Hallo Gemeinde, ich habe hier ein Konstruktionsproblem. Ich möchte gerne halbwegs preisgünstige Piezo-Aktoren für eine Dreh- und eine Linearbewegung verwenden, aber trotzdem eine echte Nullposition haben. (Günstige Piezo-Aktoren arbeiten nur inkrementell) Verschärfung des Problems: Da ich den inkrementellen Schritten in Summe über lange Strecken nicht traue, möchte ich diese Nullposition etwa in der Arbeitsposition haben, also in der Mitte des Verfahrwegs. Somit scheidet ein präziser Taster oder Anschlag am Ende des Verfahrwegs aus. Also Lichtschranke. Nun sind mir herkömmliche Gabellichtschranken viel zu ungenau. Der Piezoaktor geht auf Mikrometer, die Lichtschranke hat eine Schlitzbreite von z.B. 0,5mm und es hängt von vielerlei ab, wo genau innerhalb dieser 0,5mm dann wirklich die Schaltschwelle liegt. Jetzt habe ich ein bißchen herumgeträumt... und bin auf Gitter und Muster gekommen. Folgende Idee: Nur wenn ein verfahrendes Gittermuster und ein feststehendes Gittermuster im Strahlengang einer durchaus breit strahlenden Lichtschranke sich genau decken, gibts ein Maximum. Das man mit dem Analog-Eingang eines Microcontrollers auswerten müßte. Natürlich wird es daneben auch kleine Maxima und Minima geben. Jetzt erstmal die Frage an die Mathematiker unter Euch: Wie könnte so ein Muster aussehen? Mein Bauchgefühl sagt mir, äquidistante Streifen würden quasi ein Inkremental-Signal geben, ohne Maximum an einer bestimmten Stelle. Aber irgendetwas anderes könnte doch ungefähr so eine Antwort wie oben ergeben? Für ganz andere Ideen zu einem präzisen "überfahrbaren" Nullpositions-Schalter bin ich natürlich auch offen. Gruß Tom.
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Tom H. schrieb: > Hochgenaue Lichtschranke Da solltest Du als erstes festlegen, was Du unter "hochgenau" verstehst. Man misst nicht so genau wie möglich, sondern so genau wie nötig.
Gut. Sagen wir ein Zehntel Millimeter ohne wenn und aber. Lieber 5 Hunderstel. Mit einem mechanischen Präzisionstaster MY-COM von Baumer wären ohne weiteres und auf kompaktem Bauraum 1um möglich. Aber leider nur bei senkrechtem Anfahren. Ob die Kraft des Piezoantriebs reicht ist auch fraglich. Seitliches Anfahren mit Rampe (dann wäre auch überfahren möglich) ist schon wieder irgendwie "klapprig". Weitere Forderungen sind: Das ganze muß klein sein: Die Positioniereinheiten sind gerade mal 30x40x10mm groß, und in dieser Größenordnung muß auch die Lichtschranke liegen. Ich kann da kein Gebilde dranbauen, das die Größe einer Schuhschachtel oder auch nur Zigarettenschachtel hat. Betrieb im Vakuum eines Elektronenmikroskops (10e-8mbar). Es ist nicht so wild, daß da außer Keramik und Metall nichts sein darf. Aber zu große unbestimmbare Ansammlungen von Kunststoff, Elektronik, Klebstoff, Optik-Kitt oder dergleichen möchte ich vermeiden. Möglichst wenig Zeug, was im Vakuum ausgasen/platzen/mürbe werden kann.
