Hallo und einen schönen Samstag wünschend, Ich baue für meinen 445nm Diodenlaser eine kleine z-Achse. Jetzt möchte ich zusätzlich einen Entfernungssensor anbauen. Ich möchte einen Bereich von 5 bis max. 50mm abdecken. Der VL6180X erscheint mir geeignet. Aber wie genau ist er? Kann ich die Entfernung nur in 1mm-Schritten ermitteln, oder auch 0.5 oder 0.2mm? Das Material, auf das der Laser trifft, ist entweder schwarzes Acrylglas oder Sperrholz. Ich fand heute im Internet leider keine zuverlässigen Angaben dazu. Liegt aber auch daran, dass ich kein Englisch kann. Wer von euch hat Erfahrungen mit dem VL6180X oder weiß etwas Genaueres über die "Auflösung"?
Reiner M. schrieb: > oder weiß etwas Genaueres über die "Auflösung"? Hast du mal das Datenblatt angeschaut? Und darin besonders die "Figure 6. Typical ranging performance" > Kann ich die Entfernung nur in 1mm-Schritten ermitteln, oder auch 0.5 > oder 0.2mm? Wenn du dir die Abbildung dann angesehen hast, erkennst du die Antwort: keine der 3 Zahlen deiner Frage kann garantiert werden.
Lothar M. schrieb: > Wenn du dir die Abbildung dann angesehen hast, erkennst du die Antwort: > keine der 3 Zahlen deiner Frage kann garantiert werden. Diese kommentarlos - sorry - hingerotzte Figure 6 sagt überhaupt nichts über die Auflösung. Die dort dargestellten Kurven sind einfach nur verrauscht. Ob die Auflösung für die Messaufgabe reichen würde, hängt von der erforderlichen Zeitauflösung ab. Mittelung hilft gegen Rauschen.
Wolfgang schrieb: > Diese kommentarlos - sorry - hingerotzte Figure 6 sagt überhaupt nichts > über die Auflösung. Für mich zeigt diese Abbildung, dass die Antwort auf die Frage "Geeignet?" tendenziell "Nein!" lautet. Und wenn ich weiterblättere und die Tabelle 18 sehe, dann bin ich mir vollends sicher, dass das der falsche Sensor für die Aufgabe ist. Wolfgang schrieb: > Mittelung hilft gegen Rauschen. Nur, wenn das Rauschen normalverteilt ist.
:
Bearbeitet durch Moderator
VL6180, VL53L0X, VL53L1X oder auch der ganz Neue (Name gerade entfallen): Falls man plant, diese Dinger zur Distanzmessing einzusetzen überrascht im ersten Moment die Genauigkeit, auf den zweiten Blick ist das aber alles nicht so richtig reproduzierbar und genau. Wenn es dagegen nicht auf den letzten Prozent Genauigkeit ankommt sind die schon sehr brauchbar!
Lothar M. schrieb: > Für mich zeigt diese Abbildung, dass die Antwort auf die Frage > "Geeignet?" tendenziell "Nein!" lautet. Woher weißt du, welche Bandbreite (i.e. Messfrequenz) erforderlich ist. Bei normalverteiltem Rauschen sinkt das Rauschen ds Mittelwert mit der Wurzel aus der Anzahl der Messungen.
Also ist das "Ding" nicht geeignet, um mir eine Entfernung von 0.5 mm zu bestätigen? Aber könnte ich eine Entfernung von 1mm wenigstens sicher detektieren? Das würde mir schon genügen bei meinem Laser-Modul. Und wenn der VL6180X unbrauchbar ist um Entfernungen von 0.5mm sicher zu detektieren - welche Möglichkeiten habe ich dann? Welche Sensoren kommen in Betracht? Ich will ja nicht unbedingt 0.1mm auflösen. Aber "sichere" 1mm wären schon gut. Denn der Fokus dieser China-Laser optimiert sich im Millimeter-Bereich. 1 Millimeter entscheidet oft darüber, ob der Laserstrahl überhaupt in einen Durchgang durch das Material kommt.
