Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mit Lidarsensor unebenheiten auf Holz messen


von Max M. (maxi123456)


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Moin,

ich suche eine Möglichkeit, Unebenheiten auf einer sich bewegenden 
Holzoberfläche im Bereich von 0,05mm genau zu erkennen und die z-Achse 
einer CNC dahin gehend auszugleichen.

Wäre das prinzipiell mit einem Lidarsensor möglich? Ich hatte auch an 
Wegsensoren gedacht, nur werden die nicht kompatibel mit einer sich 
bewegenden Oberfläche sein.

Kann mir da jemand einen Sensor empfehlen? Gerne zum Einschrauben und 
keine DIY Leiterplatte.

von Henrik V. (henrik_v)


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Triangulation ist da ein sehr gängiges Verfahren .
ZB Keyence hat da eine große Auswahl und ein Applikations-Vertriebler 
kommt da auch in der Firma vorbei um das zu testen/demonstrieren.

von Jems (Firma: oA) (timobomm)


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Ebenso die Firma Sick, die OD Serie scheint geeignet.

von Rainer W. (rawi)


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Max M. schrieb:
> Wäre das prinzipiell mit einem Lidarsensor möglich?

Kommt drauf an, was da CNCed wird und wie weit du den Begriff Lidar 
fasst. Gewöhnlich wird unter Lidar eine Laufzeitmessung verstanden und 
das wird sicher nichts.

von Detlef W. (detlefr)


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Auf Grund der Späne, des Staubs dürften fast alle Methoden außer einem 
Messtaster scheitern.

Allerdings: Deine CNC sollte an bearbeiteren Stellen die Höhe kennen und 
an anderen kommt es nicht darauf an, oder sie müssen noch bearbeitet 
werden.

von Ralf X. (ralf0815)


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Früher hat man da mal mit einer Abrichte gearbeitet...😊

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

also irgendwie passt Holz und 0,05mm nicht ganz zusammen. Stunden später 
ist das von alleine wieder anders.

von Ralf X. (ralf0815)


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Veit D. schrieb:
> Hallo,
>
> also irgendwie passt Holz und 0,05mm nicht ganz zusammen. Stunden später
> ist das von alleine wieder anders.

Also stündlich in die Abrichte..:-)

von Udo S. (urschmitt)


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Max M. schrieb:
> ich suche eine Möglichkeit, Unebenheiten auf einer sich bewegenden
> Holzoberfläche im Bereich von 0,05mm genau zu erkennen und die z-Achse
> einer CNC dahin gehend auszugleichen.

Was soll damit eigentlich erreicht werden?
Eigentlich will man doch durch die Bearbeitung solche Unebenheiten eher 
beseitigen.

von Rene K. (xdraconix)


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Bambu macht dieses Verfahren auf dem Druckbett mit Lidar. Wie hoch die 
Genauigkeit ist, kann ich nicht genau sagen. Da wird die Fluss und die 
erste Lage mit Lidar ausgmessen. Dann wird dadurch die Z Achse angepasst 
- eigentlich genau das was du auch vor hast, bloß auf Holz.

https://wiki.bambulab.com/en/x1/manual/micro-lidar-model

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Rene K. schrieb:
> Bambu macht dieses Verfahren auf dem Druckbett mit Lidar.

Nur hat das, was Bambu "Lidar" nennt, nichts mit Lidar im engeren Sinn 
zu tun, auch wenn es sich toll anhört.
https://de.wikipedia.org/wiki/Lidar

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Unebenheiten auf einer sich bewegenden Holzoberfläche im Bereich von
> 0,05mm genau zu erkennen
Allein schon die Erwärmung bei der Bearbeitung wird hier die Zellen 
durch den Wassergehalt "anschwellen" lassen und ich bin mir auch sicher, 
dass einzelne Holzfasern im selben Bereich mitspielen.

> Wäre das prinzipiell mit einem Lidarsensor möglich?
Lidar misst die Laufzeit von Lichtimpulsen. Wenn wir das mal kurz mit 
der Lichtgeschwindigkeit von 300.000.000 m/s verrechnen, dann kommen wir 
für 0,000.05 m auf eine Lichtlaufzeit von ca. 167 fs. Ich glaube nicht, 
dass du für bezahlbares Geld ein System kaufen kannst, das derart genau 
und dauerhaft stabil auflösen kann. Sowas bekommen bestenfalls 
Wissenschaftler in entprechend klimatisierter Umgebung für kurze Zeit 
ans Laufen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Pikosekundenlaser

Kurz: Lidarsensoren werden für ganz andere Messbereiche und Anwendungen 
entwickelt und optimiert.