Hallo, ich verwende Hall IC´s um bei einem Karussell (300mm Durchmesser) verschieden Positionen zu erkennen. Hier hängt die Auflösung von dem verwendetet Magneten ab. Am Anfang hatte ich 2mm Neodynmagnete verwendet, da ist die Auflösung im zehntel Bereich. Gruß Steffen
Ich sehe schon, ich hätte natürlich mehr Informationen gleich zu Beginn geben müssen. Dann wäre aber der erste Beitrag ellenlang geworden. Immerhin schiebe ich schnell nach, ok? Also: Hall und Magnet scheidet vor allem wegen des Prinzips "Elektronenmikroskop" aus. Der Elektronenstrahl soll keine Magnetfelder sehen. Selbst wenn man darüber streiten kann, ob ein kleiner Magnet einige cm seitlich entfernt vom gewünschten Auftreffort des Strahls noch was ausmacht (schlimm ists nur wenn eine "Hebelwirkung" des abgelenkten Strahls dazukommt) - man macht es einfach nicht.
Hei, da würde ich einfach einen Federkontakt nehmen. Ganz pragmatisch. Den stellst Du so ein, dass er in der Mitte deines Arbeitsweges einen leitenden Kontakt herstellt und der Federweg dann noch groß genug ist, um den restlichen Verfahrweg mit zu machen. Das Ganze baut dann ca. 2mm im Durchmesser und 1,5mal Verfahrweg auf. Ist superhochgenau und recht viel einfacher gehts kaum. Grüße, Tom
Hm, ja, den Präzisionstaster quasi selbst bauen. Hat den Vorteil, daß man volle Kontrolle über die verwendeten Materialien hat. Nur eine frei schwingende Feder, da hätte ich Bedenken. Aber eine, die gegen einen festen Anschlag drückt und ab Nullposition vom verfahrenden Teil von diesem Anschlag weggedrückt wird - ja, das könnte ich mir vorstellen. Einziger Nachteil: Genau in der Nullposition = Arbeitsposition geschieht ein Wechsel zwischen freiem Lauf des Antriebs und dem Arbeiten gegen den Federdruck. Aber damit könnte man zurechtkommen. Muß man mal ein bißchen die Kräfte überschlagen.
Ich zisch jetzt übrigens demnächst von der Arbeit weg in einen Urlaub bis nächsten Donnerstag - also nicht wundern, daß ich mich dann nicht mehr melde. Vielen Dank für die Antworten bis hierher und für das Ausbleiben von Granteleien. Ich freue mich schon auf eventuelle weitere Ideen. Viele Grüße Tom.
Mit Licht kann man Distanzsensoren fuer sub-Mikrometer bauen. zB eine gebogene Glasfaser, der Mantelleiter streckenweise duenner, oder weg. Bei Annaeherung einer anderen Faser, oder einer Glasoberflaecheunter naeher als eine Wellenlaenge koppelt das Licht aus. Ist aber eher fuer einen Laboraufbau. Waere aber adaptierbar, zB mit Acrylglas oder so. Im Acrylglas einen Lichtstrahl unter Totalreflexion leiten. Durch annaeherung einen zweiten Platte im Bereich einer Wellenlaenge koppelt das Licht ueber.
Viele Industrielichtschranken haben eine einstellbare Empfindlichkeit. Wird so ein Teil immer von derselben Seite angefahren, so ist die Position extrem genau. Die Wahrscheinlichkeit, dass Dir jemand eine Lichtschranke mit 0 mm Strahldurchmesser nennen kann ist recht gering.
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wenn Lichtfleck und Detektor groß genug sind, dann würde das angehängte Strichmuster einen ähnlichen Transmissionsverlauf ergeben, wie du ihn dir wünschst. (Das Maximum in der Zentralstellung wäre nicht so ausgeprägt wie bei dir, dazu müssten die Kanten in meiner Zeichnung nichtlinear verlaufen). Wie bei allen optischen Strichgittern müsstest du aber aber eine schön parallel Ausrichtung der beiden Gitter achten und auf eine saubere Führung mit definiertem Abstand der beiden Gitter.
Schau nach den linealen aus einem drucker. Deren geber sind klein und hochgenau. Wenn diese zu groß sind könntest du auch eine gabellichtschranke durch 2 solcher streifen mittels Moiré Effekt verbessern.
