www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Entfernung dynamisch berührungslos messen


Autor: Dierk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich möchte eine Positionsbestimmung (ein Schlitten fällt auf einer
Achse senkrecht nach unten) berührungslos durchführen...

mit der Position möchte ich dann die Beschleunigung zu jedem Zeitpunkt
ermitteln (ca. 25 mal pro Sekunde)

also: der Schlitten fällt entlang einer Stahlachse etwa 20 cm nach
unten, die Position des Schlittens soll mit einer Genauigkeit von +-
0,5 mm gemessen werden.

Wie mache man sowas am besten?

Ultraschall?
Laser (Laufzeit oder Winkelablenkung)?
andere Vorschläge?

berührungslos deshalb, weil sonst unter Umständen der Schlitten in
seiner Bewegung gebremst würde.

Grüße,

Dierk

Autor: Benedikt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn viel Geld vorhanden: Laser oder Radar
ansonsten Ultraschall

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alten Tintenpisser schlachten, hochkant an die Wand stellen (ich hab
noch so ein Schrott-Teil von HP im Keller rumliegen)

Dieser Tintenpisser (nur die von HP?) hat zur Kopfpositionierung so
einen Plastikstreifen mit Querstrichen "hinter" der dicken
Führungsstange, und eine Gabellichtschranke ermittelt daraus die
Kopfposition.

Die Führungsstange ist recht robust, und ziemlich genau 20 cm lang
(DINA4 breit und ein bischen mehr)

Erzähl mal was du da machen möchtest, für eine Fallturm-Anordnung ist
es etwas kurz ...

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wäre es alternativ direkt mit einer Beschleunigungsmessung unter
Verwendung eines Beschleunigungssensors?

Autor: A.K. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit Lichtschranken, Barcodes etc kriegt man keine 0,5mm hin.

Selbst wenn man das akustisch hinbekommt, sollte man nicht vergessen,
dass Rahmenbedingungen wie Temperatur und Luftdruck mitspielen. Ob das
dann für 0,5mm reicht?

Ein Beschleunigungssensor, der so genau ist, dass sich am Ende der
Strecke eine auf 0,5mm genaue Position ableiten lässt?

Laserlaufzeit auf 0,5mm? Unter 2 Pikosekunden messen? Geht wohl, aber
Aufwand?

Nein, das muss anders laufen. Meine nicht minder bizarren Ideen:

- Laserdrucker schlachten: Auf dem Schlitten starr angebrachter Laser
trifft auf sich drehende Fotowalze die ihre Erkenntnisse zu Papier
bringt.

- Irgendwas mit Videokamera. Passt ganz gut zu den 25Hz.

Autor: Jojo S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
die optische Lösung mit Streifenraster und Gabellichtschranke halte ich
für rel. einfach machbar. Eine passende Doppel-Lichtschranke wäre z.B.
bei Conrad GABELLICHTSCHRANKE GP1A038RBK(L)
Artikel-Nr.: 185377 - 62
Damit kriegt man eine Auflösung bis 0,17 mm hin, ein passendes Raster
lässt sich mit dem Laserdrucker erzeugen.
Eine weitere Methode wäre ein opt. Entfernungsmesser nach
Triangulationsmethode: ein Zeilensensor detektiert einen Punkt der von
einem Laser erzeugt wird. Es gibt fertige Sensoren die damit bis aufs
µm genau messen, hängt vom Messbereich ab. Vorteil: absolut
Berührungslos, nur ein Punkt zum Anpeilen nötig. Nachteil: fertiges ist
teuer, selber bauen nicht so einfach.

Autor: Jojo S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nochne Idee: optische Mäuse können ja heute auch mehrere 100 DPI
Auflösung, nur wie kommt man schnell an die Daten ran ?

Autor: Jadeclaw (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Garnicht.
Der Sensor dieser Teile ist zu langsam.
Mein Trackman Marble liefert ab einer bestimmten Kugeldrehzahl schlicht
keine Daten mehr.
Das entspricht dann grob geschätzt einer Oberflächengeschwindigkeit von
1/3 dessen, was hier zu erwarten ist.
Die Idee mit dem Tintenpisser und der Gabellichtschranke erscheint mir
noch als das sinnvollste, zumal die Mechanik für den Absturz gleich
dabei ist.

Gruss
Jadeclaw

Autor: rayelec (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Teuer, aber in Sachen Genauigkeit, Geschwindigkeit, Auflösung und
Gehäusegrösse unschlagbar sind die Laser-Abstandssensoren (OADM 12x
oder OADM20x) von Baumer Electric: www.baumerelectric.com
Für einen kommerziellen Einsatz würde ich nicht lange basteln so einen
Sensor kaufen. Die Teile haben einen analogen 0/4-20mA 16-Bit
Stromausgang und soviel ich weiss sind auch Typen mit digitalem
Interface erhältlich. Ich bin sicher, mit so einem Teil ist Dein
Problem gelöst!

Autor: Monguz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt auch magnetische schtreifen un leseköpfe für relative und
absolute längenmessung ... (z.b. digital schieblehre z.b Mitutoyo )
oder es geht auch induktiv z.b linear / differenzial transformator...

gr.M.

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Optisch, per "Barcode" ist die einfachste Möglichkeit. Und die
erzielbare Auflösung ist extrem hoch. Es gibt Glasmaßstäbe, die machen
für unter 150,- Euro eine Auflösung von 1/100 mm. Wenn Du noch eine
Null an den Preis hinhängst, bekommst Du 1/1000 mm Auflösung...

Ansonsten, soll's billig werden und reichen 17/100 mm, dann ist
Johannes Stratmanns Lösung das richtige: Gabellichtschranke
GP1A038RBK(L) und ein eigenes Streifenraster ausdrucken. Da der
Schlitten eh geführt ist, ist auch die mechanische Ausrichtung
überhaupt kein Problem.

