Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

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jomifa
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Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 10 Jan 2020, 15:47

Hallo zusammen,
ich habe mir den in der ft:pedia 2017/2 vorgestellten Laser Impulsmessmodul aufgebaut. Um zu Testen, ob er auch exakt funktioniert, habe ich einen Encoder-Motor (neues Modell mit 63⅓ Impulse je Umdrehung) genutzt. Danach habe ich den Laser Impulsmessmodul, wie im Artikel beschrieben, ausprobiert. Das Messergebnis war allerdings nicht so wie erwartet. Nachdem das Robopro Programm nach 19.000 Impulse gestoppt hatte, wurden die gezählten Impulse des Laser-Moduls mit 6.200 angegeben. Erwartet wurden 6.000 Impulse. Auch bei der Nutzng eines anderen Encoder-Motors ergab sich der gleiche Sachverhalt. Ich gehe davon aus, dass an meinem Aufbau etwas nicht stimmt.

Den Hinweis: "Beim Zusammenbau des Laser-Impulsmessmoduls ist darauf zu achten, dass der Laserstrahl die Evolventen des Zahnrads
möglichst genau in der Mitte trifft, damit die Intervalle gleich lang sind." habe ich versucht zu beachten. Noch einen Hinweis auf den genutzten Laser (es wurde das empfohlene Model eingesetzt): Der Laserpunkt, der an dem Fototransistor ankommt, ist ca. 3mm breit.

Würde mich freuen, wenn ich einen Hinweis bekommen könnte, was am meinem Aufbau des Laser Impulsmessmodul falsch sein könnte.

Grüße
Joachim

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elektrofuzzis
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von elektrofuzzis » 10 Jan 2020, 20:18

Hallo Joachim,

Dein Fehler beträgt 3 1/3%. Die Zahl ist verdächtig glatt.

Die Ursache kann beim Motor + ROBOPro liegen, oder im Laseraufbau. Der Laser ist schwieriger zu überprüfen, also macht es Sinn Motor + ROBOPro zu prüfen.

19.000 Impulse sind genau 300 Umdrehungen. Bei 3 1/3% Fehler hättest Du genau 10 Umdrehungen zuviel oder zu wenig.

Das kannst Du mit einem zweiten Encodernotor auszahlen. Mechanisch die beiden Antriebswellen verbinden, vom zweiten Motor nur den Encoder anschließen und den Zähler auswerten. Es müssen 19.000 Impulse herauskommen.

Gruss

Stefan

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Dirk Fox
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Dirk Fox » 10 Jan 2020, 21:58

Hallo Joachim,

der Impulsmesser ist supergenau - wir haben den damals und seitdem in verschiedenen "kritischen" Anwendungen getestet, auch mit den unterschiedlichen Encoder-Motoren. Deine Ergebnisse deuten (wie Stefan schon schrieb) darauf hin, dass der Encoder andere Werte liefert als die 63 1/3 Impulse je Umdrehung...

Und jetzt halt' Dich fest: Tatsächlich wurden Anfang 2019 von ft Encoder mit abweichenden Getrieben geliefert. Ich weiß nicht genau, was dabei herausgekommen ist - wie viele Motoren des Zulieferers tatsächlich in die Kästen gewandert sind oder ob sie getauscht wurden. Aber ich bin ziemlich sicher, dass der Laser recht hat :-)

Beste Grüße,
Dirk

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 11 Jan 2020, 15:45

Hallo Stefan, hallo Dirk,
vielen Dank für eure Antworten. Die Encoder Motoren habe ich beim Ausschlachten eines Discovery-Sets in 2019 erworben.

Ich werde das mit ft klären.

Gruß
Joachim

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 12 Jan 2020, 13:46

Hallo Dirk,
ich möchte dich noch einmal auf diesem Wege kontaktieren. Deine Aussage zu meinem erst gemeldeten Problem habe ich verstanden und nachvollzogen. Der Encoder-Motor weist eben nicht 63 1/3 Impulse sondern 61,22 Impulse/Umdrehung auf.

