Zastosowanie odległościomierza optycznego do pomiaru materiału (cloth)

Witam serdecznie, to moje początki na tym forum, więc od razu przepraszam, za ewentualne błędy.
Analizuję rozwiązania pomiaru odkształcenia (ugięcia) materiału (tkaniny) pod wpływem sił ciężkości. Pomiar dokonujemy w osi z, układ pomiarowy przemieszczamy w osiach x i y (poszukujemy maksimum).
Pomiar dokonujemy od spodu.
Moim zdaniem odpadają wszystkie możliwe pomiary stykowe (nacisk na materiał, zmiana wartości ugięcia) .

Mam pomysł aby zastosować czujnik typu: http://botland.com.pl/analogowe-czujniki-odle...k0f-analogowy-czujnik-odleglosci-4-30cm-.html
Do tego układ przekształcający sygnał na odległość z diodą normalnie świecącą, migającą w zakresie bliskim dopuszczalnej odległości i gasnącą po przekroczeniu zakresu.

Nie posiadam doświadczenia jeżeli chodzi o tego typu pomiary, dlatego mam obawy czy faktura tkaniny (mam namyśli że tkanina jest tkana), nie wpływa na dokładność pomiaru oraz jakiego rzędu dokładność można osiągnąć.

Drugim pomysłem jest zastosowanie czujnika pojemnościowego, jednak byłby to pomiar jedynie wykrywający, ostatecznie mógłby być, jednak wolałbym znać wartość ugięcia.

Innym pomysłem było zastosowanie wzornika. Jeżeli podczas jego przesuwania pod tkaniną, tkanina o niego zahaczy, znaczy że ugięcie przekroczyło dopuszczalny zakres. Jednak wymagało oceny przez człowieka, co powoduje błędy (zgodnie z zasadą że przy 100% kontroli przez człowieka, człowiek popełnia 10% błędów) a, oprócz czujników pojemnościowych nie znam innego sposobu na stwierdzenie czy stykamy się (lub jesteśmy blisko) tkaniny.

Miejsce pomiaru jest czyste wolne od zabrudzeń, zapyleń. Pomiar byłby dokonywany na stabilnej ramie z łożyskami liniowymi (lub podobna, tańsza, technologia zapewniająca dokładne pozycjonowanie). Bez drgań - podczas pomiaru materiał się nie przemieszcza. Nie możemy uszkodzić, ani zabrudzić tkaniny.

Prosiłbym o Wasze zdanie na temat rozwiązań (które lepsze?), a może ktoś ma inny pomysł. Z góry wielkie dzięki.

Ten czujnik wg. noty aplikacyjnej był testowany przez producenta z białym papierem odbijającym 90% światła. Jedyna możliwość to sprawdzenie jak taki czujnik zachowa się z tkaniną. Czy wzory/nadruki się zmieniają? Jaką precyzję chcesz uzyskać? Można jeszcze użyć dwóch kamer i na podstawie obrazu wywnioskować o ugięciu.

Czy dobrze rozumiem że dwóch kamer od dwóch stron? Tzn. od osi x jedna od osi y druga? Z obu sczytujemy największe ugięcie i mamy współrzędne x,y,z dobrze rozumiem? A z jakiego rzędu kosztem wiąże się zakup kamer, oprzyrządowania (oprogramowania do analizy?).
Wiem że w sprzedaży są dostępne skanery optyczne (działające właśnie jak kamery) ale to koszt kilku tysięcy złotych (5-7) z tego co się orientowałem. Poszukuję skutecznego ale jednocześnie jak najtańszego rozwiązania.

Rodzaj materiału pozostaje bez zmian, niestety zmienia się jego kolor (zapomniałem dodać) jedna wersja tkaniny jest jasno-popielata (ewentualnie beżowa, ale wciąż jasna), a druga czarna.
Dokładność minimalna 0.5mm (całego urządzenia z mechaniką 2000x1000), chciałbym się zbliżyć do 0.1mm na czujniku.

