Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
AM TechnologiesAM Technologies
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dokładny pomiar rozmiaru/odległości rzędu 0,1mm

03 Maj 2008 11:43 11022 17
  • Poziom 10  
    Witam.

    Nie wiem czy to dobry dział ale w sumie chcę to zrobić na mikrokontrolerze (a konkretnie na pic'u) więc jako tako pasuje.

    Problem jest mniej więcej taki. Potrzebuję zmierzyć rozmiar (doszedłem do tego, że najłatwiej będzie to zrobić poprzez pomiar odległości) i potrzebuję to zrobić z dokładnością rzędu 0,1mm i żeby tego było mało przydałoby się, żeby wyszło nie za drogo.
    W zasadzie nie wiem jak się do tego zabrać. Myślałem o czujnikach ultradźwiękowych ale nie udało mi się znaleźć takich dokładnych. Pomiar odległości załóżmy że do 30cm.
    Czy coś takiego jest w ogóle do zrobienia?
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • Poziom 43  
    Witam!
    Tu masz temat "rozpracowany", http://www.gaw.ru/pdf/TI/app/msp430/slaa136a.pdf ale dokładność 0,1mm przy dystansie 300mm nie jest realna. Urządzenia profesjonalne mają dokładność 0,1%, czyli +/- 0,3mm, i niestety są drogie ...
    Dystans 0,1mm dźwiek przebywa w czasie 300 nanosekund, więc czas narastania czoła impulsu ultradźwiekowego musiał by być krótszy. Jeszcze coś: dla ultradźwięków powyżej 1MHz powietrze jest "nieprzeźroczyste".
    Ponadto: prędkość dźwięku w powietrzu zmienia się ze zmianami temperatury i ciśnienia, czy będziesz chciał to jakoś uwzględnić?
  • Poziom 10  
    No to mnie nie pocieszyłeś.

    Jeśli chodzi o temp. i ciśnienie to nie wiem, jak się do tego zabrać w zasadzie. Jedyne co mi przychodzi na myśl to pomiar tych wielkości i na bieżąco korekcja wyników, tyle że z drugiej strony ja chcę mierzyć odległość a nie budować stację pogodową :) .

    Zastanawiałem się też nad dalmierzami laserowymi (tutaj ciśnienie i temp. raczej nie będą miały wpływu), tylko znowuż nie znalazłem żadnych o takiej dokładności. A może jest coś jeszcze jakiś sposób na pomiar odległości?
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • Poziom 43  
    Pomiar laserem: odcinek 0,1mm światło przebiega w czasie 3,3*10E-12 sekundy (3,3 pikosekundy!) Nie widzę elementów dostępnych handlowo, przy użyciu których mógłbyś uzyskać taką rozdzielczość.

    Ale taką dokładność uzyskasz z suwmiarką , może warto się z nią przeprosić?
  • Poziom 11  
    z 10 bitowym przetwornikiem AC nie da rady

    300mm/1024 = 0,29 mm
  • Poziom 10  
    Rzuuf napisał:
    Ale taką dokładność uzyskasz z suwmiarką , może warto się z nią przeprosić?


    Tak, wiem wiem :) ale z nią się nikt nie pokłócił. Chodzi tylko o to żeby "zautomatyzować" pomiar bo jak robi to człowiek to za dużo czasu zajmuje.