Reiner M. schrieb: > Also ist das "Ding" nicht geeignet, um mir eine Entfernung von 0.5 > mm zu bestätigen? Wenn ich mich recht entsinne kann man aus dem internen Register eh nur in 1mm Steps auslesen. > Aber könnte ich eine Entfernung von 1mm wenigstens sicher detektieren? Meiner Meinung nach nein, zumindest nicht reproduzierbar. Ausgewiesene Hauptanwendung ist die Gestendetektion. > Welche Sensoren kommen in Betracht? Gute Frage, mit Auflösung im Submillimeterbereicb kenne ich nur spezielle Laser-Abstandssensoren (richtig teuer). Aber gerade bei schwarzem Acrylglas wird es speziell. Nehme mal einen handelsüblichen „Baumarkt-Laser“ und messe mehrmals gegen schwarze glänzende Flächen. Eine überraschende Erkenntnis, mehrere Millimeter Abweichung sind kein Problem. Nur wenige Fabrikate beherrschen diese Disziplin mit 1..2mm reproduzierbar.
Beitrag #6468167 wurde von einem Moderator gelöscht.
Reiner M. schrieb: > Aber könnte ich eine Entfernung von 1mm wenigstens sicher detektieren? Nein, das Problem ist aber nicht die bislang diskutierte Auflösung, sondern die Genauigkeit und der Nahbereich bis 10mm. Soweit man das aus Fig. 6 herauslesen kann, ist der Sensor IMHO unterhalb von 10mm unbrauchbar, aber s.u. Für eine Absolutbestimmung des Abstandes sind in der Tat die in Tab.18 genannten Unsicherheiten durch Drift, wie sie für einen Time-of-Flight Sensor (ToF) nun mal typisch sind, das k.O.-Kriterium. Für so kurze Entfernungen ist ein Triangulationssensor (IR Triangulation) eher geeignet. Fertigsensoren, wie z.B. FT 10-RLA o.ä. kommen auf Wiederholgenauigkeiten von deutlich besser als 0.1mm (Kosten: k.A.) https://www.crautomation.com/imgsensoren/opto_FT_10_RLA.pdf Die 10mm Mindestabstand lassen sich immer durch passende Montage erreichen, d.h. man braucht keinen Sensor der eine absolute Entfernung von 1mm sicher detektiert.
Wolfgang schrieb: > Soweit man das aus Fig. 6 herauslesen kann, ist der Sensor IMHO > unterhalb von 10mm unbrauchbar Das wäre ja nicht so "schlimm", denn man müsste den Sensor dann einfach 10mm weiter weg setzen. > aber s.u. Ganz meine Worte zu dem Bild und der Tabelle. Wolfgang schrieb: > Woher weißt du, welche Bandbreite (i.e. Messfrequenz) erforderlich ist. Ich habe geraten anhand der Aussage, die Reiner M. schrieb: >>>> eine kleine z-Achse. Jetzt möchte ich zusätzlich einen >>>> Entfernungssensor anbauen. Es wird damit also eine Z-Achse positioniert und soll evtl. später sogar auf Position geregelt werden. Da kann man nicht über zig Sekunden hinweg Werte "ausmitteln". Harald schrieb: > Gute Frage, mit Auflösung im Submillimeterbereicb kenne ich nur > spezielle Laser-Abstandssensoren (richtig teuer). Diese Ultraschallsensoren könnten das für die schmalere Kasse und sind in allen Belangen besser als diese TOF-Dinger: https://www.microsonic.de/de/abstandssensoren/zylindrisch/micplus/standardsensoren/standardsensoren/micplus25iutc.htm
:
Bearbeitet durch Moderator
Lothar M. schrieb: > Diese Ultraschallsensoren könnten das für die schmalere Kasse und sind > in allen Belangen besser als diese TOF-Dinger: Die Produkte der Fa. Microsonic kenne ich recht gut aus der Anwendung. Microsonic ist schon absolute Spitze in Sachen Ultraschall-Anwendungen aber für die geforderte Genauigkeit sehe ich den mic25 nicht. In Einzelstückzahl kostet der auch schon einiges.