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tja, wie ich schon sagte: Bei ebay für 5 EUR einen alten ausgetrockneten
Tintenpisser holen. Stabile Spurstange, Gabellichtschranke,
Streifenraster, alles dabei..  Wahrscheinlich noch sonstiges
Verstärker- und Zählerzeug auch noch, denn auch der Tintenstrahler muß
ja genau positionierne können

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ein Beschleunigungssensor, der so genau ist, dass sich am Ende der
> Strecke eine auf 0,5mm genaue Position ableiten lässt?

Umgekehrt wird ein Schuh draus. Er wollte die Position nur, um daraus
die Beschleunigung zu berechnen:

"Mit der Position möchte ich dann die Beschleunigung zu jedem
Zeitpunkt ermitteln (ca. 25 mal pro Sekunde)"

Daher mein Vorschlag, die Beschleunigung gleich direkt zu messen.

Autor: Wolfram (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Genau, er will die Beschleunigung

>mit der Position möchte ich dann die Beschleunigung zu jedem
Zeitpunkt
>ermitteln (ca. 25 mal pro Sekunde)

>also: der Schlitten fällt entlang einer Stahlachse etwa 20 cm nach
>unten, die Position des Schlittens soll mit einer Genauigkeit von +-
>0,5 mm gemessen werden.

Also Bestimmung der Beschleunigung senkrecht nach unten
das geht ohne Messung
-> Erdbeschleunigung 1g =9,81m/s2

Die variiert natürlich leicht je nach Position auf der Erde und es ist
die Bremskraft der Luft zu berücksichtigen
Die Position auf der Erde kannst du per GPS bestimmen, den Luftdruck
per Drucksensor.

Autor: Dierk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

danke für die Vorschläge!

der Vorschlag mit der Gabellichtschranke + Streifenmuster klingt sehr
gut, daran hatte ich gar nicht gedacht. Und er ist auch recht einfach
aufzubauen.

Eigentlich benötige ich drei Parameter: Position, Geschwindigkeit und
Beschleunigung. Nachdem eine gewisse optimale Geschwindigkeit (die ich
noch experimentell ermitteln muß) erreicht ist soll die Meßapparatur
über Feedback die Beschleunigung bei 0 halten - d.h. die
Geschwindigkeit soll nach einer Beschleunigungsphase konstant gehalten
werden.

Der Schlitten hat ein Eigengewicht, wird aber (durch einen
mechanisch-chemischen Prozeß, dessen Viskosität elektrisch steuerbar
ist) von oben festgehalten. Die Ablaufgeschwindigkeit dieses Prozesses
(d.h. letztlich die Viskosität) möchte ich per Feedback steuern...

das Ganze soll billig und "custom-made" für unser Lab sein

Alternativ könnte ich mir die Messung per US vorstellen, dazu habe ich
das hier gefunden:

http://www.roboter-teile.de/datasheets/srf04.pdf

bin mir aber nicht sicher ob das von der Auflösung her taugt...
vielleicht hat das (oder ein ähnliches System) schon mal jemand
getestet?

Danke + Grüße,
Dierk

Autor: A.K. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wär's damit, das ganze schlicht mit einer DV-Kamera aufzunehmen?
Wenn auf dem Schlitten ein von einem Programm identifizierbarer
Referenzpunkt drauf ist, sollte sich aus dem Stream die Bewegung recht
genau programmtechnisch ableiten lassen.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So arg genau dürfte das auch nicht werden. Die Auflösung der Kamera
begrenzt das dann doch.

Autor: A.K. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
200mm/0,5mm = 400 Punkte. Wo ist da das Problem?

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Probleme sind Verzerrung und Unschärfe durch die Optik,
Bewegungsunschärfe, Beleuchtung und Auswertung. "Barcode" ist die
Standardlösung für das beschriebene Problem.

Autor: A.K. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lässt sich problemlos kalibrieren, zumal es ja nur um eine Achse geht.
Natürlich ist das nicht die präziseste Lösung. Aber ja nachdem was
vorhanden ist, ist es möglicherweise die billigste.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, wenn du sie hochkant nimmst, könnt's gehen. Anders rum hat sie halt
meines Wissens nur 288 Zeilen (Halbbild), sofern sie die volle
PAL-Auflösung bringt.
Außerdem setzt das eine entsprechend verzerrungsfreie Optik und eine
verlustarme Komprimierung voraus. Möglich, daß es geht, aber ich
stell's mir nicht so einfach vor.

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
A.K. mag es nicht so sehr, wenn seine Vorschläge nicht ankommen und sein
Wissenstand nicht korrekt ist:

Autor: A.K. Datum: 02.08.2005 00:57

> Mit Lichtschranken, Barcodes etc kriegt man keine 0,5mm hin.

Wie gesagt, Glasmaßstäbe (Barcode in ein Glassubstrat geäzt) machen
günstig 1/100 mm Auflösung, wenn man ein wenig mehr ausgibt 1/1000 mm
und wenn man noch mehr Geld ausgibt wird's noch genauer.

Und wer das alles nicht braucht, nimmt einen Sharp-Sensor für ca. 5,-
Euro und druckt sich den Barcode selbst aus und hat so 0,17 mm
Auflösung.

Aber das ist ja alles nicht so gut, wie jetzt so ein dolle DV-Cam zu
verwenden. Hauptsächlich komplizierte Bild-Auswertungs-Software
schreiben/benutzen, wenn es einfacher mit einem Quadraturzähler geht.

Die "Barcode"-Lösung macht ein kleiner Mikrocontroller nebenher, bei
der DV-Cam-Version braucht es schon einen ganzen PC mit allem drum und
drann...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.