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Team GALAXIS
Teilnahme am Carolo-Cup 2008
Das Team

Yves Duhr

Philipp Fischer

Stefan Kockelkoren

Julian Krenge

Hugues Tchouankem




                      Folie 1
            Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Gliederung



I.   Herstellungskosten und Energiebilanz

II. Konzept des autonomen Einparkens

III. Spurführungskonzept mit Ausweichmanövern




                               Folie 2
                     Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Abschnitt I
Herstellungskosten und Energiebilanz




              Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Anforderungen

Günstige Komponenten
Geringer Stromverbrauch
Wenige Fehlerquellen
Hohe Effizienz
Sicheres System
Leichte Wartbarkeit




                         Folie 3
               Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Anforderungen

   Günstige Komponenten
   Geringer Stromverbrauch
   Wenige Fehlerquellen
   Hohe Effizienz
   Sicheres System
   Leichte Wartbarkeit

→ Mikrocontroller oder Embedded PC?




                            Folie 3
                  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Mikrocontroller vs Embedded PC

Contra Embedded PC:
- Teuer
- Hoher Stromverbrauch, Abwärme
- Hohes Gewicht
- Komplexes System
- Betriebssystem ist Fehlerquelle

Contra Mikrocontroller:
- Geringere Leistung




                              Folie 4
                    Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Herstellungskosten
Tamyia TT-01 Chassis, inklusive Motor,             155,38 €
Lenkservo, Karosserie und Akku

Mikrocontroller (CMUcam3 Modul mit                 248,00 €
Kamera und ATmega128 auf EvaBoard-I)

Sensoren (Ultraschall-, Infrarotsensor und         168,85 €
Optokoppler)

Sonstiges                                           20,00 €

SUMME                                              592,23 €
zzgl. Mehrwertsteuer (19 %)                        113,59 €

                              Folie 5
                    Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Energiebilanz

   Stromaufnahme bei 7,2 Volt:

ATmega128 auf EvaBoard-I                         ~ 115 mA
CMUcam3 Modul mit Kamera                         ~ 120 mA
ATmega128 + CMUcam3 + Motor idle                 ~ 265 mA

Gesamtsystem:                                    ~ 600 mA
Maximale Stromaufnahme:                          ~ 1500 mA




                            Folie 6
                  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Energiebilanz

   Stromaufnahme bei 7,2 Volt:

ATmega128 auf EvaBoard-I                         ~ 115 mA
CMUcam3 Modul mit Kamera                         ~ 120 mA
ATmega128 + CMUcam3 + Motor idle                 ~ 265 mA

Gesamtsystem:                                    ~ 600 mA
Maximale Stromaufnahme:                          ~ 1500 mA

Bei 4200 mAh ist ein Dauerbetrieb von ca. 2h mit 20%
Restkapazität möglich.


                            Folie 6
                  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Aufbau des Fahrzeugs
                -      Hoch gelegene Kamera für
                       maximalen Blickwinkel

                -      Leicht erreichbare
                       Komponenten für schnelle
                       Wartung

                -      Übersichtlicher Aufbau für
                       einfache Erweiterbarkeit




             Folie 7
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Aufbau des Fahrzeugs
                -      Hoch gelegene Kamera für
                       maximalen Blickwinkel

                -      Leicht erreichbare
                       Komponenten für schnelle
                       Wartung

                -      Übersichtlicher Aufbau für
                       einfache Erweiterbarkeit




             Folie 8
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Aufbau des Fahrzeugs
                -      Hoch gelegene Kamera für
                       maximalen Blickwinkel

                -      Leicht erreichbare
                       Komponenten für schnelle
                       Wartung

                -      Übersichtlicher Aufbau für
                       einfache Erweiterbarkeit




             Folie 8
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Aufbau des Fahrzeugs
                -      Hoch gelegene Kamera für
                       maximalen Blickwinkel

                -      Leicht erreichbare
                       Komponenten für schnelle
                       Wartung

                -      Übersichtlicher Aufbau für
                       einfache Erweiterbarkeit




             Folie 8
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Logischer Aufbau des Fahrzeugs

-   Nur zwei Mikrocontroller nötig

-    ATmega128 zur Auswertung von Sensoren:
    - Abstände mittels Ultraschall und Infrarot
    - Geschwindigkeit mittels Encoderscheiben

-   CMUcam3 (ARM7) für Steueraufgaben

-   Serielle Kommunikation per eigenem Protokoll




                              Folie 9
                    Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Logischer Aufbau des Fahrzeugs




                 Folie 10
        Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Abschnitt II
Konzept des autonomen Einparkens




               Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Verwendete Hardware

-   Kamera zum Erkennen der Fahrbahnmarkierung
-   Ultraschallsensoren zur Ausrichtung in der Parklücke
-   Infrarotsensor an der Seite zum Erkennen der
    Parklücke

-   Aufteilung in drei Schritte:
    1) Parklücke finden
    2) In Parklücke fahren
    3) Ausrichten




                               Folie 11
                      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden

-   Folgen der Fahrbahnmarkierung in konstantem Abstand

-    Messen der Parklückenlänge
    - Seitliche Abstandsmessung (Infrarot)
    - Gefahrene Wegstrecke (Optokoppler)