Harald schrieb: > Die Produkte der Fa. Microsonic kenne ich recht gut aus der Anwendung. Ich kenne nur die mit größerer Reichweite, die vermessen Brettbreiten im mm Bereich. Aber auch da kommt es dann zu Abweichungen, wenn im Winter das Tor für den Stapler hochfährt und ein kurzer Schwall kalte Luft durch die Halle bläst. Die (Laser)Triangulationssensoren versagen gern bei reflektierenden Oberflächen, die den Lichtstrahl einfach "wegspiegeln". Und auch bei richtig schwarzen Oberflächen haben sie so ihre Mühe, weil der Lichtpunkt einfach "verschluckt" wird. Ich wäre auf das Ergebnis bei schwarzen, spiegelnden Oberflächen gespannt.... 😁
Lothar M. schrieb: > Ich wäre auf das Ergebnis bei schwarzen, spiegelnden Oberflächen > gespannt.... 😁 na und genau diesen idealen Verhältnisse hat der TO doch sofort genannt: Reiner M. schrieb: > auf das der Laser trifft, ist entweder schwarzes Acrylglas > oder Sperrholz. Aber auch bei einem guten Reflektor rauschen diese Sensoren zu viel für diese Aufgabe, die sind als Näherungssensor deklariert und nicht als Präzisons Wegmesser.
Habe gestern auch nochmal etwas gegoogelt, Suchworte waren: „distance sensor sub millimeter“. In der Tat scheint es schwierig zu sein, viel Diskussion aber keine Lösungen. Gerade bei reflektierenden Oberflächen.
Lothar M. schrieb: > Die (Laser)Triangulationssensoren versagen gern bei reflektierenden > Oberflächen, die den Lichtstrahl einfach "wegspiegeln". Und auch bei > richtig schwarzen Oberflächen haben sie so ihre Mühe, weil der > Lichtpunkt einfach "verschluckt" wird. Solchen Problemen kann man oft mit Hilfe einer aufgeklebte Folie aus dem Weg gehen. Dafür müsste man allerdings mehr über die Anwendung wissen.
Angehängte Dateien:
-
20201108_123147.jpg
460 KB
Lothar M. schrieb: > Das wäre ja nicht so "schlimm", denn man müsste den Sensor dann einfach > 10mm weiter weg setzen. Prima, danke Lothar! Direkt am Laserkopf unten kann ich ihn eh nicht montieren, ich muss es "irgendwo" auf dem Schlitten positionieren - und der .... ist ja eh "meilenweit". Mir ist im Grunde Wurst, in welcher Höhe der Sensor angebracht ist, kann der Arduino ja heraus rechnen. Bleibt die Frage, in WELCHEM Distanzbereich arbeitet der Sensor am zuverlässigsten? Lothar M. schrieb: > Es wird damit also eine Z-Achse positioniert und soll evtl. später sogar > auf Position geregelt werden. Da kann man nicht über zig Sekunden hinweg > Werte "ausmitteln". @Lothar M., ich habe ja keine Ahnung, aber "zig Sekunden" ist doch zugespitzt? -----------
:
Bearbeitet durch User
Die Z-Achse wird doch durch einen Schrittmotor verfahren und ein Taster für die Referenzposition ist auch vorhanden. Der SM mit Ansteuerung muss natürlich so dimensioniert sein das keine Schrittverluste auftreten, damit ist eine zusätzliche absolute Messung doch ziemlich überflüssig.
Reiner M. schrieb: > ich habe ja keine Ahnung, aber "zig Sekunden" ist doch zugespitzt? Wenn ich eine Wandlungszeit von min. 10ms (Bild 20 + Tabelle 11) und eine Mittelwertbildung über 100 Messwerte machen muss, um max. 2mm Abweichung zu bekommen (Tabelle 18), bin ich im Bereich von Sekunden, wenn ich mit Mittelwertbildung(**) noch genauer werden will. Wie schnell fährt denn deine Achse? (**) und die funktioniert eben nur bei gaußverteiltem Rauschen. Das muss hier nicht unbedingt der Fall sein. Reiner M. schrieb: > in WELCHEM Distanzbereich arbeitet der Sensor am zuverlässigsten? Sieh dir im Datenblatt das Kapitel 3 an: in keinem Distanzbereich arbeitet er so gut, wie du es willst oder gar brauchst. Man "kann" jetzt natürlich herummurksen, es ausprobieren und sich das Ding irgendwie schönsaufen, aber man "muss" dann auch mit den Konsequenzen leben.