Jeżeli chodzi o pomiar, to boję się czy nie będzie zakłócany przez "oczka" w materiale, przez które prześwituje światło (materiał jak wiadomo jest częściowo transparentny). Może ktoś byłby w stanie powiedzieć, czy istnieją specjalne czujniki do materiałów transparentnych?

Jeszcze inną opcją o jakiej czytałem, są czujniki ultradźwiękowe(?), jednak o nich osobiście za wiele nie słyszałem, obawiam się czy nie powodowałyby zakłócenia pracy urządzeń wokół, jakichś defektów detali czy coś podobnego, po prostu nie znam tej technologii.

Za ewentualne nielogiczne składnie przepraszam, ponieważ odpowiedź pisałem "na raty" przez co gubiłem wątek.

Besteglotmin napisał:

Dokładność minimalna 0.5mm

Na tym czujniczku? Zapomnij.

Najdokładniejsze są czujniki laserowe, ale trzeba dopisać ze dwa zera do ceny.

Besteglotmin napisał:

Rodzaj materiału pozostaje bez zmian, niestety zmienia się jego kolor (zapomniałem dodać) jedna wersja tkaniny jest jasno-popielata (ewentualnie beżowa, ale wciąż jasna), a druga czarna.
Dokładność minimalna 0.5mm (całego urządzenia z mechaniką 2000x1000), chciałbym się zbliżyć do 0.1mm na czujniku.

100um? To chyba sama tkanina ma większą niejednorodność. W każdy razie na przykład czujnik firmy Sick OD1-B015C05I14

https://www.mysick.com/eCat.aspx?go=FinderSea...D=380&Category=Produktfinder&Selections=77544

Ma dokładność 0.001mm i był na allegro do kupienia za 2500 zł.

Dziękuję za odpowiedzi. Wydaje mi się, że czujniki laserowe są nawet dokładniejsze niż potrzebuję. Oczywiście przyjmuje je jako możliwe rozwiązanie, ale poszukam czegoś pomiędzy.

A mógłby mi ktoś powiedzieć jak zachowuje się pomiar czujnikiem typu:
http://botland.com.pl/analogowe-czujniki-odle...k0f-analogowy-czujnik-odleglosci-45-60mm.html
tzn. z małym zakresem pomiarowym (1.5mm), z mikro-kontrolerem. Czytałem artykuły drzaśka między innymi:
http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/adc-wstep-i-uruchomienie.html
że: "Przetwornik 10 bitowy a więc może zmierzyć 2^10 stanów a więc 1024.
Czyli od 0 do 1023."
Moje pytanie brzmi, czy mając przetwornik 10 bitowy o takim małym zakresie (o ile istnieje / załóżmy teoretycznie), dzielimy zakres otrzymywanych napięć na 1024 i według matematyki otrzymujemy dokładność 0,001mm (bajka), a w rzeczywistości jakiej dokładności możemy się spodziewać? (bo wiem że otrzymujemy zmianę napięcia itd.) Ewentualnie ktoś może podać jaką dokładność uzyskał na swoim układzie pomiarowym? Bo chciałbym sobie to trochę uporządkować w głowie.
Wielkie dzięki.

Sprecyzuj czy chodzi o znalezienie punktu maksymalnego ugięcia czy o jego pomiar w tym punkcie.
Jeśli o to pierwsze to jaka dokładność jest wymagana ?
Może chodzi tylko o stwierdzenie czy ugięcie mieści się założonych granicach ?
Określ też jaki budżet chcesz przeznaczyć na zrealizowanie tego pomiaru.
Czy cała konstrukcja urządzenia jest na tyle solidna, sztywna i precyzyjnie wykonana, że pozwoli na pomiar z tak dużą dokładnością ?