-   Ausgangsposition einnehmen




                            Folie 12
                   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden




               Folie 13
      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden




               Folie 13
      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden




               Folie 13
      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden




               Folie 13
      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 1: Parklücke finden




               Folie 13
      Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 2: In die Parklücke fahren

-   Minimale Geschwindigkeit

-   Fahrt mit maximalem Lenkeinschlag nach rechts

-   Fahrt mit maximalem Lenkeinschlag nach links bis zum
    hinterem Objekt




                            Folie 14
                   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 2: In die Parklücke fahren




                  Folie 15
         Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 2: In die Parklücke fahren




                  Folie 15
         Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 3: Ausrichten

-   Fahrt nach vorne bis zum vorderen Objekt

-   Ausrichtung an rechts liegender Linie




                             Folie 16
                    Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 3: Ausrichten




            Folie 17
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Schritt 3: Ausrichten




            Folie 17
   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Abschnitt III
Spurführungskonzept mit
  Ausweichmanövern




                Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Fahrbahnerkennung

-    Liniensuche in einer Bildzeile
    - Helligkeitsunterschied
    - Sättigung
    - Breite der Linie

-   Zusammenfassung von drei Linien zu einem Cluster

-   Lage der Spur und Güte der Erkennung zu jedem
    Cluster bekannt




                              Folie 18
                     Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Fahrbahnerkennung




           Folie 19
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Fahrbahnerkennung




           Folie 19
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Fahrbahnerkennung




           Folie 19
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Spurfolgen




         Folie 20
Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Spurfolgen




         Lenkung




         Folie 20
Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Spurfolgen

     Geschwindigkeit




         Lenkung




         Folie 20
Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Hinderniserkennung

-   Überprüfung der vorderen Ultraschallsensoren

-   Bei erstem Kontakt senken der Geschwindigkeit

-   Zweite Messung:
    Hindernis erkannt     Ausweichmanöver




                             Folie 21
                    Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Hinderniserkennung




           Folie 22
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Hinderniserkennung




           Folie 22
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Hinderniserkennung




           Folie 22
  Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Ausweichmanöver

1) Fahren einer Ausweichtrajektorie
   - Aufbau abhängig von Streckenführung

2) Folgen der gestrichelten Linie
   - Mindestens 60 cm
   - Test, ob Hindernis umfahren, per Infrarot

3) Fahren einer Rückkehrtrajektorie
   - Aufbau wieder abhängig von Streckenführung




                            Folie 23
                   Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Ausweichmanöver