Jetzt ist aber mein Grundverständnis vollständig durcheinander gebracht worden, wenn ich nicht mehr mit der Abstandsmessung, sondern mit der Anzahl der Impulse (deine letzte Grafik in deinem Bericht) arbeite. Wenn ich in diesem Fall die Angaben (siehe beiliegenden screen shot) mache, bekomme ich bei jedem Durchlauf unterschiedliche Werte angezeigt. Bei einer Angabe von 200 Impulsen erwartet ich auch unter C2 die Anzeige von 200 Zähleingänge. Es handelt sich immer noch um den selben Encoder-Motor.

Wo liegt mein Denkfehler?

Grüße,
Joachim
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Dirk Fox
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Dirk Fox » 12 Jan 2020, 17:50

Hallo Joachim,

Du startest den Motor vor dem Befehlszähler - und stoppst ihn erst danach. Der Motor dreht so schnell, dass da ruckzuck ein paar Impulse hinzukommen... Zumal der Motor vermutlich nicht sofort stoppt, sondern etwas "nachläuft", vor allem, wenn die beiden Motoren synchronisiert werden. In unserem Beitrag steht ja auch, dass es da zu zusätzlichen Impulsen kommen kann. 18 Umpulse sind weniger als 1/3 einer Achsumdrehung; im Offline-Mode ist das Ergebnis vermutlich etwas besser.

Wenn Du die Standardbefehle für den Enoder (siehe unseren Artikel S. 38) verwendest, dann sorgt RoboPro für ein punktgenaues Stoppen der Motoren.

Beste Grüße,
Dirk

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 13 Jan 2020, 14:03

Hallo Dirk,
ich glaube, dass ich das Problem gefunden habe. In deinem RobPro Ablaufplan auf Seite 40 darf nicht der Zähleingang CxD (x= 1,2,3,4) sondern der Zähleingang CxZ genutzt werden.
Laut Hilfetext von RoboPro:
Der Eingang C1D verhält sich wie ein gewöhnlicher Digitaleingang. der Eingang C1Z zählt dagegen die Zahl von Impulsen am Eingang C1.

Damit ist das Problem stark reduziert und es gibt nur noch Abweichungen von einigen Impulsen.

Grüße,
Joachim

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Dirk Fox
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Dirk Fox » 13 Jan 2020, 21:02

Hallo Joachim,

in meinem Testprogramm für die Anzeige habe ich damals nicht den Interface-Test gewählt, sondern C1Z ausgelesen und dort auch nur sehr geringe Abweichungen von den erwarteten Werten festgestellt:
ROBO Pro-Programm zur Motorsteuerung mit Impulsflanken plus Ausgabe.jpg
ROBO Pro-Programm zur Motorsteuerung mit Impulsflanken plus Ausgabe.jpg (17.94 KiB) 1746 mal betrachtet
Das erklärt Deine Abweichungen aber noch nicht richtig. Denn den C1D-Eingang muss man m.W. auswerten, um steigende und fallende Flanken zu zählen - das kann der Zähler nicht. Aber ich habe die Messungen im Offline- und nicht im Online-Mode gemacht. Ich vermute, der Nachlauf entsteht bei Dir durch die Verzögerung bei der Übertragung via USB.

Ich habe hier zwei Encoder-Motoren aus der fehlerhaften Charge gefunden und werde in den nächsten Tagen mal messen, auf wie viele Impulse je Umdrehung die Encoder kommen.

Beste Grüße,
Dirk

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 14 Jan 2020, 11:34

Hallo Dirk,
die Messung zwischen On- und Offline-Modus hatte ich auch bereits durchgeführt. Unter der Berücksichtigung der Einstellung auf CxZ ergaben bei 20 Impulsen nur eine Abweichung von 1 bis 2 Impulsen/Umdrehung (Offline=19, Online=21; siehe erste Abbildung).

Nutze ich deine Einstellungen (zweite Abbildung) in meinem Testablauf, also C1D wird gemessen und C1Z wird im TXT Bedienfeld angezeigt, dann streuen die Werte wild um 20 Impulse (von 15 bis 30).

