Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Genaue Oberflächenabtastung


von Dex D. (dexter)


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Hallo zusammen,

Ich habe eine Oberfläche von ca. 35x15mm welche Vertiefungen von ca. 1mm 
hat.
Das Ziel ist es, mittels eines Sensors die Position, Tiefe und grösse 
dieser Vertiefungen zu ermitteln um dann weiter zu verarbeiten.
Die der Gegenstand, dessen Oberfläche geprüft werden soll, wird in das 
Gerät eingeführt, dann wird die Erkennung gestartet. Die Distanz vom 
Sensor zu Oberfläche soll so klein wie möglich sein (keine Abtastung 
durch Berührung!), also so um 1cm. Das Gerät sollte nicht viel Grössere 
Masse haben als der Gegenstand haben (=>möglichst klein).

Mir kommen nun zwei Möglichkeiten in den Sinn, wie man das realisieren 
kann:
 1. Time of Flight Sensor
 2. Image Sensor mit seitlicher Beleuchtung

Meine Fragen:
Was würded ihr vorschlagen?
Gibt es TOF-Sensoren, welche Distanzunterschiede von <1mm erkennen?

Mein Problem ist, ich finde keine solche Sensoren die wirklich sehr 
klein sind.

Hoffe ihr könnt mir weiterhelfen

Gruss Dexter

von Alex (Gast)


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Wichtige Info's fehlen.
Ist der Prüfling aus leitendem Material? ==> kapazitive Abtastung
Hat der Prüfling eine spiegelnde Oberfläche? ==> seitliche Beleuchtung, 
Bildauswertung.
Welche anderen Randbedingungen: Preis, Entwicklungszeit, Genauigkeit???
Sonst Glaskugel...

von Dex D. (dexter)


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Danke für deine Antwort. Hier genauere Erklärungen:

Es handelt sich um ein metallernde Oberfläche. Kann von hochglanzpoliert 
zu verschmutzt sein. Soll aber trotzdem für zwei Oberflächen mit selben 
Vertiefungen gleiche Werte liefern.
Also eben der Sinn ist es, diese Oberflächen zu vergleichen anhand der 
Vertiefungen.

Was Meinst du mit kpazitive Abtastung?

Preis: möglichst tief (wie immer natürlich) => Materialkosten in grosser 
Menge unter 50.-
Entwicklungszeit: offen
Genauigkeit: soll für Oberflächen mit gleichen Vertiefungen einfach das 
selbe Ergebnis sein, und bei unterschiedlichen Vertiefungen demnach 
nicht.
Bei den Vertiefungen kommt spielt nicht die Tiefe eine Rolle, sonder 
Grösse, Position und Form.

Grus Dexter

von Gerd E. (robberknight)


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Also man steckt so einen von diesen Schlüsseln mit Löchern statt 
klassischem Bart in Dein Gerät rein, und das liefert nen paar Sekunden 
später dann einen für diesen Schlüssel eindeutigen Code. Das ganze für 
unter 50 EUR Materialkosten, das eröffnet gute Vertriebsmöglichkeiten.

Im 2. Projekt wird dann aus diesem eindeutigen Code direkt der G-Code 
für die Fräse erzeugt. Klingt praktisch.

von Dex D. (dexter)


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Schön spekuliert, doch leider daneben.
Es gibt noch andere Anwendungen um so etwas zu benutzen. Und nein, es 
dient nicht für illegale Zwecke, falls du mir das unterstellen willst!
Sowieso säh ich den Nutzen dahinter nicht so ganz.

von Hauspapa (Gast)


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>Also man steckt so einen von diesen Schlüsseln mit Löchern...

War auch meine erster Gedanke.

Weis nicht ob ich "Viel Erfolg" wünschen soll.

Schönen Abend
Hauspapa

von Mr. Tom (Gast)


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Dex Dexter schrieb:
> Gibt es TOF-Sensoren, welche Distanzunterschiede von <1mm erkennen?