          Folie 24
 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Ausweichmanöver




          Folie 24
 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Ausweichmanöver




          Folie 24
 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
Ausweichmanöver




          Folie 24
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Carolo Cup 2008

  • 1. Team GALAXIS Teilnahme am Carolo-Cup 2008
  • 2. Das Team Yves Duhr Philipp Fischer Stefan Kockelkoren Julian Krenge Hugues Tchouankem Folie 1 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 3. Gliederung I. Herstellungskosten und Energiebilanz II. Konzept des autonomen Einparkens III. Spurführungskonzept mit Ausweichmanövern Folie 2 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 4. Abschnitt I Herstellungskosten und Energiebilanz Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 5. Anforderungen Günstige Komponenten Geringer Stromverbrauch Wenige Fehlerquellen Hohe Effizienz Sicheres System Leichte Wartbarkeit Folie 3 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 6. Anforderungen Günstige Komponenten Geringer Stromverbrauch Wenige Fehlerquellen Hohe Effizienz Sicheres System Leichte Wartbarkeit → Mikrocontroller oder Embedded PC? Folie 3 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 7. Mikrocontroller vs Embedded PC Contra Embedded PC: - Teuer - Hoher Stromverbrauch, Abwärme - Hohes Gewicht - Komplexes System - Betriebssystem ist Fehlerquelle Contra Mikrocontroller: - Geringere Leistung Folie 4 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 8. Herstellungskosten Tamyia TT-01 Chassis, inklusive Motor, 155,38 € Lenkservo, Karosserie und Akku Mikrocontroller (CMUcam3 Modul mit 248,00 € Kamera und ATmega128 auf EvaBoard-I) Sensoren (Ultraschall-, Infrarotsensor und 168,85 € Optokoppler) Sonstiges 20,00 € SUMME 592,23 € zzgl. Mehrwertsteuer (19 %) 113,59 € Folie 5 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 9. Energiebilanz Stromaufnahme bei 7,2 Volt: ATmega128 auf EvaBoard-I ~ 115 mA CMUcam3 Modul mit Kamera ~ 120 mA ATmega128 + CMUcam3 + Motor idle ~ 265 mA Gesamtsystem: ~ 600 mA Maximale Stromaufnahme: ~ 1500 mA Folie 6 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 10. Energiebilanz Stromaufnahme bei 7,2 Volt: ATmega128 auf EvaBoard-I ~ 115 mA CMUcam3 Modul mit Kamera ~ 120 mA ATmega128 + CMUcam3 + Motor idle ~ 265 mA Gesamtsystem: ~ 600 mA Maximale Stromaufnahme: ~ 1500 mA Bei 4200 mAh ist ein Dauerbetrieb von ca. 2h mit 20% Restkapazität möglich. Folie 6 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 11. Aufbau des Fahrzeugs - Hoch gelegene Kamera für maximalen Blickwinkel - Leicht erreichbare Komponenten für schnelle Wartung - Übersichtlicher Aufbau für einfache Erweiterbarkeit Folie 7 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 12. Aufbau des Fahrzeugs - Hoch gelegene Kamera für maximalen Blickwinkel - Leicht erreichbare Komponenten für schnelle Wartung - Übersichtlicher Aufbau für einfache Erweiterbarkeit Folie 8 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 13. Aufbau des Fahrzeugs - Hoch gelegene Kamera für maximalen Blickwinkel - Leicht erreichbare Komponenten für schnelle Wartung - Übersichtlicher Aufbau für einfache Erweiterbarkeit Folie 8 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 14. Aufbau des Fahrzeugs - Hoch gelegene Kamera für maximalen Blickwinkel - Leicht erreichbare Komponenten für schnelle Wartung - Übersichtlicher Aufbau für einfache Erweiterbarkeit Folie 8 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 15. Logischer Aufbau des Fahrzeugs - Nur zwei Mikrocontroller nötig - ATmega128 zur Auswertung von Sensoren: - Abstände mittels Ultraschall und Infrarot - Geschwindigkeit mittels Encoderscheiben - CMUcam3 (ARM7) für Steueraufgaben - Serielle Kommunikation per eigenem Protokoll Folie 9 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 16. Logischer Aufbau des Fahrzeugs Folie 10 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 17. Abschnitt II Konzept des autonomen Einparkens Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 18. Verwendete Hardware - Kamera zum Erkennen der Fahrbahnmarkierung - Ultraschallsensoren zur Ausrichtung in der Parklücke - Infrarotsensor an der Seite zum Erkennen der Parklücke - Aufteilung in drei Schritte: 1) Parklücke finden 2) In Parklücke fahren 3) Ausrichten Folie 11 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 19. Schritt 1: Parklücke finden - Folgen der Fahrbahnmarkierung in konstantem Abstand - Messen der Parklückenlänge - Seitliche Abstandsmessung (Infrarot) - Gefahrene Wegstrecke (Optokoppler) - Ausgangsposition einnehmen Folie 12 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 20. Schritt 1: Parklücke finden Folie 13 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 21. Schritt 1: Parklücke finden Folie 13 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 22. Schritt 1: Parklücke finden Folie 13 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 23. Schritt 1: Parklücke finden Folie 13 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 24. Schritt 1: Parklücke finden Folie 13 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 25. Schritt 2: In die Parklücke fahren - Minimale Geschwindigkeit - Fahrt mit maximalem Lenkeinschlag nach rechts - Fahrt mit maximalem Lenkeinschlag nach links bis zum hinterem Objekt Folie 14 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 26. Schritt 2: In die Parklücke fahren Folie 15 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 27. Schritt 2: In die Parklücke fahren Folie 15 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 28. Schritt 3: Ausrichten - Fahrt nach vorne bis zum vorderen Objekt - Ausrichtung an rechts liegender Linie Folie 16 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 29. Schritt 3: Ausrichten Folie 17 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 30. Schritt 3: Ausrichten Folie 17 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 31. Abschnitt III Spurführungskonzept mit Ausweichmanövern Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 32. Fahrbahnerkennung - Liniensuche in einer Bildzeile - Helligkeitsunterschied - Sättigung - Breite der Linie - Zusammenfassung von drei Linien zu einem Cluster - Lage der Spur und Güte der Erkennung zu jedem Cluster bekannt Folie 18 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 33. Fahrbahnerkennung Folie 19 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 34. Fahrbahnerkennung Folie 19 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 35. Fahrbahnerkennung Folie 19 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 36. Spurfolgen Folie 20 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 37. Spurfolgen Lenkung Folie 20 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 38. Spurfolgen Geschwindigkeit Lenkung Folie 20 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 39. Hinderniserkennung - Überprüfung der vorderen Ultraschallsensoren - Bei erstem Kontakt senken der Geschwindigkeit - Zweite Messung: Hindernis erkannt Ausweichmanöver Folie 21 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 40. Hinderniserkennung Folie 22 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 41. Hinderniserkennung Folie 22 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 42. Hinderniserkennung Folie 22 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 43. Ausweichmanöver 1) Fahren einer Ausweichtrajektorie - Aufbau abhängig von Streckenführung 2) Folgen der gestrichelten Linie - Mindestens 60 cm - Test, ob Hindernis umfahren, per Infrarot 3) Fahren einer Rückkehrtrajektorie - Aufbau wieder abhängig von Streckenführung Folie 23 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 44. Ausweichmanöver Folie 24 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 45. Ausweichmanöver Folie 24 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 46. Ausweichmanöver Folie 24 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 47. Ausweichmanöver Folie 24 Teilnahme am Carolo‐Cup 2008
  • 48. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Teilnahme am Carolo‐Cup 2008