Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ein ungenauer Laser-Sensor?!


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von superpcfan (Gast)


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Hallo liebes Forum,

wie der Betreff schon sagt, würde ich gerne wissen, ob es ungenaue 
Lasersensoren gibt? Lustige Frage, mag man jetzt denken.

Ich habe mich bei Google auf die Suche nach Laser-Abstandssensoren 
begeben. Die meisten Treffer sind dann Sensoren für 
Automatisierungstechnik mit einer Genauigkeit im µm Bereich. Da diese 
Sensoren Industrietechnik sind, beginnen die Preise nicht unter 400€.

Ich habe völlig andere Anforderungen an den Sensor. Zum Beispiel will 
ich keine hunderte Euro für µm Genauigkeit ausgeben, die ich nicht 
benötige.

Meine Anforderungen wären:
- Messbereich: 15-100mm
- Genauigkeit: 1mm wäre völlig ausreichend
- kleine Kugel in Röhre muss erkannt werden -> Lasertechnik
- Bauform: Zylindrisch mit max. M6 Außengewinde (so ähnlich wie 
kapazitive Näherungssensoren)

Kennt jemand solche Sensoren? Ich kann mir nicht vorstellen, das es nur 
diese großen Industrieklötze gibt?!

von Jojo S. (Gast)


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Ultraschall? Die 1 mm absolut gehen allerdings nur unter konstanten 
Klimabedingungen.
http://www.baumer.com/de-de/produkte/distanzsensorik/ultraschall-sensoren/

von superpcfan (Gast)


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Bauform und Messbereich kommen etwa hin.

Aber kann Ultraschall einen präzisen Punkt in einer Röhre detektieren, 
wie es ein Laser kann? Ich hätte vermutet, dass die Reflektionen an der 
Röhrenwand zu Fehlern führen? Kann Ultraschall so gerichtet werden?

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Ist das Rohr in dem sich die Kugel befindet durchsichtig? Dann würde 
sich Trinagulation mittel Kamera anbieten.

Milchmädchenrchnung: HD-Kamera kann horizontal 1920 Pixel auflösen. Ist 
das Gesichtsfeld 19 cm breit, ist das eine Auflösung von 1/10 mm. Bei 
gepulstem Laser macht man eine Aufnahme mit und eine ohne Laserpunkt und 
subtrahiert beide Bilder voneinander - da ist dann nur der Punkt zu 
sehen ... Trivial-Bildauswertung.

von Frank (Gast)


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Ich Frage mich eher ob 15mm eher ein Problem mit der Laufzeit gibt. Ist 
ja nicht gerade viel Zeit zwischen Burst und Empfang. Dauert ja auch 
etwas bis das mech. System angeschwungen bzw für den Empfang abgebremst 
wurde...

von Frank (Gast)


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Also bei US meinte ich...

von Phan Tom (Gast)


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superpcfan schrieb:
> Aber kann Ultraschall einen präzisen Punkt in einer Röhre detektieren,
> wie es ein Laser kann?

Das kannst du dir selber überlegen. Wenn die Abmessungen des Objektes in 
der Größenordnung der verwendete Wellenlänge oder kleiner sind, wird es 
mit der Detektion "schwierig". Schall ist fast eine Million mal 
langsamer als Licht. Ein roter Laser hat eine Wellenlänge von 0.00063mm, 
ein Ultraschallsensor mit 40kHz eine Wellenlänge von 9mm.
Um Ultraschall vergleichbar gut zu bündeln wie einen Laserstrahl, 
brauchst du einen entsprechend großen Spiegel und erhälst dann immer 
noch einen vergleichsweise dicken Schallstrahl. Probier es doch mal mit 
einer Satellitenschüssel zum Fokussieren.

von superpcfan (Gast)


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@Frank Esselbach: Die Röhre ist nicht durchsichtig. Aber selbst wenn ich 
sie durchsichtig machen würde, müsste ich die Kamera ja senkrecht zur 
Röhre in einem gewissen Abstand montieren. Meine Hoffnung war, den 
Sensor in der Stirnseite der Röhre montieren zu können, um Platz zu 
sparen. Deshalb die Zylindrische Bauform.

@Frank: Der von Jojo S. vorgeschlagene Hersteller verspricht sogar 3mm 
Mindestabstand. Nach meinem Verständnis müsste das dann kein einfaches 
Laufzeitverfahren sein, sondern mit Funktionsanalyse arbeiten.

von Frank (Gast)


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Gab es nicht mal so was ähnliches um eine Kugel in einer Rinne zu 
balancieren!?
Da haben sie zwei getrennte Streifen mit einem leitfähigen Material 
eingebracht. Durch die Metallkugel ergab sich ein positionsabhängiger 
Widerstand.

