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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ultraschall Entfernungsmessung auf kurze Abstände


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Autor: Max (Gast)
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Hallo!
Ich möchte kontaktlos die Dicke eines Materials vermessen, und bin 
dabei, mir  verschiedene mögliche Verfahren anzusehen.
Das Material hat eine Dicke von ca. 1 - 5 mm und kann sowohl Kunststoff 
als auch metallisch sein und liegt plan auf einer Oberfläche, welche 
eine bekannte Entfernung zum Sensor besitzt - diese Entfernung ist 
aktuell nicht vorgegeben. Daher kann die Dickenmessung als eine 
Entfernungsmessung von Sensor zu dem Material durchgeführt werden. Die 
geforderte Genauigkeit der Messung sollte fürs erste ca. 0,1 mm 
betragen.
Meine ersten Überlegungen waren entweder Ultraschall oder optisch, wobei 
mir ein optisches Verfahren aufgrund der extrem kurzen Signallaufzeit 
bei so kurzen Entfernungen nicht so einfach machbar erscheint.
Daher habe ich überlegt, ob es ev. über Ultraschall machbar wäre.
Wie hoch müsste die Ultraschall-Frequenz für eine solche Auflösung sein, 
bzw. gibt es hierfür noch käufliche und erschwingliche Wandler/Sensoren?
Oder ist diese Anforderung für Ultraschall nicht mehr realisierbar?

Wenn jemand ein paar Tipps dazu hätte, wäre ich sehr dankbar!

Viele Grüße

Max

Autor: Lurchi (Gast)
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Optisch muss man nicht über die Laufzeit machen. Per Triangulation sind 
0.1 mm relativ einfach zu machen, sofern die Oberfläche eben ist. Nur 
sehr transparent könnte es ggf. schwer machen.

Ultraschal über so kurze Entfernung ist nicht einfach, weil man den Weg 
des Schalls bei den üblichen Frequenzen für Luft nicht so gut festlegen 
kann. es geht per Beugung halt auch immer etwas um die Ecke usw. Im 
Prinzip geht es aber auch bei so kurzen Abstand mit separatem Sender und 
Empfänger, etwa unter einem Winkel. ggf. wird die Messung nichtlinear 
und man müsste ggf. nach einer Reihe Testmessungen korrigieren.

Mit käuflichen US Sensoren sieht es da eher schlecht aus. Sensoren per 
Triangulation gibt es zu kaufen. Die günstigen Sharp Teile dürften vom 
Messbereich wohl nicht ganz passen (eher zu grob).

Autor: Jürgen Wissenwasser (Gast)
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Linearer Positionsmesser (resistive Elemente wählen)

https://www.digikey.at/products/de/sensors-transducers/position-sensors-angle-linear-position-measuring/549

Je nachdem, wie weit die Messung automatisiert laufen soll, muß man zu 
den Lineargebern (idR ein Poti, das aus einem beweglichen, 
federbelasteten Stift besteht) noch ein Klappmechanismus, Servo o.ä. 
ergänzen, damit man nacheinander die zu messenden Teile auflegen kann.

Autor: Tom (Gast)
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Basteln oder Kaufen? Hobby- oder Industrie-Budget?
Laser-Entfernungsmesser (z. B. Leuze) können z.B. 50-100 mm mit 0.01 mm 
Auflösung.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Max schrieb:
> Ich möchte kontaktlos die Dicke eines Materials vermessen, und bin
> dabei, mir  verschiedene mögliche Verfahren anzusehen.
> Das Material hat eine Dicke von ca. 1 - 5 mm und kann sowohl Kunststoff
> als auch metallisch sein und liegt plan auf einer Oberfläche, welche
> eine bekannte Entfernung zum Sensor besitzt

Dann reicht es vermutlich, statt der Dicke des unbekannten Materials den 
Abstand zur Oberfläche zu messen und anschließend die Materialdicke 
rechnerisch zu ermitteln.
Dafür müsste man allerdings etwas mehr über die Oberflächeneigenschaften 
des Materials wissen. Optisch lässt sich das sicher im 
Sub-Mikrometerbereich vermessen - reine Kostenfrage.

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