Wenn du was in diese Richtung machen willst, dann nimm wie der Rest der 
Welt das Lichtschnittverfahren:
- https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtschnitt

Das ist dann auch das, was der Bambu da macht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Max M. schrieb:

> ich suche eine Möglichkeit, Unebenheiten auf einer sich bewegenden
> Holzoberfläche im Bereich von 0,05mm genau zu erkennen

Eigentlich ist das eher eine Aufgabe für ein elektromechanisches
Rauheitsmessgerät, wobei diese Rauheit eher am oberen Ende von
dessen Messbereich liegt.

von Matthias D. (marvin42)


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Optische Messverfahren haben bei Material wie zB Holz eine gewisse 
Eindringtiefe, dh. der Abstand zwischen Sensor und Holz wird verfälscht 
gemessen. Dh. auch Holz-Farbe, Dichte und Maserung spielen hier 
plötzlich eine Rolle. Am besten funktioniert noch MDF, das ist 
gleichmässig.
Lidar etc funktioniert nur auf geeigneten Oberflächen und hat auch dann 
ein gewisses Messrauschen. Ich kenne etliche Industriesensoren (wie die 
genannten Geräte von Keyence, SICK etc) und da ist ein Fehler 
(Messrauschen) von 1mm schon fast normal.
Ausserdem hängt die Genauigkeit stark von der Mess-Geschwindigkeit ab. 
Bei Raten von ca kleiner 50...100 Hz kannst du gute Genauigkeiten 
erreichen, aber bei 200 Hz und mehr wird das schnell schlechter.
Wenn du es tatsächlich so genau haben möchtest, dann würde ich auch dazu 
raten die Oberfläche vorher zu vermessen (zB in 10mm Raster) und das 
dann wie beim 3D-Drucker als interpoliertes Gitter zu verwenden. Du hast 
doch sicher eine klimatisierte Umgebung (Temperatur, Luftfeuchte) oder ? 
damit sich das Holz nicht verzieht.

von Udo S. (urschmitt)


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Der TO scheint kein Interesse an einer Diskussion oder gar Rückfragen zu 
haben.

von Max M. (maxi123456)


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Udo S. schrieb:
> Der TO scheint kein Interesse an einer Diskussion oder gar Rückfragen zu haben.

Doch doch, habe ich Frage ja gestern Abend gestellt und war 
zwischenzeitig arbeiten.

Henrik V. schrieb:
> ZB Keyence hat da eine große Auswahl und ein Applikations-Vertriebler
> kommt da auch in der Firma vorbei um das zu testen/demonstrieren.

Auch wenn ich keine 5€ Polulu Platine nutzen möchte, klingt das nach dem 
anderen Extrem.

Detlef W. schrieb:
> Auf Grund der Späne, des Staubs dürften fast alle Methoden außer einem
> Messtaster scheitern.

Da wo ich messe werden keine Späne vorhanden sein.

Rene K. schrieb:
> Bambu macht dieses Verfahren auf dem Druckbett mit Lidar.

Was für einen konkreten Sensor nutzen die denn? Wenn der Drucker nur 
netto 1000€ kostet wird dieser wohl keine 500€ kosten. Muss ich mal 
googeln.

Ich formuliere die Anfrage mal allgemeiner, vergißt das Holz: Gibt es 
einen Sensor, der im Abstand von wenigen cm Unebenheiten im Bereich von 
1mm - 0,1mm erkennen kann? Z.B. als analoge Spannung? Es geht nur um 
eine relative Genauigkeit, keine absolute.

: Bearbeitet durch User
von Rene K. (xdraconix)


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Max M. schrieb:
> Was für einen konkreten Sensor nutzen die denn? Wenn der Drucker nur
> netto 1000€ kostet wird dieser wohl keine 500€ kosten. Muss ich mal
> googeln.

60€... er kostet komplett 60€. Bambu hat zum Glück einen seeehr 
reichhaltigen Support Store:

https://eu.store.bambulab.com/de/products/bambu-micro-lidar-dual-red-laser-x1-series

von Rainer W. (rawi)


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Max M. schrieb:
> Ich formuliere die Anfrage mal allgemeiner, vergißt das Holz: Gibt es
> einen Sensor, der im Abstand von wenigen cm Unebenheiten im Bereich von
> 1mm - 0,1mm erkennen kann?