Dann rechne dir mal die Laufzeit für eine Distanz von weniger als 1mm 
aus ;-)

von Dex D. (dexter)


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Ja das ist mir klar, hab ich auch schon berechnet ;-)
Aber ich weiss ja nicht wie weit die Technik bereits ist bei den 
TOF-Sensoren. Die können mitlerweile ja auch bereits ziemlich kleine 
Differenzen ausmachen, nur leider fand ich keine Angaben dazu.

von Lord Tofu (Gast)


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von Ulrich (Gast)


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Die optische Abtastung mit schräger Beleuchtung ist schon mal ein 
möglicher weg. Das Prinzip ist da eher das der Triangulation. Ein 
billige Version wäre ggf. mit einer CCD-Zeile als Sensor und einer 
wechselnden Beleuchtung von beiden Seiten möglich - bräuchte aber 
einiges an Entwicklung. Die Abtastung wäre dann eher schon beim 
Einführen.

Kapazitiv wäre bei geringer Anforderung an die laterale Auflösung wohl 
auch möglich - dann aber eher mit unter 1 mm Abstand.

Als Alternatives Verfahren wäre ggf. auch noch ein Autofocus ähnliches 
Verfahren, etwa so wie bei der CD, nur größer.

von Rene S. (Firma: BfEHS) (rschube)


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Hallo,

so eine Oberfläche würde ich mit Induktiven Wegsensoren abtasten.
Für deine Parameter sollte so etwas passen:
http://www.sensoren.de/pdf/3MTL10.pdf

Dieser oder einer seiner Brüder müssten das schaffen.

Grüße aus Berlin

von Ulrich (Gast)


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Der verlinkte induktive Taster arbeitet wohl im Kontakt.

Ein Induktive Abtastung, über Wirbelströme wäre ggf. aber auch möglich. 
Das hängt aber ggf. vom Material ab. Wirbelströme an der Spitze eines 
kleinen Ferritestabes sollten messbar sein. Die Kapazitive Messung ist 
aber vermutlich einfacher.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Auch ein 'Scanning Tunneling Electron Microscope' könnte geeignet sein. 
Nachdem einige Jungs bei IBM so ein Teil in den 80ern mal entworfen 
haben, gibts dazu mittlerweile einige Selbstbauprojekte:
http://www.chemhacker.com/2010/09/chemhackerstm-0-1/
http://citizenscientistsleague.com/2011/03/24/a-diy-scanning-electron-microscope/

von MaWin (Gast)


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> gibts dazu mittlerweile einige Selbstbauprojekte:

Das erste funktioniert (noch) nicht (und wird nie funktionieren,
wie mir meine Erfahrungen mit Funktionierendem von 1986 sagen),
das zweite ist gar kein STM, sondern ein Elektronenmikroskop
das leider schlechter sieht als dein und mein Auge.

> Wichtige Info's fehlen.

Natürlich, ein Mossad-Projekt das die NSA nicht mitbekommen darf,
also bloss nichts über das Problem sagen, die Kundschaft könnte
vor Lachen vom Stuhl fallen.

Da benötigte Auflösungen zwiachen 1mm und 1um denkbar sind, sich
der Aufwand und die Lösung dazwischen aber meilenweit unterschieden,
spart man sich lieber das Nachdenken.

von Dex D. (dexter)


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Besten Dank schon mal für eure Vorschläge!

Ich habe mir im Bereich der Beleuchtungsvariation folgendes angeschaut: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Streifenprojektion
Nur frage ich mich, ob dazu die Fläche nicht zu klein ist?

Kapazitiv und induktiv müsste ich dann die gesammte Fläche abfahren!?
Es wäre schön, wenn die erkennung statisch geschehen würde. Da es sonst 
Schaltungstechnisch zunimmt.

---------
Wenn ich die Möglichkeit oder Intersse daran hätte, 1um genau messen zu 
können, müsste ich kaum hier um Rat fragen...

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