Was sind Sensoren? Sensoren sind (elektronische) Bauteile zur qualitativen oder quantitativen Messungbestimmter Größen und Eigenschaften.

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1 Sensoren

2 Was sind Sensoren? Sensoren sind (elektronische) Bauteile zur qualitativen oder quantitativen Messungbestimmter Größen und Eigenschaften.

3 Was messen Sensoren? Wärmestrahlung Temperatur Feuchtigkeit Druck (Flüssigkeit, Gas) Licht (Intensität u. Farbe) Entfernung Kraft Bewegung Beschleunigung Magnetismus Schall (hörbar, unhörbar) Helligkeit 3

4 Sinne Sensoren Sehsinn, Gehörsinn, Geruchssinn, Geschmackssinn, Berührungs-und Drucksinn, Temperatursinn, Schmerzsinn, Stellungssinn, Spannungs-/Kraftsinn, Lagesinn, Drehbewegungssinn Sinnesgebiete (nach Herder) 4

5 Wozu sind Sensoren? Sensoren ermöglichen (Computer-)Systemendie Wahrnehmung der Umweltund erlauben über die Verarbeitungdieser Informationen erst die (intelligente) Reaktionauf die wahrgenommenen Gegebenheitender Umwelt. 5

6 Arten von Sensoren Induktive Sensoren (z.b. Metalldetektor) Kapazitive Sensoren (z.b. Flüssigkeitsstandsmessung, Erkennung von Nicht-Metallen) Fotoelektrische Sensoren (z.b. Helligkeitsmessung mit Fotowiderständen ) Piezoelektrische Sensoren (z.b. Drucksensoren) Temperatursensoren (z.b. Heizungssteuerung) Magnetfeldsensoren (z.b. Schalter) Ultraschall-Sensoren (z.b. Entfernungsmessung) CCD-Sensoren (z.b. Digitalkameras) Laser-Messverfahren (z.b. Sick-Laserscanner, Bodyscanner) Chemische Sensoren (z.b. Säuregehaltmessung) 6

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8 Anwendungsgebiete für Sensoren Robotik (Odometrie, Positionierung) Industrie-Anlagen (Fertigungsroboter, Logistik (Transport, automatische Lager), Ablaufsteuerung von Fertigungsprozessen) Sicherheitstechnik (Überwachungsanlagen, Glasbruchmelder, Kameras) Heim-Elektronik (Video-und Fotokameras, Automated Home) Autos 8

9 Sensoren im Alltag (BMW) Heute enthalten moderne Autos zwischen 50 und 150 Sensoren, die den Betriebszustand und das Fahrverhalten des Autos überwachen und bis zu einem gewissen Grade steuern. 9

10 Sensoren im Alltag (Heimbereich) 10

11 Arten von Sensoren Intern (Erfassung von Größen innerhalb des Systems) Extern (Erfassung von Größen aus der Umgebung des Systems) Aktiv (verändern ein bereits angelegtes, externes elektrisches Signal bei Änderung) Passiv (erzeugen selbständig ein elektrisches Signal bei Änderung) 11

12 Problemstellungen Nur partielle Modellierung der Umwelt durch Sensordaten möglich Auswahl und Güte der Sensoren Verwendung verschiedenartiger Sensoren Fusion der Sensordaten zu konsistentem Gesamtbild Modell der Umwelt zur Dateninterpretation ist immer nur eine Abstraktion Umgang mit Unsicherheit und Veränderung 12

13 Problemstellungen Reproduzierbarkeit von Sensordaten Messabweichung der Daten (systematische und statistische Fehler) Absolute/relative Messabweichung Es ist wichtig, die Sensoren, Umgebung und Verarbeitung der Daten aufeinander abzustimmen. 13

14 Sensoren in der Robotik Sensoren intern extern Odometrie Kontakt Tachometer Rad-Encoder Bumper Kraftsensor Lage/Orientierung Robertino: Andere Neigung Gyroskop Infrarotsensor Kamera Laserscanner Ultraschallsensor 14

15 Infrarotsensor Infrarotsensor arbeitet nach einem einfachen Sender-Empfänger Empfänger-Prinzip. Infrarotlicht von einer Lampe ausgesendet, wird von allen festen Gegenständen reflektiert und mittels eine Fotodiode empfangen. Durch die Zeitliche Verzögerung errechnet der Sensor die Entfernung zum reflektierenden Gegenstand. 15

16 Kamera Ein (Digital( Digital-)Lichtbild der Umgebung wird gemacht. Alles Andere ist von der Software abhängig: Objekt-,, Bewegungserkennung, etc 16

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18 Fragen? 18

19 Benutzte Materialien Stefan Hesse: Industrieroboterpraxis Gabriele und Robert Schoblick: : LEGO MindStorms Basics der Robotertechnik Internet, das Nützlichste 19