Wie groß darf der Mess"punkt" sein?

von Dieter S. (ds1)


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Max M. schrieb:
>
> Ich formuliere die Anfrage mal allgemeiner, vergißt das Holz: Gibt es
> einen Sensor, der im Abstand von wenigen cm Unebenheiten im Bereich von
> 1mm - 0,1mm erkennen kann? Z.B. als analoge Spannung? Es geht nur um
> eine relative Genauigkeit, keine absolute.

Laser-Sensoren aus der SICK OD Produktgruppe.

von Max M. (maxi123456)


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Rainer W. schrieb:
> Wie groß darf der Mess"punkt" sein?

Du meinst die zu überprüfende Fläche? Da habe ich keine Vorgabe.

von Rainer W. (rawi)


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Max M. schrieb:
> Du meinst die zu überprüfende Fläche? Da habe ich keine Vorgabe.

Wenn du Unebenheiten erkennen möchtest, um sie über die Steuerung der 
Z-Achse auszugleichen, musst du doch wissen, wie groß diese Strukturen 
sind. Damit der Sensor diese auflösen kann, muss die Messfläche des 
Sensors kleiner sein.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Rene K. schrieb:
>> Bambu macht dieses Verfahren auf dem Druckbett mit Lidar.
> Was für einen konkreten Sensor nutzen die denn?
Weil wie gesagt Bambu eben kein Lidar, sondern das 
Lichtschnittverfahren benutzt, reicht 1 Kamera um die Position und den 
Verlauf der beiden Lichtstrahlen zu erkennen. Und weil es Kameras 
heutzutage billig in hohen Ausflösungen gibt und die zudem ein analoges 
Signal in ihren Pixeln ausgeben, kann dieses Messverfahren hoch 
auflösen.

> Gibt es einen Sensor, der im Abstand von wenigen cm Unebenheiten im
> Bereich von 1mm - 0,1mm erkennen kann?
Das ist der Faktor 10 und bezogen auf die ursprüngliche Forderung sogar 
der Faktor 20. Du wedelst da weiter mit den Anforderungen herum als der 
Hund mit seinem Schwanz es kann...

> der im Abstand von wenigen cm
Im welchem Messbereich soll diese Genauigkeit erreicht werden?
Oder andersrum: was sind die Anforderungen an:
- Montageabstand?
- Messbereich?
- Auflösung?
- Genauigkeit?

von Dieter S. (ds1)


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Für einen Überblick der Features von einem der SICK OD Laser-Sensoren:

https://www.sick.com/media/familyoverview_uat/2/52/252/familyOverview_OD-Value_g150252_de.pdf

Auch andere Hersteller haben so was, man muss nur mal ein wenig suchen 
um genügend mögliche Kandidaten zu finden. Dann könnte sich der TO 
selber raussuchen was zu seinen Anforderungen passt.

von Rahul D. (rahul)


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Holz und 50µm Toleranz? Echt jetzt?
Klingt irgendwie nach "Hol mal einen Eimer für den Spannungsabfall!".

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Noch ein Nachtrag zum Thema "Holz und Lichtschnitt": der Lichtschnitt 
wird beim Holz durch den Faserverlauf verfälscht. Holzzellen sind 
länglich:
- 
https://scienceblog.at/holzkonstruktionen-werden-berechenbar-—-neue-gestalterische-möglichkeiten-im-ingenieurholzbau

Wenn man Licht in so eine Zelle einbringt, dann wird der Lichtpunkt also 
"in die Länge gezogen". Das kann man verwenden um den Faserverlauf zu 
erkennen:
- 
https://circular-sawing.paul.eu/fileadmin/Files/circular-sawing/B120.19_26_PAUL_Wood_Scanner.pdf

Für das Lichtschnittverfahren ist diese "Verzerrung" natürlich 
ungünstig, denn die Kamera sieht ja nicht nur das ausgesendete Licht, 
sondern auch das von den Zellen abgelenkte Licht und wertet das als 
Position aus.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

vielleicht noch eine andere Idee, wenn du mechanisch abtasten kannst.
Es gibt Messgeräte für Rauheit und Konturen, die tasten mit einem 
Fühler. Preise weiß ich nicht.
Es gibt auch die bekannten digitale Messuhren, die mit Kugelkopf, 
mittels der vorhandenen Schnittstelle, kannste die Werte einfach 
auslesen und sie sind bezahlbar.

von Rahul D. (rahul)


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Veit D. schrieb:
> vielleicht noch eine andere Idee, wenn du mechanisch abtasten kannst.
> Es gibt Messgeräte für Rauheit und Konturen, die tasten mit einem
> Fühler. Preise weiß ich nicht.
> Es gibt auch die bekannten digitale Messuhren, die mit Kugelkopf,
> mittels der vorhandenen Schnittstelle, kannste die Werte einfach
> auslesen und sie sind bezahlbar.

