Contactloze tijdwaarneming

Op mijn roeivereniging is een commissie, die de tijdwaarneming voor meerdere grote en kleine roeiwedstrijden verzorgt. Momenteel worden alle tijden handmatig gegenereerd, ofwel door het indrukken van de spatiebalk van een laptop (waarna de timestamp naar een centrale server verzonden wordt via internet over GPRS/UMTS), ofwel door het indrukken van een knopje op een stopwatch (als backup). Nu willen ze de tijdwaarneming volledig automatiseren, en hebben ze onder andere mij naar wat ideeën gevraagd.
Het gaat uiteraard om het detecteren van het passeren van de finishlijn.

Het eisenpakket:
Bruikbaar over een waterbreedte van 50 meter of meer
Tijden op de milliseconde nauwkeurig
Locatiebepaling met maximaal 10cm afwijking
Ondersteuning voor minimaal 500 unieke deelnemers

Er zijn uiteraard al meerdere oplossingen de revue gepasseerd:

Optisch door middel van een videocamera en beeldherkenningssoftware. Hierbij stuiten we op meerdere problemen, maar het grootste probleem is het nodig zijn van een line-of-sight verbinding. Het fysieke deel dat de finish als eerste overschrijdt (en waarop dus geklokt moet worden) bevindt zich minder dan 30 centimeter boven het water (vaak slechts 10 cm). Een roeier van een tweede boot ernaast, blokkeert dus al snel het zicht op dit punt.
Conclusie: Niet bruikbaar.

Elektrisch zijn er twee verschillende methoden aan bod geweest, welke beiden door middel van RF werken:
1. Een transponder op elke boot, en meerdere ontvangers op de wal. Door het meten van het looptijdverschil naar de verschillende ontvangers, is door middel van trianguletie de preciese locatie te bepalen.
Problemen:
A) Het synchroniseren van alle ontvangers, en zorgen dat deze ook synchroon blijven lopen.
B) De looptijdsverschillen zijn zo enorm klein, dat er met krankzinnig hoge samplerates gemeten moet worden.
Conclusie: Niet bruikbaar.

2. Wederom een transponder op elke boot, en meerdere ontvangers op de wal. Door het meten van de relatieve signaalsterkte is te trianguleren waar de boot zich precies bevind. Als er echter een boot tussen zender A en ontvanger A ligt, wordt de relatieve signaalsterkte beïnvloed. Als oplossing is uiteraard het nemen van meerdere ontvangers, maar dan is nog steeds niet bekend welke ontvanger een beïnvloed signaal ontvangt. Wel wordt het mogelijke gebied waar de zender zich bevindt, steeds kleiner.
Het is echter wel belangrijk dat alle ontvangers gelijk blijven lopen, zodat er niet binnen 1 triangulatie, de signalen van meerdere momenten gebruikt worden.
Conclusie: Dit is de enige methode die wij hebben kunnen bedenken, welke ook maar enige kans van slagen lijkt te hebben.

We hebben uiteraard ook enkele methoden per definitie al uitgesloten:
GPS: Elke boot uitrusten met een GPS ontvanger is schreeuwend duur, en niet nauwkeurig genoeg.
Meetlus onder water: De lus moet minimaal 1 meter onder water liggen, en blijven, en 50 meter breed zijn (de lus moet over (eigenlijk door) de halve Amstel liggen). Plus dat het gewoon niet mag...

Mijn vragen aan jullie:
Hebben we nog andere methoden over het hoofd gezien, welke makkelijker te realiseren zijn?
Zien jullie complicaties optreden bij de laatste methode?
Verdere opmerkingen?

