Announcement: there is an English version of this forum on Hallo zusammen, Ich suche einen schnellen Bildsensor und Bildverarbeitungsprozessor. Ich möchte die Position eines durch Seilwinden bewegten Schlittens auf einer Platte zum Zweck der Positionsregelung messen. -Messung position X/Y -Messbereich min. 300x300mm -Genauigkeit 0,1mm Auflösung 0,05mm -Keine aufsummierung von Messfehlern, wiederholgenauigkeit 0,1mm -Geschwindigkeit bis 500mm/s -Beschleunigung bis 20m/s² -Abtastrate mindestens 1000Hz -Beliebige bewegungsrichtung Nice to have: -Absolutwertmessung ohne Homing -Geringes gewicht <50g im Schlitten -Bauhöhe max. 30mm -Messung Rotationswinkel -geringer Kalibrieraufwand -in 100er Stückzahlen günstig umsetzbar <<50€ -Die Platte, also Statische komponente des Messystems sollte möglichst glatt und abriebfest sein. Ebenfalls sollte diese Komponente gut bis 1000x1000 skalierbar sein, also keine PCB mit Leiterbahnen oder tausende Magnete beinhalten. Ein Homogenes Metallblech oder eine Glasplatte, rückseitig bedruckt kommen in frage. Rückseitige Bedruckung mit leitfähiger Tinte wäre auch möglich. -Eine Winkelmessung an den Achsen der Seilwinden möchte ich nicht, da ist zu viel Oszillation und rundlaufabweichung im Spiel. -Eine Stromdurchflossene, leitfähige Platte, Quasi als Poti, XY alternierend wie in Resistiven Touchbildschirmen habe ich bereits Verworfen. Die Messung wäre sehr einfach und schnell, jedoch benötigt selbst eine hauchdünne Edelstahlfolie schon dutzende Ampere um auf sinnvolle messspannungen zu kommen. Leitfähiges plastik ist inhomogen und ergibt riesige linearitätsabweichungen. -Kapazitive wegmessung, dazu gibt es einige Patente. Die Elektroden müssten mittels geeignetem Druckverfahren zwischen den lagen Abriebfestem materials untergebracht werden. -Magnetische messung, Magnetfolien genau im Raster magnetisieren ist aufwändig, eine berührung mit einem Magnetisierten Schraubenzieher ruiniert das direkt wieder. -Optische wegmessung, Untergrund Bedruckt mit Punkt oder Linienraster, ggf Binär-Phasencodiert zur Absolutwertbestimmung. Ist derzeit mein Favorit. Hierfür suche ich noch einen geeigneten Bildsensor, übliche Kamerasensoren wie der OV7251 sind mit 360-720fps etwas langsam für meine Regelschleife. Es gibt kleine schnelle sensoren wie in Optischen mäusen https://www.pixart.com/products-detail/140/PAT9136E1-TXQT Diese arbeiten mit vielen 1000 fps, haben den DSP direkt mit drin. Leider gibt es keine solchen modelle, die auf einem Untergrund mit definierter Struktur arbeiten und Absolutwerte ausgeben. Der Interne DSP einiger Modelle kann wohl vom hersteller programmiert werden, das ist aber undokumentiert. Ggf ließe sich ein hybridsystem mit einem langsameren Absolutencoder realisieren. Hat jemand vorschläge zur Bildverarbeitung oder kennt ein Verfahren, an das ich noch nicht gedacht habe?
Flip B. schrieb: > Leider gibt es keine solchen modelle, die auf einem Untergrund mit > definierter Struktur arbeiten Deine Kamera muss doch nur die Position des Schlittens erfassen können. Die Eckpunkte der Platte lassen sich anlernen oder notfalls händisch pametrieren. Kameras für ROI haben seine Spec z.B. https://www.e-consystems.com/camera-selector.asp?CS_Shutter-Type=Global&CS_Shutter-Type=grr&CS_Chroma-Type=color&CS_Processor=x86&CS_Chroma-Type=monochrome&CS_Fps-Type=300-2000 mfg mf
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Achim M. schrieb: > Deine Kamera muss doch nur die Position des Schlittens erfassen können. Ich möchte bisher nicht die schlittenposition aus der Außenansicht erfassen. Da bräuchte ich mächtige kameraauflösung bei gleichzeitiger hohen framerate, habe mit der verzerrung der optiken zu kämpfen etc. Mein ansatz ist es, von innerhalb des Schlittens den untergrund zu beobachten. Den untergrund kann ich bedrucken lassen, aussenlicht wird abgeschirmt und die beleuchtung kann gesteuert werden. Dafür darf die Kamera dann kein kilo wiegen und muss mit 10-20mm fokuslänge klarkommen. Bei einem beobachteten Raster/Bildausschnitt von 1x1mm brauche ich für die geforderte Wegauflösung auch nur 40x40px Bildauflösung bzw eigentlich nur 4 pixelreihen je 40 px in quadratischer formation 1,5mmx1,5mm. Damit ist auch die zu verarbeitende Datenmenge überschaubar, und man braucht nicht gleich USB3 mit 10Gb/s Genau das wurde vor 20 Jahren mit 4 Photodioden für ca. 0,5mm auflösung realisiert, ich benötige 0,05mm und dafür ca. 40 pixel, denn die Rasterung des Untergrunds möchte ich zwecks herstellbarkeit und Störfestigkeit nicht unter 0,5mm verringern. https://youtu.be/2UXmDuiqMW0?si=xHqPpb6KtK7yBVSw&t=484 Analogauswertung über halb ausgesteuerte Photodioden möchte ich ebenfalls vermeiden, das ist nichtlinear, alterungsabhängig und müsste kalibriert werden. Wenn ich nur einen Trackingsensor für optische mäuse oder eine cam mit global shutter fände, der per SPI die Pixeldaten in echtzeit ausspuckt. 1-2MHz clock würden reichen.
