Czujniki odległości z dokładnością 1 mm?

9

Wykonuję urządzenie do pomiarów. Chciałbym zmierzyć odległość z dokładnością do 1 mm. Zasięg może wynosić od 2 cm do 15 cm. Spojrzałem na czujniki zbliżeniowe, ale odczyty wyświetlane przez te czujniki nie są stałe.

Chciałbym zmierzyć grubość płyty (stal węglowa). Dwa czujniki zostaną zamontowane na konstrukcji. Czujniki podadzą mi odległość powierzchni od czujnika. Następnie obliczyć grubość płyty.

Jakie są możliwe rodzaje tanich czujników, których mogę użyć?

Rozmieszczenie czujników

JustCurious
źródło
1
Cześć JustCurious, witamy w inżynierii. SE. To interesujące pytanie, ale przydatne byłoby posiadanie dodatkowych informacji. Co mierzysz odległość między. Na przykład czujniki interferometryczne zapewniają znacznie wyższą dokładność niż 1 mm, ale działają tylko na niektórych powierzchniach. Najlepszym rozwiązaniem dla niskich kosztów jest prawdopodobnie rodzaj czujników zbliżeniowych stosowanych w tylnym zderzaku samochodowym.
Chris Mueller
1
JustCurious, wciąż nie masz wystarczająco dużo informacji, aby uzyskać świetną odpowiedź. W szczególności możesz opisać cel, a nie krok . Na przykład budujesz robota mobilnego, drukarkę 3D lub narzędzie pomiarowe? Czy czujniki kontaktowe są dozwolone. Dlaczego próbujesz mierzyć z dokładnością do 1 mm w zakresie od 2 cm do 15 cm?
regdoug,
1
@regdoug Dlaczego ma to znaczenie, jeśli czujnik znajduje się na robocie lub drukarce 3D? Wygląda na to, że masz na myśli jakąś odpowiedź. Dlaczego nie opublikujesz odpowiedzi z kilkoma zaletami i wadami kilku różnych metod? Dzięki temu odpowiedź będzie cenna dla innych, którzy nie pracują nad tym dokładnie projektem.
hazzey
1
Naprawdę nie mam na myśli odpowiedzi, ale głównym powodem, dla którego powiedziałem, że jest to, że robot może mieć do czynienia z bardziej skomplikowanymi ruchami i obiektami, niż gdyby powiedziano, że czujnik był potrzebny tylko do zerowania narzędzia takiego jak drukarka 3D lub nóż. Mam również wrażenie, że JustCurious nie ma solidnej listy wymagań dotyczących wydajności dla tego czujnika, więc uszczegółowienie aplikacji może pozwolić ankieterowi lepiej zrozumieć, co może być wymagane.
regdoug,
@ JustCurious, stwierdziłeś, że sygnał czujnika, którego próbujesz, nie był stały. Dlaczego tak było? Czy odległość się zmieniała? Czy spojrzałeś na histogram sygnału, jaki był stosunek S / N lub względne odchylenie standardowe?
rul30

Odpowiedzi:

5

Odpowiedź na pytanie:

Jakie są możliwe rodzaje tanich czujników, których mogę użyć?

Istnieje kilka rodzajów czujników, które mogą zapewnić dokładność na poziomie milimetrowym. „Niski koszt” jest bardzo względnym terminem, więc musisz zrobić zakupy w oparciu o określony budżet.

Czujniki optyczne

Uwzględniono tutaj te z wymienionych przez ciebie typów, chociaż jest to bardzo tani czujnik, który ma na celu raczej zapewnienie „tak, coś przede mną, o bardzo odległej”. Istnieją również systemy czujników laserowych , które mogą zapewnić dokładność na poziomie milimetrowym.

Czujniki ultradźwiękowe

Większość czujników ultradźwiękowych ma stosunkowo niską dokładność; w zakresie 25,4 mm. Ale niektóre czujniki wyższej klasy mają dokładność poniżej milimetra. Niektóre są samodzielnymi jednostkami o wysokiej dokładności.

Czujniki wiroprądowe

Pomiary indukują prądy wirowe i zapewniają niesamowitą dokładność .

Pomiar mechaniczny

Może to wynikać z diagramu, ale nie jest określone. Suwmiarki są oczywistym wyborem do pomiaru grubości. W przypadku podejścia półautomatycznego można również użyć czujników przemieszczenia liniowego.

Samuel
źródło
1

Możliwe są różne rozwiązania w zależności od konkretnych wymagań.

