Beschrijving
De Line Tracker is een analoge sensor bestaande uit een infrarood-LED en een infraroodlichtsensor. Het heeft één montagegat en is ontworpen om onder het chassis van een robot te worden gemonteerd. Met de Line Tracker kan een robot een vooraf gemarkeerd pad volgen. Het is een van de sensoren uit de 3-Wire-serie.
De 3-draads sensoren zijn compatibel met de V5 Robot Brain of de Cortex. Hun sensorkabel kan worden verlengd met behulp van een -draads verlengkabel.
Om de Line Tracker te laten functioneren met de V5 Brain, moet de sensorkabel in een V5 Brain 3-Wire-poort worden.
De Line Tracker wordt geleverd in de Advance Sensor Kit of een 3-pack en kan hier worden gekocht.
| Lijntracker | Sensorkabel volledig ingestoken |
Hoe de lijntracker werkt
De Line Tracker functioneert door een oppervlak te verlichten met zijn infraroodlicht-LED en vervolgens meet de infraroodlichtsensor de gereflecteerde infraroodstraling. Op basis van de intensiteit van de gereflecteerde straling kan de Line Tracker bepalen hoe licht of donker het oppervlak onder de sensor is.
Lichtgekleurde oppervlakken reflecteren meer infraroodlicht dan donkere oppervlakken en lijken helderder voor de sensor. Hierdoor kan de sensor een donkere lijn op een bleek oppervlak detecteren, of een lichte lijn op een donker oppervlak.
De Line Tracker is een analoge sensor, wat betekent dat de infraroodsensor een waarde tussen 0 V en 5 V spanning terugstuurt naar de V5 Brain, afhankelijk van de gereflecteerde infraroodstraling. De V5 Brain converteert deze waarde vervolgens naar een percentage reflectiviteit. Dit type meting vereist een adequate drempel voor het verschil tussen de reflectiegraden om met succes een lijn te kunnen volgen.
De Line Tracker volgt bijvoorbeeld niet een strook zwarte elektrische tape die op de donkergrijze VEX Competition Field Tiles is geplaatst, omdat de sensor reflectiepercentages retourneert die te dicht bij elkaar liggen voor een drempel van verschil. Een strook witte elektrische tape op de VEX Competitieveldtegels zal echter een groot verschil in waarden opleveren en een adequate drempel voor de robot om de tape te volgen.
De Line Tracker moet worden gekoppeld aan een programmeertaal zoals de VEXcode V5of VEXcode Pro V5 om een gebruikersprogramma voor de hersenen te creëren om de waarde van het percentage reflectiviteit te gebruiken om de robot te besturen.
Opmerking: het blok (Reflectiviteit van) retourneert een andere versie van de waarde van de Line Tracker dan de waarde op het V5 Dashboard.
Plaatsing van de sensoren
De plaatsing van de Line Trackers is van cruciaal belang voor de werking van de sensoren. Het bereik van de Line Tracker is ongeveer 0,02 inch tot 0,25 inch boven het oppervlak dat hij meet. De optimale gevoeligheid bedraagt 3 mm (ongeveer ⅛”) en de sensor moet zo dicht mogelijk bij deze afstand van het oppervlak worden geplaatst.
Het plaatsen van een Line Tracker op een robot boven 0,25 inch (zoals het bevestigen van de sensor direct onder een aandrijflijn met behulp van 4 inch wielen) zal een zeer slechte reeks waarden opleveren vanwege het lage niveau van gereflecteerde infraroodintensiteit.
Naast de afstand boven het oppervlak waarop de sensor wordt geplaatst, moet ook rekening worden gehouden met de afstand vanaf het draaipunt van de robot. Meestal bevindt dit draaipunt zich in het midden van de robot bij een robot met vierwielaandrijving en gecentreerd tussen de twee wielen van een robot met tweewielaandrijving.
Hoe dichter de Line Tracker bij het draaipunt wordt geplaatst, hoe meer de robot moet draaien om de sensor te verplaatsen. Het is echter mogelijk om de Line Trackers te ver van het draaipunt te plaatsen, waarbij slechts een klein draaipunt nodig is om de sensor te verplaatsen.
De responstijd voor de lijntracker bedraagt 50 Hz. Als de rijsnelheid van de robot te groot is, gecombineerd met een grote sensorafstand vanaf het draaipunt van de robot, is de responstijd van de Line Tracker mogelijk niet groot genoeg om de sensor een lijn te laten volgen.
Er moet ook worden opgemerkt dat de minimale lijnbreedte die de Line Tracker kan detecteren 0,25 inch is.
Veelvoorkomend gebruik van de lijntracker:
Line Trackers kunnen worden gebruikt als een enkele eenheid, als een paar Line Trackers of als een set van drie Line Trackers om een lijn te volgen.
Enkele eenheid: Een enkele lijntracker is doorgaans geprogrammeerd om naar een lijn te draaien totdat hij de lijn detecteert. Vervolgens draait de robot zich af van de lijn, beweegt iets naar voren en keert vervolgens terug naar de lijn.