Bin mal gespannt, ob du für die fehlerhaften Encoder (mit fehlerhaftem Ritzel) eine 3 1/3 Abweichung nach unten messen wirst. :)

Grüße
Joachim
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Karl » 14 Jan 2020, 12:00

Hallo,
wie sieht es aus mit dem Spiel Motor-Getriebe ?
Der Encoder befindet sich sicherlich, auf der Motorwelle und die
Laser-Impulsabtastung praktisch nach dem Getriebe.
Dann wären die 1 bis 2 Impulse Abweichung schon mal super.
Wie verhält sich die Story mit der "bruchhaften" "Getriebeuntersetzung",
(Übersetzung ins Langsame) ?
Grüße von
Karl

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von jomifa » 14 Jan 2020, 17:26

Hallo Karl,
vielen Dank für deine Fragen.
Wie sieht es aus mit dem Spiel Motor-Getriebe ?
Das Spiel zwischen Motor und Getriebe ist nicht auffällig
Der Encoder befindet sich sicherlich, auf der Motorwelle und die
Laser-Impulsabtastung praktisch nach dem Getriebe.
Ja

Wie verhält sich die Story mit der "bruchhaften" "Getriebeuntersetzung",
(Übersetzung ins Langsame) ?
Habe ft darüber informiert. ft bestätigte mir, dass der Hersteller der Encoder-Motoren für einige Chargen in 2019 ein fehlerhaftes Zahnrad im Getriebe verbaut hat, und dass es dadurch auch zu Motor-/Getriebeschäden kommen kann.

Grüße,
Joachim

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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Karl » 14 Jan 2020, 18:04

Hallo,
habe mir mal eine Encoder-Motor vorgenommen, das Spiel im Getriebe ist eigentlich nicht zu vernachlässigen. Weiß zwar aktuell
nicht welches Zahnrad oder Zahnräder mit welcher Zähnezahl aktuell extern vom Motor eingebaut wurde. Auf jeden Fall ist ein nicht unerheblicher
Abstand von der Mitte der Abtriebswelle und bis zum, sage wir Teilkreisdurchmesser des Zahnrades. Zwei bis drei Grad Spiel an der Getriebewelle
sind schon ein erheblicher Umfangs-Teilweg im Zahnbereich. Da ja die Auswertung über den Laser an den Zähnen erfolgt,
kann ein mechanisches Prellen nicht ausgeschlossen werden. Zudem kommt hinzu daß die steigenden und fallenden Flanken als Zählimpulse
eingelesen werden und so schnell ist die Elektronik auch, ein Prellen zu registrieren, zumindest teilweise.
Deshalb schrieb ich ja, 1 bis 2 Impulse Fehler wären eigentlich schon mal gut.
Professionell würde man so etwas kaum machen, dann die Laserabtastung als gültig ansehen. Wenn Impulse praktisch vor dem Getriebe an
der Motorwelle abgenommen, dann sind die Getriebe entsprechend spielfrei konstruiert oder man arbeitet mit Harmonic-Drive-Getrieben.
Verspannte Zahnräder waren mal, kann sein daß es diese noch gibt.
Grüße von
Karl

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Dirk Fox
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Dirk Fox » 18 Jan 2020, 21:20

Hallo Joachim,

jetzt habe ich meine Tests durch. Interessante Ergebnisse...

Um Fehler in den Encodern oder durch den Testaufbau möglichst auszuschließen, habe ich die vordere Schraube am Motorgehäuse, die den Motor hält, fest angezogen, und auch den Messaufbau (wie in Abb. 9) jedesmal genau überprüft (insbesondere den genauen Sitz des BS15 mit Bohrung).

1. Impulse: Der Encoder des "fehlerhaften" Motors liefert nach meinen Tests 3000/49 Impulse je Umdrehung. Leider kennen wir das Getriebe nicht, sonst ließe sich die Zahl der Impulse noch präziser bestimmen. Scheint mir aber eine sehr gute Annäherung zu sein. Fehlerfreie Encodermotoren sollten 190/3 Impulse je Umdrehung liefern, der alte Encodermotor liefert genau 75.

