Hallo liebe Mikrocontroller.net-Gemeinde. Ich will demnächst meine Bachelorarbeit in dem Konzern starten, in dem ich derzeit als Werkstudent arbeite. Und zwar soll folgendes gemacht werden. Ich soll eine Lichtschranke bzw irgendeine Art von optischem Sensor entwickeln, der den Radius und bestenfalls den kompletten Umriss von zylindrischen Körpern ermittelt. Ich hatte mir überlegt Dioden mit einer Frequenz blinken zu lassen, gegenüber der LED's wären Fotodioden platziert, die dieses Signal aufnehmen. Anhand wie groß der Körper dazwischen ist sollte weniger Licht bei den Fotodioden ankommen. Der Abstand zwischen LED's und den Fotodioden soll ca 20cm betragen. Meine Frage ist jetzt folgende: Wäre es mit normalen LED's machbar oder sollte ich auf IR-Dioden oder gar Laser zurückgreifen? Hat da jemand schon Erfahrung mit gemacht? Grüße
Ich würde mein Augenmerk weniger auf die Art der Lichtquelle, sondern mehr auf die Art des Sensors richten, der den Körper dann erfasst, denn das ist um einiges schwieriger. Laser ist doch schon mal die richtige Richtung, würde ich sagen. Ist dann aber optisch auch anspruchsvoller. Zum Glück kann man einen ausgedienten Laserdrucker ausschlachten und die Komponenten dafür missbrauchen. Ob der Aufwand gerechtfertigt ist, kann ich dir bei der Informationslage leider nicht sagen. Kommt auf die Anwendung an.
Ich würde das ganze mit einer Kamera machen. Zum einen relativ günstig und der code ist für zylindrische Körper auch schnell implementiert
Also, es soll so billig wie möglich werden und mit ner seriellen Schnittstelle abgerufen werden können. Ich versuchs nochmal besser zu erklären. Ich soll eine Platine samt Aktor, Sensor und Mikrocontroller aufbauen, das in nem passenden Gehäuse unterbringen was per Kabel an die nächste Steuerplatine in dem Automaten geht. Die Daten der Radien soll sozusagen intern ermittelt werden, damit die Steuereinheit den nächsten Schritt angepasst weiter führen kann. Die zylindrischen Körper sollen nämlich vom Automaten gegriffen und weiter geführt werden. Als Sensor hatte ich an eine Fotodiode mit Transimpedanzverstärker gedacht. Es soll ja letztendlich nur erkannt werden, ob Licht ankommt oder ob es durch die Körper blockiert wird.
Viel besser ist das auch nicht erklärt. Wie groß sind die Zylinder ? Stehen die auf einem Band ? Und LED und Fotodiode ? Empfänger ist Transistor oder Widerstand bzw. besser Ir-Empfänger für moduliertes Licht. Kameralösung interressiert mich zwar auch sehr, aber ein Artikel hier mit Industriekamera für 1500€ hat mich sehr erschreckt. Raspi-Cam ist zu langsam, da Bild erst gespeichert werden muß, bevor OPEN-CV genutzt werden kann. Oder mit was für Tools hier Einige umherwerfen, ob sie die auch kennen ?
Die Zylinder stehen mit Boden oder Kopf in Fahrtrichtung auf dem Band. Sie liegen sozusagen. Die Größe variiert zwischen 5cm Durchmesser bis hin zu 15cm. Eignen sich Fotodioden nicht als Empfänger? Habe hier einen Thread zum Thema Lichtsensor gefunden, da klang eine Fotodiode als eigentlich ideal da diese nicht zu langsam aber auch nicht zu ungenau ist.
Es kommt immer auf die Genauigkeit an. Ich bezweifle dass man mit deinem angestrebten Konzept Genauigkeiten von 1-2 cm hinbekommt
>Die Zylinder stehen mit Boden oder Kopf in Fahrtrichtung auf dem Band. >Sie liegen sozusagen. Was jetzt? Kannst Du Deine Gedanken mal ordnen?
Ja sorry. Das sind die Infos die ich habe. Die Grundfläche des Zylinders ist immer in Fahrtrichtung auf dem Band, die LED's würden somit die Mantelfläche abtasten. Ist das etwas verständlicher?