System kontaktowy

Jest to prawdopodobnie najbardziej oczywisty system, składający się z 1 lub 2 ramion dźwigni odchylonych przez płytkę. Mierząc ugięcie można określić rozmiar. Główną wadą tego jest to, że jest to system kontaktowy, który może stanowić problem w zależności od konfiguracji.

System wideo

Inną alternatywą, która byłaby łatwa do wdrożenia, jest system wideo. Zamontuj kamerę nad próbką i zobrazuj przechodzącą płytkę. Rozmiar można ustalić, kalibrując aparat przed ręką lub montując skalę liniową pod płytą. Rozdzielczość będzie zależeć od rozdzielczości kamery i skali, chociaż uważam, że 1 mm nie powinno być trudne do osiągnięcia. To prawdopodobnie zrobiłbym, gdybyś nie chciał systemu kontaktów.

Dalmierz laserowy

Mogą być możliwe w zależności od tego, co uważasz za niskie koszty. Większość systemów opiera się na czasie lotu, co ogranicza rozdzielczość do ~ 1 mm. Ponadto większość tanich systemów, jakie widziałem, ma minimalny zasięg co najmniej 5 cm, co może być dla ciebie za duże.

Interferometr

Może być również możliwe. Jednak proste metody zliczania prążków mają trudności podczas pomiaru kroków, więc prawdopodobnie nie będą odpowiednie do pomiaru płytki (chyba że jest nieskończona). Metody skanowania częstotliwości są możliwe, ale prawdopodobnie nie mieszczą się w niskich kosztach, prędkość pomiaru może również stanowić problem w zależności od wymaganej długości próbki i przepustowości.

nivag
źródło
1

Nie określono, czy chcesz pobrać odczyty czujnika do komputera, czy nie. Ponadto nie jest jasne, jak często należy wykonywać to zadanie i ile czasu konfiguracji jest dozwolona na pomiar.

Jeśli chcesz przeprowadzić kontrolę jakości (czy metalowa płyta mieści się w granicach tolerancji), możesz rozważyć proste lub zaawansowane przetwarzanie obrazu. w celu prostego przetwarzania obrazu zrób zdjęcie z widoku z przodu i zmierz odległość między jednym końcem metalowej płytki a drugim końcem lub umieść papier pomiarowy za metalową płytą i zrób lub obserwuj zdjęcie do pomiaru. Jeśli masz człowieka, to prawdopodobnie byłby to prosty sposób, tylko wymóg dokładności może zostać pominięty, w zależności od konfiguracji oczywiście.

Ruchy metalowej płyty mogą wpływać na czujniki zbliżeniowe i inne czujniki, czy jesteś pewien, że się nie porusza?

Jeśli masz pewność co do jakości wyrównania (że dwie powierzchnie są równoległe), możesz popchnąć płytkę na bok i użyć zwykłego mikrometru lub innego urządzenia pomiarowego.

Gürkan Çetin
źródło
0

[MaxBotix HRLV MaxSonar-EZ][1]Linia (Patrzę na EZ4) twierdzi, że ma bardzo stabilny wyjście analogowe z dokładnością do 1 mm, i ma pewne wspierającą dokumentacją testową dla swoich roszczeń. Około 40 USD / czujnik. Chciałbym wersję I2C, aby wyeliminować analogiczne dziwactwa w obwodach jako czynnik, ale jak dotąd I2C osiągają tylko dokładność 1 CM.

Kinoma Mike
źródło
0

RFD77402 (Qwiic) wykorzystuje moduł podczerwieni VCSEL (Laser pionowy emitujący powierzchnię) do pomiaru czasu potrzebnego do odbicia się od celu. Umożliwia to tanie odczyty milimetrowe do dwóch metrów.

SparkFun oferuje breakout board za około 15 USD.

Brian Leach
źródło
0

Szukał innych rozwiązań odległości i natknąłem się na to pytanie.

Czujnik, który według mnie działa dobrze, to Sharp GP2Y0E02B (wersja cyfrowa) (nowsza wersja to GP2Y0E03). Konfigurując go jako czujnik I2C, używając Arduino, udało mi się uzyskać rozdzielczość poniżej milimetra (0,156 mm - Zakres wynosi ~ 630 mm, przy rozdzielczości 12 bitów).

Prawie w to nie wierzyłem, kiedy czytałem specyfikację, więc umieściłem czujnik na Bridgeport z celem testowym i użyłem tego jako „prawdziwej prawdy”. Do 50 mm w prostym teście błąd był mniejszy niż 0,2 mm; na 100 mm mam błąd około 0,4 mm.

azylax
źródło