3.4 Laser und Anordnung

Je ein Laserpointer befindet sich rechts und links am Fahrzeug mit einer Neigung von circa 13° nach unten. Deren parallele Strahlen helfen bei der Entscheidung, ob das Fahrzeug an einem Hindernis vorbeifahren kann. Durch die horizontale Position im Kamerabild kann auch der Abstand und der Winkel zum Hindernis bestimmt werden. (siehe Abbildung 4 bis 6)

Abbildung 4	Abbildung 5
Abbildung 6

Ein weiterer Laserpointer befindet sich in der Mitte des Fahrzeugs unter der Kamera mit einer Neigung von circa 7° nach unten, der mit einer Linse auf einen Öffnungswinkel von circa 20° aufgeweitet wird und mit einem "optischen Gitter" 5 waagerechte Striche erzeugt. Er wird benötigt, um ein mittiges Hindernis, das nicht von den beiden äußeren Laserpointern erkannt wird und um eine Ecke zu erkennen. (siehe Abbildung 7 und 8)

Abbildung 7	Abbildung 8

Abbildung 9 erläutert nochmals anhand einer Skizze die genaue Laserpositionierung.

Abbildung 9

Diese Anordnung hat sich als die zweckmäßigste erwiesen, andere, die in Abbildung 10 zu sehen sind, eignen sich nicht so gut. Probleme dabei sind zum Beispiel Doppeldeutigkeiten bei den sich kreuzenden Strahlen (Abbildung 10 a) oder Laserstrahlführung, die ähnlich des Kameraöffnungswinkels ist. Das hat zur Folge, dass sich die Punkte im Kamerabild nicht mehr mit dem Abstand zum Hindernis ändern und nicht mehr eindeutig bestimmt werden kann, ob das Fahrzeug am Hindernis vorbei kommt. (Abbildung 10 b)

Abbildung 10 a,b,c

Zur eindeutigen Erkennung der Laserpunkte im Kamerabild werden diese, wie schon erwähnt, im 65 ms Takt ein- und ausgeschaltet. Dies erledigt eine Timerschaltung mit NE555 Timerbaustein, wie diese im Beispiel im Datenblatt des Bausteins zu finden ist. Die verwendeten Bauteile (Kondensator und zwei Widerstände) werden so dimensioniert, dass sich eine Blinkfrequenz von 15,38 Hz (T = 65 ms) ergibt.

Abbildung 11

Mit f = 1,44 / ((RA+2RB)C) und einem gewählten Kondensator C = 170 nF ergibt sich ein Gesamtwiderstand RA + 2 RB von 540,5 kO.

Da die "Ein"-Zeit t1 = 0,693 (RA + RB) C und die "Aus"-Zeit t2 = 0,693 RB C ist, muss der Widerstand RA klein gehalten werden, damit "Ein"- und "Aus"-Zeit möglichst identisch sind.

Es wurde gewählt:
RA = 470 O und RB = 270 kO, was in der aktuellen Beschaltung eine gemessene t1 = 32,2 ms und t2 = 32,8 ms erzeugt.

Es ist nun einfach, aus einem Differenzbild zweier Bilder die Position der Laserpunkte zu bestimmen, falls in einem Bild die Laserpunkte sind und im anderen nicht. Dies bildet die Grundlage unserer weiteren Bildverarbeitung.