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Kannst Du komplett vergessen mit den Anforderungen. Überlege Dir lieber, was Du eigentlich erreichen willst. Wenn es genau sein soll: Renishaw Encoder. Wenn es billig sein soll: Kamera. Wenn der absolute Fehler doch nicht so wichtig ist: Optischer Tracking Sensor von PixArt.
Jemin K. schrieb: > Kannst Du komplett vergessen mit den Anforderungen. Überlege Dir lieber, > was Du eigentlich erreichen willst. Mit einem OV2640 Sensor bekomme ich es schon hin, mit deutlich besserer Auflösung und genauigkeit. Lediglich die Framerate mit 120fps ist mir noch zu gering. Vielleicht kann ich einen Farbiges Raster nutzen und den Sensor 45° anwinkeln. Dann brauche ich nur noch eine zeile lesen. Hat aber auch nachteile bei Belichtungszeit und genauigkeit. Die Optischen Trackingsensoren können auch Raw Data ausgeben, die von Pixart müssen aber nach jedem bild für 270ms resettet/initialisiert werden. Die im Datenblatt angegebenen 12000fps im Tracking mode sind für mich interessant. Vielleicht kann ein anderer Hersteller ja kontinuierlich rohdaten ausgeben. > Wenn es genau sein soll: Renishaw Encoder Die haben ein 2d-Modell?
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Flip B. schrieb: > Abtastrate mindestens 1000Hz Du brauchst keine Framerate von 1000Hz. Es reicht die horizontale Abtastung des Kamersensors, wenn du den Aufbau schlau gestaltest. Eine ähnliche Erfassung habe ich mit einem 640x480x320fps Sensor gemacht (und noch ein bissl mehr). Für 2 Achsen mit Redudanz sehe ich 4,6 Flächen-Sensoren. Muss nur gut kalibriert werden. Gfs über das gesamte Feld wegen eventueller Ungenauigkeiten des Linienprints. Wenn Deine Abteilung interessiert ist und entsprechend Budget hat, hätte ich da gfs eine Lösung für euch. Üblicher Weg: NDA, Problemstellung, Konzept gegen Auftrag.
Flip B. schrieb: > -Genauigkeit 0,1mm Auflösung 0,05mm > -Geschwindigkeit bis 500mm/s > -Abtastrate mindestens 1000Hz Finde den Fehler! bei 500mm x 1kHz wird alleine schon die Meßgenauigkeit verbraten, ohne Abtasteffekte, Latenz und Meßgenauigkeit der eingestanzten Kalibrierung, vom Aufwand der Berechnung zu schweigen. Bis zu weißt, wo das Teil vor 3ms war, ist es schon weg. Hier fehlt ein Faktor 5! J. S. schrieb: > Wenn Deine Abteilung interessiert ist und entsprechend Budget hat Finde den Fehler! er schreibt: Flip B. schrieb: > in 100er Stückzahlen günstig umsetzbar <<50€ Hier fehlt ein Faktor 10! und hier heißt es plötzlich Flip B. schrieb: > ich benötige 0,05mm Nochmal ein Faktor 10. Weiter oben waren es noch 0,5mm. Wat denn nun? Jemin K. schrieb: > Renishaw Encoder Das dürfte auch über seinem Budget liegen. Ich frage mich nur, wie man bei Stückkosten deutlich unter 50,- bei der Kleinmenge überhaupt eine Entwicklung finanzieren will, die Kosten sparen soll. Auch 2D-Sensoren kosten ein bischen was ...
Kai D. schrieb: > Finde den Fehler! > bei 500mm x 1kHz wird alleine schon die Meßgenauigkeit verbraten Ich hab deinen Fehler gefunden. Vielleicht ist die Messgenauigkeit bei hohen geschwindigkeiten gar nicht relevant? Solang die Wiederholgenauigkeit passt, sind bei 500mm/s auch +-5mm tolerierbar, linear runter bis zur gewünschten genauigkeit im Stillstand. Kai D. schrieb: > Finde den Fehler! > er schreibt: > Flip B. schrieb: >> in 100er Stückzahlen günstig umsetzbar <<50€ > > Hier fehlt ein Faktor 10! Es handelt sich um ein Spassprojekt unter freunden, Entwicklungszeit kostet nichts. Ja, sowas gibt es auch. Kai D. schrieb: > und hier heißt es plötzlich > Flip B. schrieb: >> ich benötige 0,05mm > > Nochmal ein Faktor 10. Weiter oben waren es noch 0,5mm. > Wat denn nun? wenn du nochmal liest, kannst du verstehen, dass ich 0,5mm nur im zusammenhang mit einem bereits bekannten verfahren nannte, was sich deshalb leider nicht eignet.
