Positionierung Genauigkeit <1mm

[thomas0906]

Hallo

Ich möchte per PWM einen Gleichstrommotor steuern, der
ein Seil auf/abrollt, an dem ein Lift hängt.
Je Liftseite 1 Seil und Motor.

Jetzt suche ich eine Möglichkeit, die Platte des Liftes mit den Platten der Etagen genau in der Höhe fluchten zu lassen. Hierbei soll die Genauigkeit <1mm also sein am Besten 0,1-0,5mm, da eine 1:160 Modellbahn den Übergang passieren soll.

Ich weiß nicht, ob ein Hallsensor 7905 oder eine Reflexlichtschranke QNY 70 da genau genug sind? Über A/D Wandlung am PIC 16F690 Eingang.
Gibt es da was? Oder andere Alternativen?

Meine Verzweiflungslösung sind 2 Stangen, die seitlich ausfahren und den Lift auf einer Auflage positionieren. Da sollte die Position immer gleich sein. Aber das ist unzweckmäßig und aufwändig zu steuern.


Danke für Tips
Thomas

[Ceos]

ich hätte eine alternative idee, mit der du zumindest unterschiede von 1-2mm vll. sogar 3 ausgleichen kannst, modifizier die fest montierte schiene mit ner verlängerung als eine art rampe, bild zur erklärung folgt

andersherum, rampe auf dem lift ginge auch

[thomas0906]

Interessante Idee! Prinzip Fähre.

Aber die rechte Seite wird schwer positionierbar sein, da müßten ja dann
die dünnen Schienenprofile direkt aufeinander liegen ohne mögliche seitliche Führung. Die Führung müßte ja so gestaltet sein, daß die Rampe irgendwo zwischen fällt und nicht auf der Führung aufliegt.
Hmmm, wenn ich meine beiden Stangen an der Rampe befestige, dann könnten die wieder in V förmige Fühungen fallen, die es seitlich zentrieren.
Wenn die schwer genug sind.

Aber so einen flachen, variablen Auflagewinkel ohne Kante herstellen?

Weitere Frage wie sich die Kupplungen der Wagen bei den "Knicken" verhalten? Müßte man probieren.

Gruß
Thomas

[Ceos]

ich habs mal noch ein wenig verdeutlicht wie ich mir das vorstelle

nur den winkel halt flacher, das teil kürzer und unten kannste vll. nen magnetischen aktuator aus ner weiche einbauen um das teil hochzuklappen wenn der lift hochfährt und dann wieder per impuls runterklappen lassen, so wärste auch auf der sicheren seite, dass die rampe mit ausreichend kraft ... sagen wir "einrastet", kann ja sein dass sie an nem grad hängen bleibt und shief aufliegt

[thomas0906]

Hi Ceos

Ja, ist schon klar, danke.
Aber wenn das bei 1-2mm Toleranz liegt, funktionert das mit dem Auflagewinkel nicht.

Laß die Rampe und die Ausfahrt im Worstcase mal auf einer Ebene liegen.
-> Stufe

Ist sie wiederum zu hoch, entkuppeln die Wagen.

Außerdem hat man mit der Rampe zwar das Spiel in der Höhe und des Abstands eliminiert, jedochmuß man seitlich wieder eine sehr geringe Toleranz haben.

Ich wär also schon lieber gerade mit einem absolut genauen Sensor.
Dann gilt es jedoch wieder den Zwischraum am Übergang zu minimieren.

[herrma]

Hierbei soll die Genauigkeit <1mm also sein am Besten 0,1-0,5mm, da eine 1:160 Modellbahn den Übergang passieren soll.


0,1 mm sind recht hohe Anforderungen. Wie sieht es denn mit den Bedingungen im Umfeld aus?

Evtl. PSD?
http://www.lasercomponents.com/de/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/lc/kataloge/sitek.pdf

Etwas weniger exotisch wäre es, wenn du die feststehende Seite als Reflektor nutzt und die optimale Position anhand der Reflexionsintensität feststellst und den Motor entsprechend regelst (PID).

Gruss
herrma

[thomas0906]

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Etwas weniger exotisch wäre es, wenn du die festehende Seite als Reflektor nutzt und die optimale Position anhand der Reflexionsintensität feststellst und den Motor entsprechend regelst (PID).
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Hallo Herrma

Gerne, aber in welchem Toleranzbereich liegt denn der Maximalwert bei so einer Reflexlichtschranke wie dem QNY70 ?
Im Datasheet ist was von 1 mm angegeben.

