Distanzmessung Sensoraufbau

[robonooby]

für ein Projekt soll ich ein Messsystem entwerfen, welches den Abstand zu einem Metallteil misst und möglichst kompakt aufgebaut ist. Der Messbereich liegt zwischen 10 und 80 mm und benötigt eine Messgenauigkeit von +-0,1mm.
Außerdem soll das ganze möglichst kompakt sein. (inklusive Auswerteelektronik auf eine 40x40mm Platine passen).

Jetzt meine Frage, mit was macht man das am besten?
Also Ultraschallsensor fällt für mich flach, da dieser zu sehr streut. Ich dachte an ein IR- oder Lasermessystem.
Nur weis ich jetzt nicht so recht wie man das am besten aufbaut, bzw woher man so Laserdioden bekommt. Und verwendet man da dann eher PSD- oder CCD Bauteile um den einfallenden Lichtstrahl zu dedektieren? Oder sind die Bauteile gar zu ungenau?

Ich hoff ihr könnt mir da etwas weiterhelfen.
Ideal wäre natürlich wenn es sowas schon komplett fertig geben würde :)

[ranke]

Mit einem elektronischen Meßschieber wären alle Forderungen bis auf die der Abmessungen erfüllbar. Oder muß es berührungslos sein?

[021aet04]

Ich würde eher PSDs verwenden. In der Firma haben wir Durchmessermessgeräte die mit PSDs arbeiten und sehr präzise sind.

CCDs sind vermutlich für die Aufgabe zu kompliziert.

Wie stark reflektiert die Oberfläche bzw wie glatt ist diese (wegen Streuung,...)?

MfG Hannes

[robonooby]

Mit einem elektronischen Meßschieber wären alle Forderungen bis auf die der Abmessungen erfüllbar. Oder muß es berührungslos sein?
Ja die Messschiebermethode gibt es schon, allerdings soll das jetzt etwas umgebaut werden, sodass das Gerät nicht mehr so groß und unhandlich wird. Bei Berührungslos, hat man den Vorteil, dass das ganze eben mechanisch kompakter wird und die elektronik beliebig in dem Handgerät verbaut werden kann (dort wo eben Platz ist)
Um mal mehr ins Detail zu gehen. Das ganze soll ein Prüfgerät für die Gewindetiefe von Bauteilen werden.


Ich würde eher PSDs verwenden. In der Firma haben wir Durchmessermessgeräte die mit PSDs arbeiten und sehr präzise sind.

CCDs sind vermutlich für die Aufgabe zu kompliziert.

Wie stark reflektiert die Oberfläche bzw wie glatt ist diese (wegen Streuung,...)?

MfG Hannes
Die Bauteiloberfläche ist Variabel. Also es gibt da keine speziellen Teile die geprüft werden sollen, daher muss es recht universell sein.
Würde man da dann eher auf IR Dioden setzen oder eher auf Laser? IR Dioden sind ja recht empfindlich was die Farbe und Oberfläche der auftreffenden Fläche angeht...

[021aet04]

Wir verwenden bei den älteren Geräten H3 Lampen mit 55W und bei den neueren werden Laser verwendet. Die Unternehmen BetaLasermike (http://www.betalasermike.com/index.php/de/) und Zumbach (http://www.zumbach.com/de/)bieten solche Systeme an (diese Unternehmen kenne ich). Eventuell findest du etwas das du verwenden kannst.

Ich würde es so aufbauen wie die Durchmessermessgeräte und das Produkt bzw Messgerät seitlich verfahren, damit du den Kerndurchmesser und Außendurchmesser hast.

Bei den Standart Durchmessermessgeräten muss man darauf achten das diese exakt Zentrisch und 90° zum Produkt ausgerichtet ist.

MfG Hannes

[robonooby]

oki danke, da werde ich mal gucken.
mal ne andere Frage. Weis jemand wie genau so nen Sharp GP2D120XJ00F Sensor ist? schafft er eine Genauigkeit von 0,1mm?
Es geht aber nicht um Durchmesser sondern um die Tiefe, oder versteh ich deine sache mit dem seitlich Verfahren falsch?

