten (die unbekannt sind) so festlegen, so dass die Integrale möglichst klein sind (Fotograf versucht aktiv die Driften so niedrig wie möglich zu halten). Klassisches Fit-Problem.

Die Mathematik dazu stammt aus der Neuzeit: Leibnitz und Gauss hätten das mit Papier und Bleistift schon hinbekommen, allerdings nicht in Echtzeit.

 

[Frank Klemm]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Was man machen kann, wenn man weiß wie der Sensor ungefähr aufgerichtet sein wird, ist die Schwerkraft weg zu kalibrieren damit man dann z.B. einen größeren Messbereich des Sensors nutzen kann.

Übliche Sensoren haben ziemlich große Meßbereiche.
Selbst hochempfindliche Sensoren auf MEMS-Basis machen ein paar g mit, ohne daß die Genauigkeit beeinträchtigt wird.
Mittelempfindliche sind eher durch ihre Zerstörungsgrenze limitiert ...

Dynamische Beschleunigung und Gravitation kann man nicht getrennt messen und beides gilt als Beschleunigung und wird in der gleichen Einheit angegeben. So richtig ist die Gravitation ja auch noch nicht verstanden.

Gravitation entsteht durch Verspannungen des Raum-Zeit-Kontinuum.
Ist dieses gekrümmt, dann bewegen sich Körper, die sich im xyzt-Raum geradförmig bewegen, nicht mehr im xyz-Raum geradförmig. 4D-Wesen würde das nicht so gehen.

Beispiel: Ball wird 5 Meter nach oben geworfen. Nach 2 Sekunden wird er wieder aufgefangen. Im xyz-Raum eine Parabel. Im xyzt-Raum ist das
allerdings eine Gerade. Die Krümmung des Raumes und der Wurfparabel liegt etwa im Bereich von 1 Lichtjahr.

Ja aber ...
Nicht aber! Die Parabel ist 5 Meter hoch und 600000000 Meter lang. Für nehmen nur die 4. Dimension nicht unbedingt so wahr ...

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Übliche Sensoren haben ziemlich große Meßbereiche.
Selbst hochempfindliche Sensoren auf MEMS-Basis machen ein paar g mit, ohne daß die Genauigkeit beeinträchtigt wird.
Mittelempfindliche sind eher durch ihre Zerstörungsgrenze limitiert ...

Blöd nur wenn man das ganze dann mit nem 10-Bit DA-Wandler lesen muss und eigentlich nur den Bereich von +/-0,5g haben willst.
Dann stellt man sich eben Verstärkung und Offset vor der Wandlung entsprechend ein.
Das ist natürlich kein superaktuelles Beispiel.

Die Gravitationsmodelle führen dann vielleicht doch zu weit.

Ansonsten ist mir nicht ganz klar worauf Du hinaus willst. Datenblättern posten könnte ich auch schon seit Tagen und pspilot hat ja auch selber welche. Mit teuren wie billigen Systemen habe ich gearbeitet.

Wir arbeiten hier ja im Moment an den Grundlagen und dem Verstehen warum die Kombination der Sensoren Sinn macht und ich versuche es gerade einfach und vorstellbar zu erklären.

 

[Gast_194966]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Ansonsten ist mir nicht ganz klar worauf Du hinaus willst.

Jedenfalls nicht...

Wir arbeiten hier ja im Moment an den Grundlagen und dem Verstehen warum die Kombination der Sensoren Sinn macht und ich versuche es gerade einfach und vorstellbar zu erklären.

(Hervorhebung von mir)



Gruß, Matthias

 

[pspilot]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Sniff, ist genau das gleiche.

Ich weiß ... grummel ... deshalb hab ichs ja extra ausprobiert ... ABER ...

Die Feldlinie "nach Norden" geht übrigens in unseren Breitengraden mit ca. 65° in den Boden. Da müsstest Du das Handy entsprechend ausrichten, also Nase nach Norden und dann nach vorne abklappen.

... genau das war mein Denkfehler. Unglücklicherweise lese ich vom Magnetsensor ausgerecht keine normierten Werte, sondern irgendwelche uTesla Zahlen, deren Maxima ich nicht kenne (also in dem Phone). Ich hatte das Ding jedenfalls fälschlicherweise gen Norden auf den (waagrechten) Tisch gelegt und dann gibts natürlich keine Bewegung, die nicht eine Veränderung auslösen würde.

Ehrlich, an dieses 'genau parallel zur 'Kraftachse' hab ich nie gedacht - ich muss Abbitte leisten. Es gibt sozusagen 3 Ausrichtungen im Raum, da ist der Sensor für jeweils eine komplette Rotationsachse 'blind'. Bis auf den Gyro, aber der liefert aber nur dynamische Daten, oder wie man das nennen will (also nur, solange eine Veränderung stattfindet).

Kannst Du die Datenblätter verlinken?

Muss ich mal suchen, ich lad die immer runter.

Was? Du wirst doch jetzt nicht aufgeben.

Nie . Ich hab bloß eh schon genug um die Ohren und immer muss ich mich dann auch noch verzetteln .

 

[Blur]

AW: Canon-EOS-Protokoll

Es gibt sozusagen 3 Ausrichtungen im Raum, da ist der Sensor für jeweils eine komplette Rotationsachse 'blind'.

Für Rotationen um die Achse parallel zur Kraftachse ist er immer blind.
Aber es klappt eben mit einer vollständigen Lage, wenn man Magnetfeld und Gravitation kombiniert

... jedenfalls wenn man sich etwas von den Erdpolen entfernt hält, denn da gehen die Magnetfeldlinien mit 90° in den Boden und liegen damit auf dem Gravitationsvektor und man hat ein Problem.

Nie . Ich hab bloß eh schon genug um die Ohren und immer muss ich mich dann auch noch verzetteln .

Ende gut, alles gut sagt man doch