Vielleicht kann der TE ja die Reflektion nutzen und sich selbst was basteln. So wie ich es verstehe, benötigt er ja nur genau einen Abstand. Eine LED im Winkel anordnen und per Kanal ausrichten. In Reflektionsrichtung einen Empfänger, der ebenfalls kanalisiert ist. Nur wenn der Abstand stimmt, wird die volle Amplitude empfangen. Mit einer zweiten solchen Anordnung liese sich noch ein gewisser Linearbereich und eine Richtungserkennung erreichen.
1 | Sender Empfänger |
2 | U U |
3 | \ / |
4 | \ / |
5 | \ / |
6 | \ / |
7 | ------------------- Oberfläche |
Maxe schrieb: > Eine LED im Winkel anordnen und per Kanal ausrichten. In > Reflektionsrichtung einen Empfänger, der ebenfalls kanalisiert ist. Also die klassische bereits erwähnte Triangulation. > Nur wenn der Abstand stimmt, wird die volle Amplitude empfangen. Blöd an so einer "Maximumssuche" ist, dass man zur sicheren Bestimmung des Maximums auf jeden Fall "übers Ziel hinaus" fahren muss. Das kann man natürlich mit einem "voreilenden" zweiten Empfänger abfangen, aber zudem fallen einem da recht schnell noch ein paar unschöne Effekte wie Störlicht (Sonnenlicht oder gepulst aus LED-Lampen oder Leuchtstoffröhren) oder andere unangenehme Störeinflüsse (Oberfäche, Staub, usw) ein. > der ebenfalls kanalisiert ist. Ja, die Optik für sowas sollte nicht unterschätzt werden. Im Besonderen für die geforderte Genauigkeit. > Vielleicht kann der TE ja die Reflektion nutzen und sich selbst was > basteln. Der Ansatz krankt genau an dem, woran sich so viele so arg verschätzen: nur, weil es etwas schon gibt, das nicht mal arg kompliziert aussieht und nicht mal allzuviel kostet, muss der Weg dahin nicht unbedingt einfach gewesen sein. Er könnte sogar viele Ingenieursmannjahre gekostet haben.
:
Bearbeitet durch Moderator
Lothar M. schrieb: > Maxe schrieb: >> Eine LED im Winkel anordnen und per Kanal ausrichten. In >> Reflektionsrichtung einen Empfänger, der ebenfalls kanalisiert ist. > Also die klassische bereits erwähnte Triangulation. Die Triangulation nutzt normalerweise nur den Versatz der optischen Achsen von Laser und Detektor, nicht aber den reflektierten Strahl. Bei der in der Skizze gezeigte Anordnung geht auch die Neigung der Oberfläche ein.
Johannes S. schrieb: > damit ist eine zusätzliche absolute Messung doch ziemlich überflüssig. Grundsätzlich richtig. Hatte aber die Idee, auch schon beim unterschieben des Material - je nach Dicke - den Laserkopf in Z-Richtung zu positionieren. Lothar M. schrieb: > Man "kann" jetzt natürlich herummurksen, es ausprobieren und sich das > Ding irgendwie schönsaufen, aber man "muss" dann auch mit den > Konsequenzen leben. Danke, ich vertraue da lieber denen, die Ahnung von der Materie haben, lach. Also ist der VL6180 für mich erstmal gestorben..... Wie schaut es bei den Sharp Sensoren aus? Maxe schrieb: > Vielleicht kann der TE ja die Reflektion nutzen und sich selbst was > basteln. So wie ich es verstehe, benötigt er ja nur genau einen Abstand. Ich habe noch eine nagelneue Reflexionslichtschranke MRL601 in meiner Wühlkiste liegen. Wäre sie zu gebrauchen? https://www.voelkner.de/products/28630/Reflex-Reflexions-Lichtschranke-MRL-601-MRL-601-1St..html Leider bin ich kein brauchbarer Elektroniker und fing erst vor kurzem an mich mit dem Thema Arduino zu befassen. KÖNNTE ich die MRL601 ohne weiteres an ein Arduino anschließen und in Betrieb nehmen?