Eine andere  Möglichkeit wäre evtl durch Reflexionsmessungen!? Die 
Telekom hat so etwas (früher) teilweise verwendet um den Punkt des 
Kabelbruchs zu detektieren.
Von einem Stahlseil Hersteller weiß ich auch das sie so etwas im QM 
einsetzen.

von Frank (Gast)


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superpcfan schrieb:
> @Frank: Der von Jojo S. vorgeschlagene Hersteller verspricht sogar 3mm
> Mindestabstand. Nach meinem Verständnis müsste das dann kein einfaches
> Laufzeitverfahren sein, sondern mit Funktionsanalyse arbeiten.

Ja, liegt wohl auch an
Schaltfrequenz 390kHz

Aber die Teile scheinen echt nicht schlecht.
Wiederholgenauigkeit 0,1mm

von Frank (Gast)


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SchaLLfrequenz ...

von Sebastian S. (amateur)


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Ebenfalls für den industriellen Bereich gibt es fertige Lichtschranken 
im U-Format (<5 - >60mm). Die arbeiten aber meist nicht mit Laser 
sondern erstrahlen im Lichte einer LED.

Laser wird üblicherweise nur dann verwendet, wenn größere Strecken zu 
überwinden sind.

In kniffligen Ecken haben wir Sende-/Empfangsmodule verwendet, die ihre 
LED-Strahlung in Lichtleiter (Kunststoff) einkoppeln und ebenfalls in 
einen Lichtleiter "schauen". Die kann man dann um 5 Ecken legen um sich 
an sonst schwer zugänglichen Stellen umzusehen. Die Genauigkeit dieser 
Teile liegt im Bereich von weniger als einem Millimeter 
(Lichtleiterdurchmesser) bis (je nach Entfernung) zu einigen 
Millimetern.

Gerade in diesem Bereich gibt es so viele Möglichkeiten und Arten von 
optischen Sensoren, dass Du dich Monate lang durch die Angebote hangeln 
kannst. Oder Deinen bösen Nachbarn mit den dazugehörigen Katalogen 
erschlagen kannst.

von Rolf M. (rmagnus)


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superpcfan schrieb:
> Kennt jemand solche Sensoren? Ich kann mir nicht vorstellen, das es nur
> diese großen Industrieklötze gibt?!

Als fertige Geräte gibt's sowas doch erheblich günstiger. Vielleicht 
kann man auf deren Basis was machen.

http://www.conrad.de/ce/de/product/752593/Bosch-PLR-15-Laser-Entfernungsmesser-Messbereich-max-15-m

von F. K. (superpcfan)


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@Frank: Die Idee mit dem Widerstandsbahnen war mir auch schon gekommen. 
Allerdings bin ich dann an der Stelle hängen geblieben, wie ich die 
Bahnen in eine geschlossene Röhre kleben soll, in die nicht mal der 
kleine Finger passt.

Sebastian S.: Die Lichtleiter sind eine interessante Idee. Die könnte 
ich ganz simpel in der Stirnseite fixieren. Gibt es 
Entfernungsmesssensoren, wie diese "Industrieklötze", auf die man einen 
Lichtleiter stecken kann? Und das dann in einem erschwinglichen 
Preissegment?

von Wolfgang (Gast)


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Frank schrieb:
> Eine andere  Möglichkeit wäre evtl durch Reflexionsmessungen!? Die
> Telekom hat so etwas (früher) teilweise verwendet um den Punkt des
> Kabelbruchs zu detektieren.

Und du meinst, das Signal pflanzt sich im Kabel nicht mit 
Lichtgeschwindigkeit (des Mediums) fort. Bestimmt hat die Telekomm damit 
nicht Kabelbrüche im Entfernungsbereich 15..100mm ausgemessen.

von Frank (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Frank schrieb:
> Eine andere  Möglichkeit wäre evtl durch Reflexionsmessungen!? Die
> Telekom hat so etwas (früher) teilweise verwendet um den Punkt des
> Kabelbruchs zu detektieren.
>
> Und du meinst, das Signal pflanzt sich im Kabel nicht mit
> Lichtgeschwindigkeit (des Mediums) fort. Bestimmt hat die Telekomm damit
> nicht Kabelbrüche im Entfernungsbereich 15..100mm ausgemessen.

Das stimmt allerdings.

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