Pawel 2420
Chodzi o znalezienie maksymalnego ugięcia (jednak nie potrzebuję pomiaru pozycji x,y)
Pomiar maksymalnego ugięcia pod kątem przekroczenia założonego maksimum (wartość z)(jednak potrzebuję wartość "z" choćby żeby wiedzieć jak blisko przekroczenia był ten detal)
Jeżeli chodzi o całkowity koszt to ciężko powiedzieć, póki co szukam możliwych rozwiązań ... jak najtańszych.
Mechanika do tego pomiaru jest wstępnie przewidziana jako bryła (kratownica - rama) z bosch profili z prowadnicami liniowymi z wózkami liniowymi (odpowiednio ustawione względem mierzonego detalu)
Pomiar dokonywany w pomieszczeniu o stałej temperaturze i wilgotności.
Dopuszczalne ugięcie wynosi kilka milimetrów, dlatego chciałbym aby pomiar miał mniejszą dokładność niż 1mm (wydaje mi się to logiczne).

Jeżeli popełniam gdzieś myślowy błąd to proszę bardzo mnie poprawić, bo zastanawiam się nad rozwiązaniem tego problemu od ponad miesiąca, przeanalizowałem kilka własnych mechanicznych rozwiązań jednak mechanika raczej nie pozwoli mi na uzyskanie dobrych wyników, dlatego zacząłem szukać rozwiązania z czujnikami i tak trafiłem tutaj.
Już dowiedziałem się kilka pomocnych rzeczy, za co bardzo dziękuję.

Załóżmy, że pod urządzeniem jest gładka, płaska i twarda powierzchnia stanowiąca bazę pomiarową. Po środku znajduje się w niej niewielki otwór a nim panewka.
Drugi istotny element to np. stalowa rura długości 2m. Na jej końce wsunięte są dwa klasyczne łożyska. Po środku rury prostopadle do niej mocujesz oś (podobnie jak w śmigle samolotu). Średnica tej osi pasuje do panewki zamontowanej w podstawie. Jak włożysz oś w panewkę to rurę względem podstawy będzie można obracać. Jest duża szansa, że podczas tego ruchu oba końce rury będą cały czas w tej samej odległości od podstawy.

Teraz układ pomiarowy. Na jednym końcu rury mocujesz oświetlacz z takim obiektywem jak w rzutniku a na drugim końcu mały ekran i kamerę ew. liniowy przetwornik obrazu.
Obrót rury względem podstawy o 180 st. pozwoli określić jakie było maksymalne ugięcie materiału.

Dla tego rozwiązania nie jestem w stanie zapewnić odpowiedniej powierzchni od doło, prowadzącej ale zamiast mechanizmu obrotowego, zastosowałbym sztywny profil prostokątny prowadzony na łożyskach liniowych (uczepiłem się tego wiem) i przesuw zostawił w jednej osi. Wyeliminował w ten sposób konieczność ograniczenia obszaru od dołu ( ponieważ po odjechaniu profilem do zderzaka, wciąż będziemy mieć pełny dostęp)
Prosiłbym Cię o podrzucenie może jakiegoś artykułu, książki, albo przykładowego zastosowania tego typu kamer do pomiaru jeżeli byś mógł, bo szczerze powiedziawszy nie słyszałem wcześniej o takim układzie i musiałbym się mocno doszkolić. Dzięki.

Chciałeś tanio. Zaproponowałem więc obrotowy element.

Do oświetlacza potrzebujesz kolimator. Zapewni on w miarę równoległy strumień światła.
Na ekranie po drugiej stronie (matowe szkło) zobaczysz cień jaki rzuca materiał.
W najprostszym przypadku ekran od tyłu możesz pomalować na czarno zostawiając tylko wąską ponową szczelinę. Ilość światła przez nią przechodząca będzie miarą ugięcia materiału. Trudno będzie jednak skalibrować tak powstały układ pomiary. Więcej możliwości daje użycie kamery parzącej na ekran. Prosta analiza obrazu powoli określić ile pikseli od góry jest zaczernione. Kamerę możesz obrócić. W poziomie ma ona większą rozdzielczość niż w pionie. Dla przetwornika HD będzie to 1920 pikseli dla wersji 5MPx już ponad 2500 pikseli.
Możesz spróbować obejść się bez ekranu i obiektywu w kamerze. Rolę ekranu może pełnić przetwornik obrazu. Musi być on odpowiednio duży. W typowych kamerach używane są jednak małe przetworniki zwykle o przekątnej 1/5' lub 1/4'.