Abstandssensor - Laser Laufzeitmessung

[Wolferl]

Hallo

Ich wollte auch mal mein aktuelles Projekt vorstellen. Mal schaun, was ihr dazu sagt.

Ich versuche mich an einem Abstandssensor basierend auf einer Laufzeitmessung. Das ganze soll ähnlich wie die Abstandsmessung via Ulltraschall funktionieren, nur eben mit Licht.

Problem Nr. 1 dabei ist die Zeitmessung. Die über nimmt bei mir ein TDC (dieser Hier: http://www.acam.de/Content/English/gp1/gp1_1.html ). Angesteuert und ausgelesen wird der GP1 momentan über einen 8535iger Atmel. Die Auflösung liegt zwischen 125 - 250ps auf 2 Kanälen. In der Zeit legt das Licht ~7cm zurück. Für eine Abstandsmessung ergäbe dann eine Auflösung von 3,5cm (Licht muß ja hin und zurück).

Nr. 2: ist die Verstärkung des Signals und das generieren der Schaltschwelle. Hier bin ich grad noch am überlegen.

Unten noch ein Foto von der Platine mit dem GP1 und eines von dem Aufbau des Lasers und der Detektordioden. Hierzu sei noch gesagt, dass ich für erste Versuche einen Spiegel verwendet habe, um den Laser auf die obere Detektordiode zu reflektieren. Das schräge Plexiglas vor dem Laser dient als halbdurchlässiger Spiegel. Ein Teil des Lichts von Laser wird zurück auf die im Bild untere Fotodiode reflektiert.
Für erste Tests hab ich die Dioden (über Widerstand und Komparator) auf die Stopps des GP1. Start wird mit dem Laser geschaltet.

Wolfgang

[Elektronikus]

Vielleicht kann dir das weiterhelfen
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=8092&highlight=
musst zum letzten beitrag


mfg
Elektronikus

Anmerkung: Den könnte man so zitieren:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=71664#71664
Einen letzten Beitrag gibt es erst, wenn der Thread tot ist.
Manfred

[Wolferl]

Danke für den Hinweis, aber diese Messung funktioniert nach einem anderen Messprinzip.

Wolfgang

[Thoralf]

äußerst interessant, kannst du bitte mal den Schaltplan posten? Welche Diode schafft diese Schaltzeiten?
Um die reflektierende Oberfläche und die damit verbundene Verstärkung würde ich mir später Gedanken machen. Zuerst sollte man das ganze mit einem Spiegel testen.
Bei unterschiedlich reflektierenden Oberflächen tauchen neue Probleme auf: schnelle Verstärker mit hoher Dynamik. Die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit muß beachtet werden, damit der Phasenfehler klein bleibt.

[Wolferl]

Zur Zeit verwende ich die BPW34. Die ersten Messungen hab ich mit Ur=12V gemacht. Mit dem Spiegel ganz rechts im Bild. Die Streuung der Messwerte war noch sehr groß (wegen Behelfsschaltung = Komparator und Widerstand auf Steckbrett), aber sie ergaben Sinn. Über Verstärker und Komparator muß ich mir erst noch Gedanken machen -> hab noch keinen Schaltplan dafür, oder meinst du Atmel-GP1?
Als nächstes werd ich mal testen, mit welchem Signal ich an der Fotodiode bei entsprechenden Abständen/Oberflächen rechnen kann.

Wolfgang

[Manf]

Meinen Glückwunsch zum Entschluß, das anspruchsvolle Thema anzugehen.

Wir hatten ja in einem anderen Thread schon mal darüber gesprochen.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=67247#67247
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=67723#67723

Ich freue mich auf erste Ergebnisse und bin bestimmt dabei, wenn es darum geht, Teilprobleme zu lösen.
Manfred

[Wolferl]

Ich freue mich auf erste Ergebnisse und bin bestimmt dabei, wenn es darum geht, Teilprobleme zu lösen.
Manfred

Danke, auf das Angebot werd ich vermutlich nicht nur einmal zurückkommen.

Wolfgang

Hallo Wolfgang.

Wenn Dir die Auflösung von 3.5cm zu ungenau ist, kannst Du den TDC502 mit einer Auflösung von 45ps von der Firma MSC verwenden. Das entspricht dann einer Auflösung von unter 1cm. Hier der Link:

http://www.msc.de/cgi-bin/frame.pl?url=/d/produkte/ele_kom/tdc/tdc502.html:language=d

Der 502 ist pinkompatibel zum GP1 und wesentlich einfacher zu programmieren.

Gruß, Andreas

[Wolferl]

Danke für den Tipp. Weißt du zufällig was der 502 kosten soll und eine Bezugsquelle?

Zur Zeit quäle ich mich mit dem Aufbau herum. Messungen mit dem oben gezeigtem Aufbau und einer 5cm Sammellinse waren alles andere als reproduzierbar.
Problem ist, dass der Laser senkrecht zur Linse stehen muß, da sich sonst der Abbildungspunkt mit dem Abstand zum reflektierendem Objekt verschiebt.

Wolfgang

Hallo Wolfgang,

auf den Seiten von MSC gibt's eine Hotline-Nr: Tel.: 07249 910 207
und eine Email: TDC@msc-ge.com.

Probiers damit mal.

Gruß, Andreas

[Manf]

Gibt es problem mit der optischen Achse, hat die Linse einen zu großen Durchmesser?
Ich habe da gerade weiche Fresnellinsen 45x45mm mit 80mm Brennweite. Die sind optisch nicht mal so schlecht, aber man kann sie mit der Schere zuschneiden. Könnte das helfen?

Manfred

(Die andere Fresnellinse von der wir gesprochen hatten kann man übrigens nicht schneiden.)

[Wolferl]

Danke für das Angebot, aber ich werde es erstmal mit einem besseren Aufbau versuchen. Denke den braucht es sowieso. Da wird es dann auch eine Möglichkeit geben die Linse bzgl. dem Laser zu justieren.
Wenn ich etwas weiter bin werd ich Fotos posten. Momentan ists nur eine kleine Schuhschachtel aus Plexiglas.

Weiß zufällig jemand eine Bezugsquelle für Kameralack? Meine ist leider versiegt und die Reste eingetrocknet.

Wolfgang

[Nuke-Man]

Hallo,

der Beitrag hier ist zwar schon etwas älter, aber ich habe im Forum nichts dazu gefunden, wie deine Bastelei ausgegangen ist.
Hat es funktioniert ?
Ich plane nämlich, etwas ähnliches zu bauen. Dazu habe ich ein ziemlich interessantes Dokument gefunden:
http://www.ipm.fraunhofer.de/fhg/Images/Schnelle%20Entf.mess._tm_2005_tcm91-51438.pdf

Die messen zwar die Phasenverschiebung und nicht die Laufzeit, aber beschreiben ihren Aufbau (z.b. Laser&Empfänger über Glasfaser angeschlossen) und die auftretenden Störeinflüsse ziemlich gut.
Leider schweigen sie sich zu den Bauteilen aus. Was würde man für sowas nehmen, speziell der Laser und den Empfänger ?