Hallo, du könntest mit dem bewegten Teil eine Monomode-Glasfaser mit bewegen, deren Kerndurchmesser liegt unter 10 µ. Beleuchtet wird sie am besten gleich ausserhalb des Vakuums. Diesen Lichtpunkt am Faserende projezierst du mit einer Vergrösserungsoptik auf eine geeigneten Sensor, etwa Vierquadranten-Diode oder CCD-Zeile. So dürfte 1 µ erreichbar sein. Georg
Wie wäre es mit einem Glasmaßstab den Du auf den gesamten Achenstrecke mitführst? Damit hast Du nicht nur einen Referenzpunkt, sondern ständig eine Positionsinformation. So wird es bei vielen handbedienten Fräsen und Drehbänken gemacht.
Gabel- oder Reflexllichtschranken funktionieren definitiv nicht. Das Problem ist nicht eine geeignete Optik zu entwickeln, sondern viel mehr die Positionierung auf der Leiterplatte. Was spricht denn eigentlich dagegen auf die enden der Wellen/gewindestangen deiner tische eine messaperatur anzubringen/applizieren? grüsse P
Tom H. schrieb: > Jetzt erstmal die Frage an die Mathematiker unter Euch: Ohh. Ich darf ja gar nicht... > Wie könnte so ein Muster aussehen? Alles, was eine "reißzweckenförmige" Autokorrelationsfunktion hat, d.h. eine AKF mit zwei möglichst gleichmäßigen Plateaus links und rechts und einem schmalen Maximum in der Mitte. > Mein Bauchgefühl sagt mir, äquidistante Streifen würden quasi > ein Inkremental-Signal geben, ohne Maximum an einer bestimmten > Stelle. Richtig. > Aber irgendetwas anderes könnte doch ungefähr so eine > Antwort wie oben ergeben? Ja. Chirp-Signale, Pseudozufallsfolgen (z.B. Schieberegister- folgen). Läuft alles unter "Korrelationsfolgen", "Korrelations- signale" oder so ähnlich. Das Problem ist nur, ein mechanisch einfach herstellbares Muster zu finden. > Nun sind mir herkömmliche Gabellichtschranken viel zu ungenau. > Der Piezoaktor geht auf Mikrometer, die Lichtschranke hat > eine Schlitzbreite von z.B. 0,5mm und es hängt von vielerlei > ab, wo genau innerhalb dieser 0,5mm dann wirklich die > Schaltschwelle liegt. Ja... nee... falscher Ansatz. Mal um die Ecke gedacht würde ich folgendes versuchen: Gabellichtschranke mit einer genau definierten (Loch-)Blende von z.B. 0.5mm verwenden. Am Aktor eine Lasche mit z.B. genau 0.48mm Breite befestigen. Ausgewertet wird das Lichtminimum, das jetzt bis auf etwa 20µm genau definiert ist. Um Ausfälle der Lichtschranke zu erkennen, kann man das Sendesignal auch pulsen. Ggf. ist es günstig, die Lichtschranke aus diskreten Komponenten aufzubauen, damit man die Blende usw. genau dort befestigen kann, wo man das braucht. Man könnte sowas auch ratiometrisch ausführen, d.h. zwei Lichtschranken nebeneinander befestigen, eine entsprechend breitere Lasche verwenden und die Lichtschrankensignale auf Gleichheit auswerten. (Natürlich muss man den Fall "Keine Schranke verdeckt" vom Fall "Beide schranken gleich stark verdeckt" unterscheiden. Das sollte aber leicht möglich sein.)
