genauer Entfernungssensor gesucht

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DirkW
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genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 23 Jan 2016, 18:55

Hallo

ich suche für ein neues Projekt einen möglichst genauen Entfernungssensor.

Die Entfernung zum Objekt beträgt ca. 40-80 mm. Ansteuerung des Sensors
sollte über den Robo TX Controller erfolgen.

Ich habe schon etwas gesucht. Sharp, Ultraschall, Laser, bin aber nicht wirklich fündig geworden.
Der Entfernungssensor sollte schon sehr genau auflösen. Möglichst auf +/-1 mm.

Habt ihr eine Idee?

Beste Grüße
Dirk

chehr
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von chehr » 23 Jan 2016, 22:28

Hallo Dirk,
eventuell ist da der Abstandssensor VCNL4010 von VISHAY geeignet. Er kann den Abstand via Infrarot bis 200 mm messen (16bit). Aber der gewünschte Abstand zwischen 40 und 80 mm ist ideal für diesen Sensor.
Zusätzlich kann er die Lichtstärke von 0,25 lx bis 16383 lx messen, auch 16bit. Der Sensor funktioniert via I2C, am TX und TXT.
Ich habe allerdings noch nicht getestet wie genau er den Abstand misst, ich denke es liegt auch an der Größe und Ebenheit der reflektierten Fläche. Mit 16 bit sollte die Auflösung ausreichend sein.
Falls Interesse besteht, kann ich meinen I2C Treiber bereitstellen.

Gruß
Christian

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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von ThanksForTheFish » 23 Jan 2016, 23:56

Hallo Dirk,
es gibt recht viele industrielle Sensoren, die sicherlich deinen Genauigkeitsansprüchen genügen:
Bspw.: http://www.micro-epsilon.de/displacemen ... index.html
mit einer max. Auflösung von 4µ .
Ob diese Art von Sensoren auch deinen Preisvorstellungen genügen, weiß ich natürlich nicht - aber da hast du ja auch keine Vorstellungen geäußert.
Es gibt jedenfalls Abstandssensoren die sehr genau messen können ;) .
Viele Grüße, Ralf
Kommt alle gesund und virenfrei durch die Corona-Krise!

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Dirk Fox
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von Dirk Fox » 24 Jan 2016, 00:13

Hallo Dirk und Christian,
chehr hat geschrieben:eventuell ist da der Abstandssensor VCNL4010 von VISHAY geeignet. Er kann den Abstand via Infrarot bis 200 mm messen (16bit). Aber der gewünschte Abstand zwischen 40 und 80 mm ist ideal für diesen Sensor. Zusätzlich kann er die Lichtstärke von 0,25 lx bis 16383 lx messen, auch 16bit. Der Sensor funktioniert via I2C, am TX und TXT.
den VCNL4000 habe ich (auf einem Breadboard von Adafruit) mit dem TX gestestet - die Ergebnisse fand ich allerdings nicht so prickelnd... die Genauigkeit lag bei meinen Tests deutlich unter denen der Ultraschallsensoren SRF02 und SRF08. Bei einer Genaugkeit im Millimeterbereich landen aber auch die Ultraschallsensoren nicht.
Hast Du mit dem VCNL4010 bessere Ergebnisse erzielt, Christian?

Beste Grüße,
Dirk

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DirkW
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 24 Jan 2016, 10:30

Hallo,

Danke für euer Feedback.

@Christian
Vielleicht könntest du einmal testen, wie sich der VCNL4010-Sensor im "mm" Bereich verhält?

@Ralf
Der Sensor ist sehr genau. Der Preis sprengt leider meinen Rahmen. ;)

Grüße
Dirk

chehr
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von chehr » 24 Jan 2016, 10:50

Hallo Dirk,
bei einem Abstand zwischen 58 mm und 65 mm (Weg 7mm) hat der Sensor ca 85 cts Unterschied gemessen. Es wurde mehrmals per Hand eine rote fischertechnikplatte verschoben, zwischen beiden Endanschlägen. Es gab ein Rauschen am Anschlag von ca 20 cts von denen man den Mittelwert bilden könnte.
Zu beachten ist dass der Abstand nicht linear zu den cts sind, d.h. der Sensor ist bei kleinerem Abstand genauer. Auch hat wohl das Sonnenlicht ein Einfluß, normale Zimmerlampen nicht.
Der Sensor kostet ca. 8€

Messergebnisse als Bild hier... http://ftcommunity.de/details.php?image_id=42728

Gruß
Christian
Zuletzt geändert von chehr am 25 Jan 2016, 20:25, insgesamt 2-mal geändert.

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DirkW
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 24 Jan 2016, 11:48

Hallo Christian,

danke für deine Infos.

Wahrscheinlich werde ich mit verschiedenen Sensoren testen müssen.
Kannst du mir deinen RoboPro-Treiber zukommen lassen?

Gruß
Dirk

chehr
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von chehr » 24 Jan 2016, 12:14

Hallo Dirk,
habe den I2C Treiber inkl. einem Beispielprogramm "I2C VCNL4010 Entfernung und Lichtsensor Version 1.0.rpp" im Downloadbereich zugänglich gemacht:
http://ftcommunity.de/data/downloads/ro ... ion1.0.rpp
Bin gespannt über deine Untersuchungen... bzw feedback.

Gruß
Christian
Zuletzt geändert von chehr am 25 Jan 2016, 20:29, insgesamt 1-mal geändert.

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DirkW
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 24 Jan 2016, 12:18

Hallo Christian,

danke für die Unterstützung. Ich werde mir den Sensor gleich bestellen.