Das würde also heißen, ich mache an der feststehenden Seite eine dünne Linie und fahre den Motor so lange immer langsamer hin und her, bis er das Maximum erreicht hat.

Gruß
Thomas

[Ceos]

wie stellst du eigentlich das haltemoment ein ?
schneckengetriebe ?
wieviele etagen hast du?

mir fallen noch ein paar ideen ein wie man es lösen kann aber die haben alle ein paar einschränkungen ...

[oberallgeier]

Hi thomas0906,

die Gabellichtschranke GP1S096HCZ, hier ein Ausschnitt mit Maßen (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=392289#392289) aus dem Datenblatt, ist recht klein und hat ein Messfenster von 0,3 mm in einem Messschlitz von 2 mm. Da würde also eine Schiene reinpassen mit den entsprechenden Aussparungen. Ich verwende die GLS in meinen Hackeservo-Motoren und bin damit sehr zufrieden. Vielleicht ist das für Dich eine Möglichkeit oder Lösung? Ich kann mir vorstellen, dass Dein Lift zwei GLS zum Positionieren hat. Gibt eine GLS ein Signal wird der Lift auf Schleichfahrt gestellt, geben beide GLS ein Signal, wird der Motor auf Stop geschaltet. Damit könntest Du auf ein paar Zehntel genau positionieren. Eine andere Frage ist natürlich die nach der Fixierung am Haltepunkt . . . .

Viel Erfolg

[herrma]

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Gerne, aber in welchem Toleranzbereich liegt denn der Maximalwert bei so einer Reflexlichtschranke wie dem QNY70 ?

Das würde also heißen, ich mache an der feststehenden Seite eine dünne Linie und fahre den Motor so lange immer langsamer hin und her, bis er das Maximum erreicht hat.


QNY70? Aber du meinst sicher den CNY70.

Einen Relexkoppler würde ich nicht zur Bestimmung des Photostroms in Erwägung ziehen. Eine Photodiode ist dafür eher geeignet.

Evtl. käme auch eine Differenzmessung zweier Photodioden in Frage:

Zwei Photodioden senkrecht untereinander platzieren. Die Nahtstelle wäre deine "Idealposition". Nähert sich dann deine Lichtquelle (könnte auch eine Reflexionslinie sein) von oben, gleichen sich die Photoströme immer mehr an und sind an der optimalen Position gleich groß.

Ich denke eine Zeichnung kann ich mir sparen?

Gruß
Herrma

[thomas0906]

Hi thomas0906,

die Gabellichtschranke GP1S096HCZ, hier ein Ausschnitt mit Maßen (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=392289#392289) aus dem Datenblatt, ist recht klein und hat ein Messfenster von 0,3 mm in einem Messschlitz von 2 mm. Da würde also eine Schiene reinpassen mit den entsprechenden Aussparungen. Ich verwende die GLS in meinen Hackeservo-Motoren und bin damit sehr zufrieden. Vielleicht ist das für Dich eine Möglichkeit oder Lösung? Ich kann mir vorstellen, dass Dein Lift zwei GLS zum Positionieren hat. Gibt eine GLS ein Signal wird der Lift auf Schleichfahrt gestellt, geben beide GLS ein Signal, wird der Motor auf Stop geschaltet. Damit könntest Du auf ein paar Zehntel genau positionieren. Eine andere Frage ist natürlich die nach der Fixierung am Haltepunkt . . . .

Viel Erfolg

Hallo Geier

D.h. an der richtigen Position muß irgendwas ca. 1 mm breites
die Lichtschranke unterbrechen? Wobei diese dann nach ca. 0,3mm maximal abgedunkelt ist? Hmmm?

Seitliche Fixierung vielleicht über per Servo ausgefahrene Stifte an beiden Seiten des Lifts.

Wo gibt es diese GLS? Preis?

Danke
Thomas

[thomas0906]

@Herrma

Ja klar, den CNY70. Sry.

Differenzmessung ist auch interessant.
Frage, wie weit sich die Lichtquelle bewegen muß, um eine ausreichende Stromänderung zu erzeugen. Und ob man das mit der AUflösung des DA Wandlers im PIC uC erfassen kann. Keine Ahnung!