Buona sera, Trotz Urlaub mal schnell reingeschaut - danke für die weiteren Ideen! Glaskopplung: Gute Idee, aber mir scheint, sie eignet sich eher als Endschalter denn als überfahrbare Nullposition. Glasfaser: Überleg ich mir, aber Glasfaser ins Vakuum einkoppeln bringt wieder ganz neue Konstruktionselemente ins Spiel. Elektrische Vakuum-Durchführung liegt quasi fertig rum. Muster: Werde demnächst nach den gegebenen Stichworten suchen. Das Dreieck aus Streifen gefällt mir schon ganz gut, noch besser wäre es evtl. wenn die Spitze deutlicher und die Flanken niedriger? Im Sinn hatte ich aber eigentlich ein zweidimensionales Muster wie ein QR-Code, das zweimal identisch übereinandergelegt maximale Transparenz ergibt, während es links und rechts davon erstmal steil bergab geht, bis sich weiter weg wieder zufällige oder periodische kleine Maxima ergeben. Letzter Beitrag: Ja das stimmt, ich hätte gefühlt schon viel gewonnen, wenn ich eine industrielle Lichtschranke oder was ähnliches selbstgebautes nicht mit Kante anfahre und den eingebauten Schmitt-Trigger auswerten lasse, sondern mit einem schmalen Schlitz und analog auswerte. Ciao Tom
Ich kenne ja Deine Anwendung nicht, aber wir haben früher, im Zusammenhang mit Lichtschranken, öfters Probleme mit einfachem Staub und seinen Kollegen gehabt. Das ging zum Teil so weit, dass wir auf Näherungsschalter, die ja geschlossen sind, ausweichen mussten. Die haben in Industriequalität auch einstellbare Schaltschwellen.
Und wenn du einen zylindrischen spiegel auf dem Aktor befestigst? Selbst kleine wegänderungen bewirken dann große winkeländerungen. Wenn der weg zum Detektor lang genug ist könnte das evtl genug "Verstärkung" liefern.
Reinier Z. schrieb: > Ja... nee... falscher Ansatz. Mal um die Ecke gedacht würde ich > folgendes versuchen: Gabellichtschranke mit einer genau definierten > (Loch-)Blende von z.B. 0.5mm verwenden. Am Aktor eine Lasche > mit z.B. genau 0.48mm Breite befestigen. Also ich bin wirklich nicht pessimistisch, aber das geht nicht! Mir fällt bei solchen Dimensionen immer die Endmasskalibrierung ein... Was für ein Material will man denn für die Blende verwenden? Metall könnte man gut bearbeiten, mit einer Fräse evtl. die Genauigkeit erreichen. Denkt keiner an die Ecken/Abrundungen/Ausbrüche/Beschichtungen/Korrodierschutz? Licht bricht doch an fast allem... und wieder das Thema Befestigung des Unterbrechers bezüglich Lichtschranke (Bauteil "schwimmt" beim Löten), wer will das messen? Was passiert wenn das Teil mal zerstört wird, ich hoffe wir reden hier von einer einmaligen Laboranwendung? Da müsste man ja exakte Duplikate erstellen, oder neu justieren... Geh doch mal in eure Werkstatt und sprich mit den Zerspannungstechnikern oder mit euren Konstrukteuren, aber mach dich auf was gefasst (Ausraster/Gelächter sind nicht ausgeschlossen, am besten gleich Kuchen mitbringen ;) ) Wenn ihr eine Erodiermaschine habt könnte es genau werden, aber niemals könnten zwei identische Teile da rausfallen. (Aber auch der Kollege wird dich verfluchen) Ich will euch jetzt wirklich nicht mit einem Tritt in den seelischen Keller befördern, aber bitte die Lichtschranke vergessen! Mir fallen noch zwei Möglichkeiten ein: 1. Ultraschall 2. Kamera von oben und dann mittels Bildverarbeitung (Kantenerkennung) beste grüße public
Schon mal überlegt, wie es ein Tintenstrahldrucker macht? Das funktioniert doch ganz gut!
Tom H. schrieb: > Nun sind mir herkömmliche Gabellichtschranken viel zu ungenau. Irgendwie kann ich das nicht so ganz glauben. Gabellichtschranken sind millionenfach in mechanischen Mäusen verbaut und erreichen dort problemlos Genauigkeiten im 0,1mm Bereich.