Dit levert een zeer langzame, schokkerige beweging langs de lijn op. Het is echter de gemakkelijkste programmeerlogica om te gebruiken, omdat het slechts één enkele feedbackcontrolevoorwaarde controleert: wordt de lijn gedetecteerd of niet?
Paar lijntrackers: Twee lijntrackers kunnen zo worden gemonteerd dat de afstand tussen hen iets groter is dan de breedte van de lijn die ze volgen. De robot wordt met een sensor aan elke kant van de lijn geplaatst. Wanneer een van de Line Trackers de lijn detecteert, laat het gebruikersprogramma de robot draaien zodat de lijn weer tussen de twee sensoren komt.
Deze opstelling zorgt voor een soepelere beweging van de robot. Deze opstelling heeft echter een geavanceerdere programmering nodig om te kunnen werken.
Set van drie: Er kan een serie van drie Line Trackers worden gemonteerd, zodat de middelste Tracker de lijn kan detecteren en de twee zijtrackers net ten opzichte van elke kant van de lijn worden gemonteerd. In deze opstelling zal de robot, zodra de middensensor de lijn niet detecteert en één van de zijsensoren de lijn wel detecteert, draaien om de lijn weer onder de middensensor te brengen.
Het belangrijkste voordeel van de set van drie Line Trackers ten opzichte van een paar sensoren is: als alle drie de Line Tackers geen lijn detecteren, kan de robot worden geprogrammeerd om te stoppen. Zodra de robot is gestopt, kan hij heen en weer gaan scannen om de lijn opnieuw te vinden. Deze opstelling vereist drie feedbackregellussen en verschillende omstandigheden, waardoor dit de meest complexe logica van de drie opties is.
| Lijndetectie met een set van drie Line Trackers |
Andere gebruiken
Alle drie de Line Tracker-opstellingen kunnen worden gebruikt om rechtdoor te rijden totdat ze een lijn detecteren en dan stoppen.
Het paar Line Trackers en de set van drie kunnen worden geprogrammeerd om een lijn te volgen en een kruislijn te detecteren. Kruislijnen langs het hoofdlijnpad kunnen worden gebruikt om het gedrag van de robot te veranderen. Als het reisoppervlak bijvoorbeeld is gemarkeerd met een raster van lijnen, kan de robot worden geprogrammeerd om een lijn te volgen, drie kruislijnen van het raster te detecteren en vervolgens bij de vierde kruislijn naar rechts te gaan om die lijn te volgen.
Gebruik van lijntrackers op een wedstrijdrobot:
Op het speelveld van de VEX Robotics Competition wordt elk jaar een andere set witte elektrische tapelijnen geplaatst. Deze markeren meestal verschillende zones op het veld. De lijnen kunnen tijdens de autonome periode ook gebruikt worden door de Line Trackers. Enkele soorten gebruik voor de veldlijnen zijn onder meer:
Scoren: De Line Trackers van een robot kunnen doellijnen op het veld gebruiken om scorezones te detecteren en zich daarop uitlijnen om spelobjecten in het gebied te scoren, zoals met de doellijnen in het spel 2015-2016, Nothing But Net.
Spelstukken lokaliseren: Vaak worden spelstukken gevonden langs een veldlijn. De Line Trackers kunnen worden gebruikt om een lijn te volgen om een speelstuk te lokaliseren, op te pakken en vervolgens te scoren. Een voorbeeld hiervan was met de grote kubussen van stof die op de lijn werden geplaatst die de nabije zone en de verre zone scheidde tijdens het spel Starstruck van 2016-2017.
Uitlijning: Lijntrackers kunnen worden gebruikt om een robot langs een veldlijn uit te lijnen om een taak uit te voeren of zijn positie op het veld opnieuw te kalibreren. In de game Turning Point van 2018-2019 konden de lijnen van de uitbreidingszones worden gebruikt om de robot uit te lijnen, zodat de Caps een hoge score konden behalen.
Navigatie: Zoals eerder vermeld kunnen Line Trackers worden gebruikt om een lijn te volgen of de robot te stoppen wanneer een lijn wordt gedetecteerd. Een voorbeeld hiervan had kunnen worden gebruikt in het spel Tower Takeover van 2019-2020. Line Trackers hadden kunnen voorkomen dat een robot de Autonome Lijn passeerde en de Autonome Bonus van hun Alliantie verloor.
Objectdetectie: Een Line Tracker kan vlak tussen twee stukken constructiemetaal worden gemonteerd in een klauw, een transportsysteem of een schuifsysteem. Terwijl een speelstuk over de Line Tracker glijdt, kan de sensor het object detecteren.
Veel games hebben obstakels op het veld waar Line Trackers achter kunnen komen, dus het is belangrijk om hiermee rekening te houden bij het ontwerpen van de robot. Door de Line Trackers bijvoorbeeld direct tussen een stel wielen te plaatsen, kunnen ze over de meeste obstakels worden vervoerd.