2. Das zuletzt gezeigte ROBO Pro-Programm habe ich mit 8000 und 16000 Flankenwechseln mit allen drei Motortypen (jeweils zwei Exemplaren) sowohl auf dem TX als auch auf dem TXT jeweils im Online- und im Offline-Mode laufen lassen. Das entspricht jeweils 200 bzw. 400 vollen Umdrehungen. Die Messungen:

a) am TX: Im Online-Mode kommt es zum "Nachlaufen", vor allem, wenn ich den Interface-Test offen hatte. Da kann es mal zu 5-10 zusätzlichen Impulsen kommen. Im Offline-Mode lieferte der TX nach 8000 bzw. 16000 Flankenwechseln Abweichungen von maximal 2 Impulsen - genau so präzise, wie bei meinen damaligen Tests. Wenn ich nach Programmablauf den Interface-Test öffnete, wurden dort ein paar Impulse mehr (bis zu 3) angezeigt - offenbar kommt es auch da zu einem Nachlauf.

b) am TXT (mit neuer Firmware 4.6.6.0): Der Unterschied von Online- und Offline-Mode ist vernachlässigbar, wie bei Deinen Tests. *Aber*: Die Ergebnisse waren zunächst äußerst "erratisch" - ganz offensichtlich "verliert" der TXT an den Zählereingängen haufenweise Flanken, während er die Impulse korrekt zählt. So konnte ich bei einem Limit von 4000 Flankenwechseln bis zu 6000 Impulse (statt 2000) zählen... Die Impulszahlen des Lasermoduls standen aber im richtigen Verhältnis zu den Encoderimpulsen. Also reduzierte ich die Motorgeschwindigkeit, und siehe da: bei einer Geschwindigkeit von "2" wurde die Messung genauso präzise wie beim TX. Ich fürchte, da ist beim Update der Firmware etwas schiefgelaufen - denn mit der alten Version (4.4.4.0) haben wir damals am TXT dieselben zuverlässigen Ergebnisse wie beim TX erzielt.

Ergebnisse:

- Der fehlerhafte Encoder-Motor liefert 3000/49 Impulse je Umdrehung.

- Die Zählereingänge des TXT sind unter der Firmware 4.6.6.0 offenbar sehr langsame Digitaleingänge; der TX fragt die Digitaleingänge wesentlich schneller ab. Die Zählung der Impulse hingegen ist schnell (und präzise).

- Die Messung mit dem Laser ist exakt; ich habe Fehler von max. zwei Impulsen (bei 8000) gemessen, die aber sehr wahrscheinlich von dem "nachgelagerten" Stopp des Motors verursacht werden. Der "Position-erreicht"-Befehl von ROBO Pro verhindert hingegen ein Nachlaufen. Offenbar sind die Eingänge langsam genug, dass Prellen keine Rolle spielt.

Beste Grüße,
Dirk

AlexanderSteiger ft
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von AlexanderSteiger ft » 23 Jan 2020, 13:14

Die Verarbeitung der Counter und die erweiterte Motorsteuerung wurde zwischen TXT Firmware Version 4.2.4 und 4.6.6 nicht geändert. TXT Firmware 4.4.4 und 4.6.6 sollten sich identisch verhalten. Was bei den Counter-Eingängen zu beachten ist, dass die Impulse an den Counter-Eingängen max. mit 1kHz (1000 Impulse/s) erfasst werden können, weil sonst nicht alle Änderungen erfasst werden und es dann Impulse verloren gehen können.

Die Encodermotoren 9V haben eine Übersetzung von 21.3:1

Karl
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Re: Impulsmessung via Laser Impulsmessmodule aus ft:pedia 2017/2

Beitrag von Karl » 23 Jan 2020, 15:21

Hallo,
Die Encodermotoren 9V haben eine Übersetzung von 21.3:1
wäre ja auch 213 : 10 ok.
213 ist keine Primzahl - 1 - 3 - 71.
3:1 als Stufe - Zähnezahlen 10 und 30, akzeptabel.
nur eine Untersetzung 71: 1, wie im Encoder-Motor verwirklicht, 10 und 710 Zähne,
oder 5 und 355 Zähne, - in welchem Modul ?
Würde mich mal intessieren wie diese Getriebeübersetzung zustande kommt.
Kann auch sein daß ich alles nicht richtig interpretiere.
Grüße von
Karl

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