Hallo, vielleicht ist diese Variante eine passende Möglichkeit für dich: Nimm eine Schlitzmaske, auf der einen Seite eine Led und auf der anderen zwei Photodioden. Fahre mit der Schlitzmaske zwischen die Led und die Photodioden. Relativ einfach wird das, wenn deine Schlitzmaske den gesammten Verfahrweg überstreichen kann. Wenn nun beide Photodioden die gleiche Beleuchtung sehen, hast Du deinen Nullpunkt erreicht. Dabei spielt die Ungenauigkeit deiner Bauteile eigendlich keine Rolle, denn die kompensieren sich schlicht heraus.
Tom H. schrieb: > Im Sinn > hatte ich aber eigentlich ein zweidimensionales Muster wie ein QR-Code, > das zweimal identisch übereinandergelegt maximale Transparenz ergibt, > während es links und rechts davon erstmal steil bergab geht, bis sich > weiter weg wieder zufällige oder periodische kleine Maxima ergeben. es müsste besser gehen, wenn du an deinem Nullpunkt kein Maximum, sondern ein Minimum hast. Also eine Blende mit einem unregelmäßigen Strichmuster und die andere Blende mit dem Negativ dazu. Dann ist es an deinem Nullpunkt dunkel und in allen anderen Positionen wird mehr oder weniger Licht durchgelassen.
Hallo zusammen, vielen Dank nochmal für die vielen, fast durchweg konstruktiven Beiträge. Hab mich jetzt lange nicht gemeldet, aber am Thema weitergemacht und will das hier jetzt abschließen. Die Anforderungen haben sich etwas geändert: Auch Positionen außerhalb der echten Nullposition sollen wiederholgenau angefahren werden, während mir nochmal bestätigt wurde, daß man sich auf die Schrittweite eines Piezo-Antriebs nicht im geringsten verlassen kann. Also nicht wie bei einem Schrittmotor mit einer einzigen Nullposition. Demnach Wegmessung über die gesamte Verfahrstrecke. Die Antriebe gibt es auch mit Poitionsencodern (Firma: Physik Instrumente Modell: Q-Serie), aber die sind wesentlich teurer, etwas größer und durch den anderen Controller, der benötigt wird, nochmal teurer. Vor allem wegen des beengten Platzes fiel die Entscheidung, das Wegmesssystem selbst zusammenzustellen. Encoder: AVAGO AEDR871x Das sind winzige SMD-Bausteinchen, die mit einer optischen Auflösung von 318LPI arbeiten und intern nochmal bis 16fach interpolieren. Somit bekomme ich locker genug Auflösung, um auch bei der Drehbewegung am Ende des "Zeigers", den ich da bewegen will, auf unter 0,1mm bei einer Encoderscheibe von 40mm Durchmesser zu kommen. Quadratur-Decodieren und Zählen überlassen wir einem speziellen Chip, und das gesamte per Microcontroller steuern wird bei uns in der Firma schon jemand sicher hinbringen. Encoderscheiben und Streifen: Da wurde uns von AVAGO die Firma PWB Encoders empfohlen, die machen das kundenspezifisch. Die Initialkosten sind schon ordentlich, aber dennoch wenig im Vergleich zum Aufpreis auch nur einer Bewegungseinheit mit integriertem Encoder. Viele Grüße Tom.
TomH schrieb: > Encoderscheiben und Streifen: > Da wurde uns von AVAGO die Firma PWB Encoders empfohlen, Marktführer auf diesem Gebiet ist die Firma Heidenhain. Die sind allerdings nicht gerade billig.
TomH schrieb: > Die Anforderungen haben sich etwas geändert: Auch Positionen außerhalb > der echten Nullposition sollen wiederholgenau angefahren werden, während > mir nochmal bestätigt wurde, daß man sich auf die Schrittweite eines > Piezo-Antriebs nicht im geringsten verlassen kann. Also nicht wie bei > einem Schrittmotor mit einer einzigen Nullposition. > > Demnach Wegmessung über die gesamte Verfahrstrecke. Informiere Dich mal über die Funktionsweise von digitalen Schieblehren. Das Prinzip dürfte Dich weiter bringen.
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