Grüße
Dirk

hamlet
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von hamlet » 24 Jan 2016, 13:06

Hallo Dirk,
wahrscheinlich 'ne Quatsch-Idee: Im Prinzip ließe sich ein Laser-Triangulations-Entfernungsmesser wie der oben genannte Micro-Epsilon auch mit einem Laser-Pointer und der TXT-Kamera realisieren.
Ich habe gerade mal ein wenig herumgespielt:
  • Sowohl der Ball- als auch der Liniensensor reagieren auf einen Laser-Punkt.
  • Die TXT-Kamera-Sensorfelder scheinen in x-Richtung 320 Punkte auflösen zu können.
  • Wenn man die Geometrie - Abstand Laser-Kamera - so wählt, dass man für 40mm - 80mm die gesamte Breite des Kamerabildes ausnutzt, könnte man die geforderte 1mm Auflösung evtl. hinbekommen.
  • Das Teil würde allerdings etwas unhandlich (groß) werden und ob der Tiefenschärfenbereich der Kamera ausreicht, müsste man noch ausprobieren.
  • Vielleicht könnte man damit ja sogar den zum angekündigten ft-3D-Drucker passenden 3D-Scanner konstruieren (-;
Beste Grüße,
Helmut

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DirkW
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 24 Jan 2016, 13:55

Hallo Helmut,

tolle Idee, darauf bin ich noch gar nicht gekommen. :D

Aber du hast recht, mit dem neuen 3-D Drucker könnte man ein Objekt mit dem Laser und der Kamera
abfahren. Die Werte aus der Kamera und dazu die X und Y-Koordinaten von den Schrittmotoren.
Das wird zwar ewig lange dauern, wegen der Auflösung, aber das müsste gehen.:geek:

Bei meinem Projekt wäre das eigentlich einfach zu realisieren. Ich werde das einmal ausprobieren.

Gruß
Dirk

chehr
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von chehr » 01 Feb 2016, 22:37

Hallo Dirk,
falls du ein Magnet oder Metall unterbringen könntest, wäre ein Magnetfeldsensor auch eine gute Möglichkeit. Ich habe das mal mit einem ähnlichen Testaufbau wie dem Lichtsensor VCNL4010 getestet:
Bei einem Abstand zwischen 60 mm und 70 mm (Weg 10mm) hat der Sensor (HMC5883L via I2C) ca 27microTesla Unterschied gemessen. Es wurde mehrmals per Hand ein fischertechnik Magnet verschoben, zwischen beiden Endanschlägen. Es gab ein Rauschen am Anschlag unter 1 microTesla. Somit denke ich ist die Genauigkeit höher als beim Lichtsensor.
Der Sensor gibt es schon unter 2€

Messergebnisse als Bild hier http://www.ftcommunity.de/details.php?image_id=42856

Gruß
Christian
Zuletzt geändert von chehr am 03 Feb 2016, 20:59, insgesamt 2-mal geändert.

BVBauz
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von BVBauz » 02 Feb 2016, 18:19

Hallo Dirk,

denke bitte daran, dass bei diesem Messverfahren (Laser-Triangulation) immer in einer Richtung eine Abschattung entsteht wo es keine Höheninformationen gibt, da die Kamera schräg auf die Oberfläche blickt. Nehmen wir an du würdest mit so einem Sensor auf einen Abgrund zufahren, dann wäre irgend wann der Laserpunkt über dem Abgrund hinaus, die Kamera sieht aber dem Punkt auf dem Boden des Abgrundes nicht, da noch die Kante des Abgrundes den Blick auf den Punkt verdeckt.
Aus diesem Grund werden dazu immer zwei, in Scann Richtung um 180Grad gedrehte und versetzte, Sensoren eingesetzt und diese Bilder (Höheninformationen) dann zusammen gesetzt.

Wenn die statt einem Laserpunkt eine Laserlinie einsetzt kannst du gleich einen Streifen erfassen. Die Mathematik dahinter ist aber sehr komplex, deswegen sind die Professionellen Sensoren für diesen Zweck auch recht teuer.

Entschuldige die sehr bildhafte Darstellung, mir ist gerade nichts anderes eingefallen.

Gruß Markus

geometer
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von geometer » 02 Feb 2016, 21:45

Hallo Dirk,

wie groß ist das Objekt und woher soll der Sensor wissen, in welcher Richtung es sich befindet?

Bei dem von Dir angegebenen Abstandsbereich von 4 cm bis 8 cm könnte man eventuell eine einfache Lösung mit Kamera und Laser finden.

Der Laser ist zur Kamera ein paar Zentimeter horizontal parallelverschoben. Der Laserstrahl trifft das Objekt. Die Entfernung ergibt sich nun einfach aus der x-Position des Bildpunktes. Wenn das Objekt groß genug ist, ist das Problem damit schon gelöst.

Viele Grüße

Thomas

Edit: Irgendwie habe ich Markus' Post überlesen. Reflektion in eine falsche Richtung bzw. Abschattung ist natürlich bei bestimmten Objektlagen ein ernsthaftes Problem.
Edit2: Und Hamlet hat ja eigentlich schon das gleiche geschrieben. Sorry für ein überflüssiges Post.
fischertechnik-Roboter mit Arduino: https://youtu.be/GpBXRTh9SYY

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DirkW
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Re: genauer Entfernungssensor gesucht

Beitrag von DirkW » 03 Feb 2016, 09:29

Hallo zusammen,

vielen Dank für die zahlreichen Lösungsansätze. :)
Ich werde etwas herumexperimentieren und schauen was für mein Projekt in Frage kommt.

Viele Grüße
Dirk

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