Gruß
Thomas

[oberallgeier]

Ja, so ungefähr. Ich würde eine Fahne von sagen wir mal 10,6 mm seitlich am Aufzug anbringen. An der Halteposition sind zwei GLS (sagen wir in 10 mm Abstand, oder was Du halt so als "Bremsweg" für den Aufzug meinst) angebracht. 10 mm + 2 x Lichtschlitz von 0,3 mm ergibt 10,6 mm - also die Fahnenbreite. Wenn die erste der beiden GLS verdeckt wird - egal welche - egal ob der Aufzug von unten oder oben kommt - geht der Aufzugantrieb auf "Maschine langsame Fahrt". Wenn beide GLS verdeckt sind, heißt das: Maschine Stop. Für die Anfahrt des Aufzugs musst Du aber umgekehrt denken - da ist der Aufzug abgefahren, sobald BEIDE GLS unbedämpft sind.

Sorry, ich hatte den Typ falsch genannt. Es ist die GP1S093HCZ, diese GLS gibts bei CSD (http://www.csd-electronics.de/de/index.htm) für (aktuell) 45 Zent.

Verständlich?

[herrma]

@Herrma

Differenzmessung ist auch interessant.
Frage, wie weit sich die Lichtquelle bewegen muß, um eine ausreichende Stromänderung zu erzeugen. Und ob man das mit der AUflösung des DA Wandlers im PIC uC erfassen kann. Keine Ahnung!

10-BIT Auflösung sollten wirklich reichen. Wenn es noch genauer sein muss, hängst du einfach noch einen geeigneten Verstärker davor.

[Besserwessi]

Das mit dem annähern sollte auch mit eine Lichtschranke gehen. Bei den meisten Lichtschranken sollte man den Übergang von voller Helligkeit auf ganz dunkel in etwa 2 mm oder weniger hinkriegen. Wenn man mit dem AD Wandler noch einmal in etwa 100 Teile einteilen kann, dann sollte das genug Auflösung sein. Man muß dann aber eventuell mit modulation arbeiten, damit einem Fremdlicht nicht die Genauigkeit kaputt macht.
Begrenzend wird dabei wohl zuerst die Temperaturstbilität der LED sein.

Wenn genauer sein soll, gibt es doppelte Fotodioden oder einen PSD (bei Pollin erschwinglich) und man kann damit genau die Mitte treffen, wenn die 2 Fotoströme gleich groß sind.

[thomas0906]

Den Pollin PSD würde ich gerne mal testen.
Aber wie baue ich eine Schaltung drumrum, die mir jeweils die beiden Ströme als 0-5V an 2 Eingänge meines PICs liefert?
Dazu reicht mein Wissen nicht ganz aus.

Und was nimmt man als kleine Punktförmige ausreichen helle Lichtquelle
in z.B. 1-2 cm Abstand, die dann ja an jeder Etage an beiden Seiten angebracht werden müßte? Ich plane erstmal 4 Etagen.
Jeweils einen Laser? Ist doch viel zu aufwändig? Teuer?


Also Vcc +5V (15V hätte ich auch noch zu bieten) von der PIC Schaltung an den PSD , an die beiden Ausgänge 100 Ohm gegen Masse. Die Spannungen nochmal über OPs verstärken und auf die PIC AD Eingänge geben. Irgendwie so...

Gruß
Thomas

[Manf]

Ich habe hier einmal versucht, eine besonders elegante und einfache Beschaltung des PSD zu beschreiben.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=31052

https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=1558

[Besserwessi]

Als Lichtquelle sollte eine kleine (z.B. 3 mm oder SMD) relativ gut gebündelte rote LED reichen. Die Schaltung mit 2 Fotodioden ist vermutlich die einfachere, und zum erkennen einer Position ausreichend.

Der PSD würde es einem erlauben im Bereich von ein paar mm die Position mit etwa 1/100 mm Auflösung zu bestimmen, das ist aber hier gar nicht nötig. Man bräuchte dann wohl auch 2 AD Eingänge.

Für die 2 Fotodioden sollte es reichen die Fotodioden gegeneinander zu schalten und per Transimpedanzverstärker die Stromdifferenz in eine Spannung zu wandeln. Also eine eine Fotodiode nach GND, die andere nach +5 V (beide in Sperrichtung). Die beiden Dioden zusammen an den (-) Eingang eines OPs, ein Widerstand (ca. 100k, hängt von der LED ab) in die Rückkopplung zum Ausgang. Der + Eingang an 2,5 V.

Wenn man sehr viel Leistung hat (IR LED), könnte es eventuell auch ganz ohne Verstärker gehen, nur mit Lastwiderstand.