    Tak czy inaczej zmieniły się trochę założenia. Teraz nie ma 300mm a ok 60mm. Co wy na to? Teraz jest to do zrealizowania. Są czujniki na tak małe odległości?
  • Poziom 22  
    moznaby to zrobic swiatlem (lub moze i ultradzwiekami) na nieco innej zasadzie mianowicie umiescic nadajnik na przesuwnej platformie a za obiektem rowniez ruchomy odbiornik lub rzad nieruchomych odbiornikow (czyli obiekt "lezy" pomiedzy odbiornikiem i nadajnikiem). Na podstawie momentu w ktorym sygnal przestaje dochodzic do odbiornika (lub w okreslony sposob slabnie) moznaby ustalic rozmiary obiektu - cos na ksztalt skanera aleoczywiscie bedzie to wymagalo dokladnej mechaniki. Moznaby to w sumie sprzegnac z taka suwmiarka o jakiej pisali koledzy
  • Poziom 24  
    Przedstawiam metodę optyczną. Wymaga ona jednak posiadania:
    - przeźroczystego liniału wzorcowego na całej mierzonej długosci
    - przeźroczystego liniału noniuszowego 10 kresek na długosci 9mm (taki jak jest w suwmiarkach)
    - czujnika optycznego (transoptora szczelinowego)

    Liniał pomiarowy skalowany jest w mm poprzecznymi nieprzeźroczystymi kreskami i jest statycznie umocowany. Liniał noniuszowy "jeżdzi"
    tak jak w suwmiarce nad stałym liniałem, umocowany w transoptorze.
    W czasie przesuwania, co 0.1 mm generowana jest wyraźna amplituda świetlna na czujnik transoptora. Te zmiany światła spowodowane są
    zmianą tłumienności optycznej, spowodowanej przeuwaniem się ciemnych kresek noniusza nad ciemnymi kreskami liniału. Aby efekt był wyraźniejszy, wskazane jest aby kreski noniusza były lekko ukośne wzgledem kresek liniału (pomińmy wywody teoretyczne). Podczas ruchu, falowanie swiatła ma charakter oscylacyjny, a okres jak mówiłem odpowiada drodze 0,1mm. Te zmiany - łatwe do odczytania fotodioda transoptora - moga być zliczane w rejestrze przebytej drogi.
    Jeśli odpada dźwięk ( a uwazam że jest zawodny) i odpada laser który wymaga przy tych odległościach kosmicznej technologii, pozostaje wysłanie czujnika mechanicznego do badanego celu.
    Poza opisaną metodą optyczną, pozostają do użycia potencjometry cyfrowe (enkodery).
  • Poziom 19  
    Dobry pomysł ma kolega Rusala. Pomysł ten zrealizowałem kilka lat temu. Nie zgadzam się tylko z tym, że wykonanie tego wymaga precyzji. Faktycznie całość można złozyć na kolanie i prawie za darmo.
    Dokładnośc wychodzi naprawdę powalająca - nie ma większych przeszkód aby uzyskać dokładność pomiaru 0,001mm.
    Dokładny pomiar rozmiaru/odległości rzędu 0,1mm
    Powyższy wykres przedstawia przesuwanie literatki przez dwie bariery. Występujące miedzy maksimami obniżenie wynika oczywiście z tego, ze obiekt jest przezroczysty a postrzępiona linia z tego, ze literatka była niezbyt czysta. Bariera była zrobiona z 2 zarówek postojowych 12V i 2 fototranzystorów za przesłoną 1mm. Dokładność pomiaru wyznacza ilość sampli (górna skala) w tym przypadku: 40/3300 czyli ok 0,01mm.
    Dla tych, którzy pomyślą, ze grubość włókna żarówki oraz średnica fotoelementu sa problemem niech popatrzą na dwa zdjęcia poniżej.
    Dokładny pomiar rozmiaru/odległości rzędu 0,1mm
    Przez tą samą barierę był przesuwany drut 0,25mm (a wiec o srednicy mniejszej od włókna żarówki i okienka fototranzystora) szacowana dokładność ok 0,25/150=ok 0,002mm
    Dokładny pomiar rozmiaru/odległości rzędu 0,1mm
    To samo co na rys 1. Widać, ze granica "całkowitego zaciemnienia" jest dosć ostra. Można też wykorzystać obszar półcienia (narastające zbocze).