Wolfgang schrieb: > Die Triangulation nutzt normalerweise nur den Versatz der optischen > Achsen von Laser und Detektor, nicht aber den reflektierten Strahl. Ist im Grunde egal, wie man das Dreieck zwischen Sender, Empfänger und Messobjekt(Lichtpunkt) aufspannt. > Bei der in der Skizze gezeigte Anordnung geht auch die Neigung der > Oberfläche ein. Nicht, wenn die Oberfläche in alle Richtungen streuend reflektiert. Und wenn sie spiegelt, dann versagt die Triangulation sowieso. Auch mit teuren Lasertastköpfen. Denn dann wird der Lichtpunkt einfach "weggespiegelt" und kommt nie zum Empfänger zurück. Der meint dann lapidar: kein Objekt im Messbereich. Aber generell denke ich schon, dass hier ein Lasertriangulationssensor am ehesten zum Ziel führen könnte: https://www.micro-epsilon.de/service/glossar/Laser-Triangulation.html Könnte allerdings den Kostenrahmen sprengen: https://www.baumer.com/de/de/messgenauigkeiten-im-submikrometerbereich---om70-high-performance-laserdistanzsensoren/n/OM70-Laser-distance-sensors https://www.bannerengineering.com/de/de/products/part.91681.html Nur, um mal eine Ahnung zu bekommen, wo das Ganze hingehen soll. Reiner M. schrieb: > Wie schaut es bei den Sharp Sensoren aus? Wenn du die meinst, die ich meine, dann sind die optimal zur Erkennung von Händen am Waschbecken und funktionieren dort auch oft ziemlich gut. > KÖNNTE ich die MRL601 ohne weiteres an ein Arduino anschließen und in > Betrieb nehmen? KÖNNTEST du schon. Aber ich wiederhole mich: sieh dir das Datenblatt an. Dort ist ein Bild mit der Kennlinie. Die Bereiche 1 und 2 sind für die Abstandsmessung unbrauchbar (einfach mal drüber nachdenken, welche Position du z.B. bei 60% vom relativen Fotostrom hast). Und der Bereich 3 ist nur geeignet für "großflächige gute Reflektoren". Sprich: bei schwarzen, spiegelnden Oberflächen hast du maximales Pech...
:
Bearbeitet durch Moderator
Reiner M. schrieb: > Maxe schrieb: >> Vielleicht kann der TE ja die Reflektion nutzen und sich selbst was >> basteln. So wie ich es verstehe, benötigt er ja nur genau einen Abstand. > Ich habe noch eine nagelneue Reflexionslichtschranke MRL601 in meiner > Wühlkiste liegen. Wäre sie zu gebrauchen? Ich hab sowas ja auch nochnicht gemacht, war nur eine Überlegung. Eine Reflexlichtschranke hiielte ich aber für untauglich. Empfänger und Sender daraus auszuschlachten wäre wohl unsinn. Lothar M. schrieb: > Wolfgang schrieb: >> Bei der in der Skizze gezeigte Anordnung geht auch die Neigung der >> Oberfläche ein. > Nicht, wenn die Oberfläche in alle Richtungen streuend reflektiert. > Und wenn sie spiegelt, dann versagt die Triangulation sowieso. Ich hab das schon so gemeint, dass man die Spiegelung nutzt und nicht trianguliert. D.h. der Oberflächenwinkel hätte durchaus einen Einfluss. In der Anwendung mit Plattenmaterial, dürfte das aber nicht die große Rolle spielen. Bei Nutzung der Spiegelung sind auch eher Flache Winkel nötig, um auf eine gute "Schärfe", d.h. Genauigkeit zu kommen. Rein von der Überlegung her :-)