Sowas nennt sich "Tiefenregler":
https://www.sorotec.de/shop/CNC-Mechanik/Tiefenregler/?language=de
(nur ein Händler als Beispiel)

Dabei ist das Schneidewerkzeug federnd gelagert.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> also irgendwie passt Holz und 0,05mm nicht ganz zusammen.
Eben. wen  man eine so glatte oberfläche haben will, wird man wohl ums 
Lackieren und Abschleifen nicht umhin kommen. Manche Kulturen haben 
daraus eine "Kunst" gemacht:

* https://de.wikipedia.org/wiki/Urushi
* https://de.wikipedia.org/wiki/Schleiflack

Im PCB Bereich, in dem eine solche Glattheit wegen der geringen 
Kupferlage durchaus gefordert ist, nimmt Harzgetränkte(?) Textilien.

Und ein Schreiner suchte "damals" mit dem Fingerspitzen oder einen 
Wadebausch (von dem dann Fusseln hängen blieben) nach solchem 
Unebenheiten.
unwahrscheinlich, das man 50 µm noch spürt.
Höchstens im Comic: https://youtu.be/-MwCJpEuC44?t=24

> Wenn du Unebenheiten erkennen möchtest, um sie über die Steuerung der
> Z-Achse auszugleichen, musst du doch wissen, wie groß diese Strukturen
> sind. Damit der Sensor diese auflösen kann, muss die Messfläche des
> Sensors kleiner sein.

Es gibt auch Verfahren mit unterschiedlicher Auflösung in z und xy, 
bspw. Weißlichtkohärenztomographie: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Koh%C3%A4renztomographie#Anwendung

dürfte aber bei Holz mangels streuung schwierig werden.

: Bearbeitet durch User
von Veit D. (devil-elec)


Angehängte Dateien:

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Rahul D. schrieb:

> Sowas nennt sich "Tiefenregler":
> https://www.sorotec.de/shop/CNC-Mechanik/Tiefenregler/?language=de
> (nur ein Händler als Beispiel)
>
> Dabei ist das Schneidewerkzeug federnd gelagert.

Ich hatte an sowas gedacht ..., wegen Schnittstelle. Gibt es in 
unterschiedlichsten Preisklassen. Es wäre auch gut zu wissen was der TO 
überhaupt machen möchte mit der Unebenheitsinformation. Bis jetzt habe 
ich immer noch ein Fragezeichen mit Holz & 0,05mm. Selbst wenn man eine 
Holzoberfläche in einem Arbeitsgang glatt schleift, bleiben messbare 
Unebenheiten. Die sind nicht fühlbar aber vorhanden. Deswegen die Frage 
wofür der Aufwand und diese Genauigkeit?

von Oliver S. (oliverso)


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Veit D. schrieb:
> Es wäre auch gut zu wissen was der TO
> überhaupt machen möchte mit der Unebenheitsinformation.

Und was er da dann „ausregeln“ will.

Wenn’s eben werden soll, Z-Achse festklemmen, und drüberfräsen. Ebener 
wirds damit eh nicht.

Oliver

von Harald W. (wilhelms)


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Veit D. schrieb:

> vielleicht noch eine andere Idee, wenn du mechanisch abtasten kannst.
> Es gibt Messgeräte für Rauheit und Konturen, die tasten mit einem
> Fühler.

So isses:
Beitrag "Re: Mit Lidarsensor unebenheiten auf Holz messen"

von Harald W. (wilhelms)


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Bradward B. schrieb:

> unwahrscheinlich, das man 50 µm noch spürt.

Mit dem Fingernagel kann man auch noch mindestens 10fach kleinere
Rauheitswerte fühlen. Es gibt übrigens Kästen mit Prüfnormalen,
um so etwas zu testen. Will man es noch genauer, so nimmt man ein
Rauheitsmessgerät und kalibriert dieses vorher mit Rauhnormalen.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Bradward B. schrieb:
> Im PCB Bereich, in dem eine solche Glattheit wegen der geringen
> Kupferlage durchaus gefordert ist, nimmt Harzgetränkte(?) Textilien.

Gerade wenn es glatt werden soll und Inhomogenitäten stören, nimmt man 
kein FR4.

Bradward B. schrieb:
> unwahrscheinlich, das man 50 µm noch spürt.

Das entspricht der Dicke eine dicken Haares. Natürlich spürt man das.

: Bearbeitet durch User
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