J. S. schrieb: > Für 2 Achsen mit Redudanz sehe ich 4,6 Flächen-Sensoren. Mehrere Liniensensoren zu verwenden habe ich auch schon überlegt. Der Aufbau würde eben mechanisch und elektrisch komplexer werden und damit auch schwerer. Gerade habe ich noch überlegt, einen hochauflösenden rolling-shutter-sensor zu nutzen, bildfeld nahezu diagonal zum linienfeld auszurichten und die auswertung linienweise statt bildweise zu machen. 60fps x 1080 sind schon über 60k ggf noch einen zweiten sensor um ein stocken während des vertikalen rücklaufs zu vermeiden.
Flip B. schrieb: > Ich hab deinen Fehler gefunden. Nein, hast du nicht. Die benötigten Randbedingungen für Lageregelsysteme und deren Auslegung im Bezug auf die erforderlichen Regelgüten der Elektronik und Software sind in der Robotik hinlänglich bekannt und brauchen nicht interpretiert zu werden. > Vielleicht ist die Messgenauigkeit bei > hohen geschwindigkeiten gar nicht relevant? Dann ist die Angabe aber nicht sinnvoll und muss auf das Maß reduziert werden, welches dem Versatz entspricht, der noch akzeptabel ist. Der nächste Punkt: WENN das so ist, dass die Positioniergenauigkeit sehr viel toleranter sein kann und praktisch nur vom Offset gegen die Skalierung abhängig ist und nicht von der Zeit, dann braucht es eigentlich gar keine Angabe der Verfahrgeschwindigkeit und schon gar nicht der Beschleunigung. Flip B. schrieb: > Es handelt sich um ein Spassprojekt unter freunden, Entwicklungszeit > kostet nichts. Richtig nachdenken kostet auch nichts. Es erspart aber unnötige Entwicklungsansätze und Vorgaben, die in die Irre führen.
Flip B. schrieb: > -in 100er Stückzahlen günstig umsetzbar <<50€ Flip B. schrieb: > Es handelt sich um ein Spassprojekt unter freunden, Entwicklungszeit > kostet nichts. Dann fang mal damit an. Für 5k wird dir wohl keiner, der weiss wie das geht, die Tür aufmachen.
Flip B. schrieb: > -Optische wegmessung, Untergrund Bedruckt mit Punkt oder Linienraster, > ggf Binär-Phasencodiert zur Absolutwertbestimmung. Ist derzeit mein > Favorit. Schau Dir mal an, wie die allerersten optischen Mäuse von Mouse Systems/Rodent Associates das 1982 gemacht haben. Die wurden beispielsweise bei älteren Sun Sparcstations verwendet. Bilder: https://www.ebay.de/itm/295230971589 Die Maus hatte zwei LEDs mit den zugehörigen Fototransistoren. Ein Kanal war rot, der andere infrarot. Auf dem zugehörigen Mauspad waren Linien aufgebracht: Rote Linien, die vom Infrarot-Kanal detektiert wurden, und um 90° gedreht blau-graue Linien, die vom Rot-Kanal detektiert wurden. Die Maus musste nur die Linien mitzählen. Die Richtung ergab sich aus dem Kanal und der Tatsache, dass pro Kanal mindestens zwei Fototransistoren gemessen haben, die jeweils um eine halbe Linie versetzt geschaut haben. Dadurch gabs dann die gleichen Quadratursignale, die es auch bei den Rollkugelmäusen gab. Viel mehr war das damals nicht. fchk
Von diesen Mäusen habe ich die idee bekommen, ein optisches X-Y-System zu nutzen. Es gibt schöne Videos über die LMOX2 und Q500, beide kommen mit einer lichtfarbe aus, die kanäle X/Y sind multiplext.
Auf einer Messe hab ich mal superschnelle XY-Tische gesehen, die sind wohl mit Linearmotoren aufgebaut. Vielleicht könntest du mal schauen, ob die Hersteller da entsprechende Unterlagen rausrücken. Aber mit deinem Budget 50€ wird das natürlich nix, die Dinger lagen, wimre im 5stelligen Bereich. Ich weiss jetzt nicht mehr welche Messe das war, vermutlich am ehesten die SMT in Nürnberg. Sonst ist da noch eine Messe, wo man alle möglichen Motoren Steuerungen usw präsentiert. Irgendwas mit Drives heisst die.
Uli S. schrieb: > Irgendwas mit Drives heisst die. Du meinst die System and Drives? Die heißt nicht mehr so glaube ich. Die SMTconnect war im Sommer, wird aber nicht mehr ausgerichtet, wie es hieß. Was es noch gibt ist die SPS. Ist nächsten Monat. High-Speed-Kameras gab es eben auf der Vision.
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