Angehängte Dateien:
-
20201121_165946.jpg
220 KB
Habe mir den VL6180 zum testen gekauft. für Entfernungsmessungen scheint das wirklich nichts zu sein. Hier mal ein paar Messewerte. ANMERKUNG: Der Sensor BEWEGT SICH NICHT. Bei 12mm 17:12:36.065 -> Range: 30 17:12:36.201 -> Range: 31 17:12:36.336 -> Range: 30 17:12:36.438 -> Range: 30 17:12:36.574 -> Range: 29 17:12:36.709 -> Range: 31 17:12:36.811 -> Range: 28 17:12:36.947 -> Range: 29 Range 28 bis 31 Differenz zur realen Entfernung: 16 - 19 mm bei 24mm 17:00:17.066 -> Range: 30 17:00:17.169 -> Range: 29 17:00:17.304 -> Range: 29 17:00:17.440 -> Range: 29 17:00:17.542 -> Range: 29 17:00:17.678 -> Range: 30 17:00:17.814 -> Range: 32 17:00:17.916 -> Range: 31 Range 29 bis 32 Differenz zur realen Entfernung: 5 - 8 mm Bei 60mm: 17:07:30.042 -> Range: 75 17:07:30.144 -> Range: 76 17:07:30.280 -> Range: 76 17:07:30.414 -> Range: 76 17:07:30.516 -> Range: 77 17:07:30.652 -> Range: 75 17:07:30.788 -> Range: 78 17:07:30.890 -> Range: 75 Range 75 bis 78 Differenz zur realen Entfernung: 15 - 18 mm Bei 120mm: 17:04:47.066 -> Range: 131 17:04:47.203 -> Range: 133 17:04:47.339 -> Range: 134 17:04:47.441 -> Range: 133 17:04:47.577 -> Range: 132 17:04:47.713 -> Range: 133 17:04:47.815 -> Range: 133 17:04:47.951 -> Range: 132 Range 132 bis 134 Differenz zur realen Entfernung: 12 - 14 mm Man könnte einen Mittelwert errechnen und den Wert um irgendeinen Faktor "bereinigen, aber ... naja ....
Aus Deinem Eingangspost entnehme ich, Du baust die z-Achse selbst. Was spricht dagegen, einen Motor zu nehmen, wo Du die Position bestimmen kannst bzw. den Verfahrweg vorgeben kannst. Dann packst Du unten parallel zu Deinem Laser einen Schalter für die Null-Position dran und fertig. Ist nur so eine Idee, deshalb liest es sich etwas holprig.
Alternativ nimmst du dir einen billigen Messschieber mit Datenausgang...
Hallo Hasenblau, das ist auch geplant. Doch ich hätte auch gern etwas automatisches, das erkennt wie hoch der Laser über dem Material hängt und von diesem Punkt aus programmgesteuert hoch oder runter führt. Die Materialien sind von 0.5 bis 5 Millimeter dick und 1mm tiefer oder höher entscheidet schon (bei mir) darüber, ob der Laserstrahl bestens fokussiert wird.
Gute Idee. Ich hätte gern die Elektronik ohne den schweren Messschieber. Kann man diese irgendwo einzeln kaufen um sie zu verbauen?
Reiner M. schrieb: > Gute Idee. Ich hätte gern die Elektronik ohne den schweren > Messschieber. > Kann man diese irgendwo einzeln kaufen um sie zu verbauen? Es ist etwas komplexer, vlt hätte man eine Chance, das grundsätzliche Verfahren nachzubauen: https://youtu.be/fKSSY1gzCEs Über dieses Messverfahren gibt es bestimmt im Netz etwas zu lesen.
Berührend, oder kapazitiv antasten zur Materialstärkenmessung. Mit z Achse oder separat (Fühlerarm). Von der Seite optisch (Kamera). Mit Kamera oder Fotosensor den Pilotlaserpunkt triangulieren, auf streuender Oberfläche.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.