Gedachte

Op de voor steven van de boot is een plat vlak waar op staan een aantal licht zenders in een patroon , en schijnen recht naar boven

Het voorste licht heeft een beperkte openings hoek naar boven ( de hemel;-)
- in de vaar richting van de boot +-5 graden, zeg maar een buisje
- in de links recht ( stampen geloof ik) ruimer (20 graden)
Daar achter zijn een paar lichten die binair( of zo) een nummer aan geven

Boven de finish lijn staat EEN OF meerdere cameras( of schuin aan de wal)
(als er meerdere staan kan je dus high speed kijken en bepalen en of meerdere PC

Aan de wal staat een rode laser van welke de straal op en neer beweegt
( de boot hoeft niet de rode laser te raken)

Nu hoe kan de finish lijn perfect op de cameras tonen
Zodat je ( als de cameras bewegen..wind ..etc) je de software perfect de collision
van rode finish lijn en boot kan detecteren

Laat de rode finish lijn bewegen ( spiegeltje) naar beneden en dan weer naar boven
Dan zal er de meeste tijd wel voldoende rode lijnen in beeld komen om positie te bepalen

De software taken
1 rode lijn lezen en plaats bepalen
( ieder beeld positie bepalen ,en de laatste positie behouden als je geen rode lijn kan vinden
2
kijk of er lichten zijn voor de rode lijn positie
Zo ja probeer code te lezen en onthouden
3 kijk of voorste licht de rode lijn passeert /raakt

Waarschijnlijk kan je de cameras zelfs aan de wal zetten op een hoogte van3 … 4 meter
Op een mast en dan 3 of 4 cameras op een mast ( goed inzoomen)

Let op
-gebruik verschillende kleuren makkelijker voor de software om te zoeken)
- zet de code lichten voldoende ver uit elkaar ivm oplossend vermogen van de camera
De software zou 3 of 4 frames achter elkaar de code kunnen proberen te lezen en de meest waarschijnlijke aannemelijk maken

De eisen
-Bruikbaar over een waterbreedte van 50 meter of meer
Voldoende cameras nemen

Tijden op de milliseconde nauwkeurig
- 100frames per seconde is dus 1 ms

Locatiebepaling met maximaal 10cm afwijking
- afhankelijk van oplossend vermogen camera cq in zoomen/aantal cameras

Ondersteuning voor minimaal 500 unieke deelnemers
-afhankelijk van ruimte op boot en oplossend vermogen van de camera

kijk eens naar deze camera de elphel353 http://www3.elphel.com/
- opensource
- 100frames per seconde
- direct netwerk connectie
als je de tijd in beeld laat projecteren (in de camera zelf)(of timestamp) kan je
software op zijn gemak de resultaten bereken

Je heb bij de finish lijn maar een klein gedeelte nodig van het beeld.
Dit moet bij deze camera zeker in te stellen zijn 1200 x 300 pixels
Je kan zelfs diverse beeld sensoren gebruiken

Helaas wel veel zelf doen

Als de camera boven de finish lijn staan mag het code vlak op voorzijde boot vlak zijn
Als camera aan wal staan dan rond of schuin code vlak

Tot zo ver de gedachte
Veel plezier

Voor tijdwaarneming met transponders kan je hier je licht eens opsteken.
http://www.amb-it.com

Leuke jongens die http://www.amb-it.com
Maar gebruiken een lus .. normaal onder het wegdek
Maar lengte is wel beperkt(max 12 meter)

Stel je voor twee antennes draden 3 meter er tussen(dwars over de baan 50 meter)
En 2 meter boven de transponder
( die er onder door beweegt)
Dan kan je de sterkte van de signalen meten
Als je in het midden bent zijn ze alle twee het sterkst
Daar na zwakt de eerste af

Nu nog een freq uitdokteren die met 50 meter antenne draad
Weinig storing op pikt(of de zender is sterk)..
leuk

Is het echt noodzakelijk om ook de volgorde van aankomst automagisch te bepalen, of mag dat met de hand (het lijkt me dat fotofinish nog altijd gebruikt wordt om 100% zeker te zijn bij kleine verschillen). Als dat nodig is, dan zal je wellicht niet van beeldherkenning uit kunnen, en dat wordt erg duur.

Als dit nog steeds een openstaande uitdaging is dan kan ik hier misschien wel een oplossing voor aandragen.
Zelf bezig met tijdregistratie voor diversen andere sporten. Een overbrugging van 50 meter is wel een uitdaging. Stroboscoop misschien?
Kijk anders eens op www.jahoma.nl/timereg.

Jan