- - - Aktualisiert - - -

So soll das ganze in etwa ausschauen bzw Funktionieren. (Natürlich fehlt noch bisl was). Es muss ja vorher genullt werden und so...
Aber damit man sich das mal vorstellen kann, was ich will^^

26642

[021aet04]

Das ist etwas anderes. Ich dachte du willst das Gewinde selbst messen.

Wäre es möglich mit Poti zu arbeiten?

Ich könnte mir 2 Arten mit Poti vorstellen. Beide sehen so aus wie in deiner Skizze, die Prüfspitze ist beweglich gegenüber dem "Klotz".

1) Im "Klotz" hast du ein Gewinde, der Prüfstift ist mit dem Poti direkt (oder Getriebe) verbunden. Du musst die Spitze soweit in die Bohrung drehen (Automatisch oder manuell) bis das Werkstück den Prüfstift und den "Klotz" berührt. Je nach aktuellem Widerstand des Potis hast du die Tiefe.

2) Die Spitze wird vom Prüfstift mit einer Feder oder Magnet weggedrückt. Der Stift ist über eine Schnur,... mit dem Poti verbunden. Du drückst den "Klotz" soweit zum Werkstück bis du anstehst. Der Widerstandswert ist abhängig von der Tiefe des Bohrloches.

MfG Hannes

[EZ81]

Ideal wäre natürlich wenn es sowas schon komplett fertig geben würde :)

Es gibt fertige Lasersensoren, die nicht viel größer als Deine Anforderung sind, z.B. http://leuze.com/en/deutschland/produkte/messende_sensoren/abstandssensoren/optische_abstandssensoren/

0.1mm Genauigkeit mit den Sharp-Dingern ist leider völlig illusorisch.

[oberallgeier]

... ein Messsystem ... zwischen 10 und 80 mm ... Messgenauigkeit von +-0,1mm ...
... wie genau so nen Sharp GP2D120XJ00F Sensor ist? schafft er eine Genauigkeit von 0,1mm? ...Rechne doch mal selbst: Deine Meßspanne sind 70 mm, Toleranzvorgabe ± 0,1 mm. Mit etwas "Abrunden" der Messergebnisse könnte man von siebenhundert Ticks ausgehen. Der GP2D120X... hat im fraglichen Abstandsfenster bei einem 10bittigen AD-Wandler (siehe diese Messgraphik von mir) (https://www.roboternetz.de/community/threads/36884-Basic(-Billig-Baby)-Mono-Wheel?p=352718&viewfull=1#post352718) bestenfalls zweihundert Ticks - also zu wenig weil seine Messkurve in dem Bereich ne unpraktische Steigung hat. Wenn Du einen höher auflösenden Wandler nimmst oder WENN es Dir gelänge die analoge Ausgabe im optimalen Bereich mit nem Verstärker so zu spreizen, dass Du wenigstens theoretisch an die gewünschte Auflösung kommen könntest wirst Du wahrscheinlich das Messrauschen hassen lernen (aber das ist jetzt nur geraten). Nicht geraten ist die Tatsache, dass der Sharp eine gewisse Messbasis hat und bei engen Bohrungen bzw. scharfen Kanten systembedingte Fehler bringt.


Fazit: nach meinem Erfahrungen sehe ich diese Auflösung für den Sharp als nicht schaffbar (bis grenzwertig) an.

[robonooby]

danke schonmal für eure Hilfe. Vorallem die Sensoren von Leuze schauen sehr interessant an. Da werde ich mich morgen gleich mal näher mit befassen xD

Ja stimmt, wenn man bisl nachdenkt kann man selbst drauf kommen, dass die Sharp Dinger für sowas nicht genau genug sind. Der wäre halt praktisch gewesen, weil ich davon noch zwei hier rum liegen hab und damit gut und günstig testen hätte können xD.