    Do panmechanik: Pomyśl nad wykorzystaniem czujników z myszy optycznej - rozdzielczość 1000dpi (0,02mm) lub lepsza. Jak dotąd nie wykorzystałem ich nigdzie ale robiłem wstepne test i wyniki były zachęcające.
  • Poziom 36  
    Najprościej by było zastosować gotowy czujnik potencjometryczny albo indukcyjny, ale ta cena :(

    Można spróbować z potencjometren suwakowym. Typowe mają skok 56 mm (wystarczy?).
  • Poziom 36  
    Można go skalibrować programowo (tablica linearyzująca). Inna sprawa, że są jeszcze inne problemy, takie jak histereza (styków) czy wpływ czynników zewnętrznych (np. kurz).
  • Poziom 43  
    Najlepsze liniały, lub po prostu "chińskie" suwmiarki elektroniczne. na stronce shumatech jest bardzo szczegółowo opisane co i jak zrobić.
    A tak a propos układu odczytu z Shumatech, działa rewelacyjnie. !
  • Poziom 22  
    czy kolega ktrot moglby troche dokladnie opisac swoje urzadzenie? bo widze, ze w istocie jest oparte na podobnym zamysle i chetnie zobaczylbym jakies zdjecia. Z opisu wynika ze jest proste w realizacji i wlasciwie zamykaloby temat bo przebija wszystko pod wzgledem kosztow.
  • Poziom 43  
    Kolego ktrot, coś mi się wydaje, że ściemniasz.
    Czy wiesz jaka jest zasada działania myszy optycznej ?
    To po prostu mini kamera, robiąca co chwilę zdjęcia, które są potem porównywane z poprzednimi.
  • Poziom 19  
    Kolego freddy - poczytaj trochę więcej o działaniu myszy optycznej. Za tą mini kamerką idzie DSP, który analizuje obrazy i wystawia na nóżki czujnika wyniki swojej pracy. Najczęściej są to 2 linie SCLK i SDIO do komunikacji z uC. Za pomocą tych portów możemy odczytać rejestry czujnika, z których najciekawsze są MOT, Delta_X i Delta_y. Możemy też za pomocą rejestrów ustawić różne parametry pracy czujnika: rozdzielczość, jasność diody oświetleniowej, odpowiednik kontrastu itd. Niektóre czujniki oprócz linii SCLK i SDIO pozwalają na alternatywne wykorzystanie sygnałów jak z enkodera Xa,Xb,Ya,Yb - prostokątne impulsy przesunięte o 90st żeby można było wykrywać kierunek ruchu. Czujnik, który wymontowałem z myszy miał właśnie te dodatkowe sygnały(czujnik N1165 fimy Sunplus identyczny z ADNS-2051 firmy Agilent).
    Tak czy inaczej można łatwo z tego zbudować suwmiarkę elektroniczną, która bedzie miała tę przewagę nad gotowymi, że możemy dopasować jej kształt do naszych wymagań.

    Do Rusala:
    Nie wiem co mogę jeszcze dodać. Czujnik pomiarowy to co najmniej 2 równoległe bariery - pary żarówka-fototranzystor. Można to zrobić w kształcie dużego ceownika lub procy. Wadą tej metody jest to, że albo przedmiot musi przecinać bariery albo bariery przecinać przedmiot - resztę wyliczamy ze wzoru: s=vt (ewentualnie v=at) przy czym musi być v=const (ewentualnie a=const , nie musimy znać ani v ani a). Jeżeli przyspieszenie a jest nieliniowe (chcemy zrobić na przykład takie urządzenie, że machniemy nim nad przedmiotem i zmierzymy jego grubość) to musimy użyć więcej tych barier aby wyznaczyć zmiany a(t).
  • Poziom 43  
    ktrot zgadza się, to co ja mówię i to co Ty mówisz, ale może taniej i prościej kupić suwmiarkę za 25 zł. Zależy oczywiście od tego jakie odległości trzeba mierzyć.
    Mysz optyczna musi poza tym mieć jakieś "podłoże" i to nie "lustrzane"