Dennis-Christian G. schrieb: > Die Zylinder stehen mit Boden oder Kopf in Fahrtrichtung auf dem Band. > Sie liegen sozusagen. Dennis-Christian G. schrieb: > Ich soll eine Lichtschranke bzw > irgendeine Art von optischem Sensor entwickeln, der den Radius und > bestenfalls den kompletten Umriss von zylindrischen Körpern ermittelt. Das widerspricht sich massiv. Du müsstest ja den Sensor in Fahrtrichtung unterbringen, wenn du den Umriss erfassen willst, und selbst eine Kamera wird Schwierigkeiten bekommen, den Zylinder vom Band zu unterscheiden - du kannst zwar hinter dem Objekt Lichtquellen anbringen, aber ein leuchtendes Band wird man deinetwegen nicht einbauen. Was geht, ist die Höhe über dem Band zu bestimmen, dafür bräuchtest du eine Reihe LEDs dahinter. Die müssten einzeln codiert bzw angeschaltet und erfasst werden - das Ergebnis aus der Gesamthelligkeit abzuleiten ist eine ganz ganz schlechte Idee. Georg
Nimm eine Lichtschranke, die man mit einem Schrittmotor hoch und runterfahren kann. Die Schritte kann man Mit einem Mikrocontroller auswerten und hat damit die Höhe des Gegenstandes. Das Prinzip ist etwa so, wie in einer Autowaschanlage, der Balken mit den Luftdüsen, wenn das Auto getrocknet wird. Dieser Balken fährt das Profil des Autos ab und dies wird dabei auch mit einer Lichtschranke gemacht.
Kann du von oben messen ? Dann mit Ultraschallsensor HC-SR04 z.B. am Raspi.
Günter Lenz schrieb: > Nimm eine Lichtschranke, die man mit einem Schrittmotor > hoch und runterfahren kann. Die Schritte kann man > Mit einem Mikrocontroller auswerten und hat damit > die Höhe des Gegenstandes. Das Prinzip ist etwa so, > wie in einer Autowaschanlage, der Balken mit den > Luftdüsen, wenn das Auto getrocknet wird. Dieser > Balken fährt das Profil des Autos ab und dies wird > dabei auch mit einer Lichtschranke gemacht. Das Prinzip der sukzessive Approximation ist aber nicht so leicht wie es sich anhört. Das ist schwieriger als so eine star optische Erfassung, z.B. mit einem optischen Zeilensensor aus einen geschlachteten Scanner. Soll doch billig sein. Nach Bachlorarbeit hört sich diese Spielerei aber nicht an.
Ich kenne solche Lichtschranken aus der Vermessung von Objekten Lichtvorhänge/Messvorhänge. Auf der einen Seite sind Empfänger hinter kleinen Löchern und auf der anderen normale Dioden.. das funktioniert milimetergenau. Die Dioden sind ca 30° Diagonal angeordnet und die Zwischenräume dann auch mit Dioden ausgefüllt.
Über eine Fotodiode das vom Zylinder geblockte Licht einer LED zu messen stelle ich mir als sehr anfällig vor. Es müsste in einer lichtdichten Box passieren, damit nicht irgendwelche anderen Gegenstände in der Umgebung das Licht der LED um den Zylinder herum streuen. Die Ergebnisse könnten auch stark vom Reflexionskoeffizienten des Zylinders abhängig sein. Andererseits, wenn du es hinbekommst, ist es sicher eine sehr günstige Lösung. Ich würde das mit einer Zeilenkamera machen. Sie sind verhältnismäßig günstig, man kann sie direkt auf die Platine bestücken und die Datenmenge ist nicht so hoch, dass sie nicht von einem uC augewertet werden könnte. Einfach hochkant mit entsprechender Optik neben das Band montieren. Auf die andere Seite eine homogene Oberfläche - evtl. selbstleuchtend / von hinten beleuchtet. Über die Pixeldaten kann man im einfachsten Fall eine Schwellwertfunktion legen, so die abgedeckten Pixel und daraus den Durchmesser ermitteln. Wenn du weißt, wie schnell sich das Band bewegt, bekommst du so auch noch die Länge des Zylinders raus.
Wenn sich der Zylinder mit bekannter Geschwindigkeit über das Band bewegt, könnt man ggf. über die Zeit, die man zwischen der vorderen und hinteren Kante braucht den Durchmesser bestimmen. Über 2 Lichtschranken ließe sich ggf. auch die Geschwindigkeit des Bandes messen, bzw. der Fehler reduzieren. Gegen Umgebungslicht müsste man das Licht ggf. modulieren. Ob IR oder rotes licht ist im Prinzip egal. IR LEDs geben etwas mehr Intensität und es gibt dafür passenden Empfänger mit Filter. Rotes Licht macht die Kontrolle und Justierung einfacher. Im Prinzip geht es über die Intensität schon relativ gut eine Kante zu erkennen. In der Zeit an der Uni hat das einer in unserer Gruppe genutzt um thermische Ausdehnung zu messen - das ging bis in den nm Bereich bei der Auflösung. Aufpassen muss man mit gestreutem Licht, etwa vom Boden und Reflexion am Zylinder. Das kann die Werte verfälschen.
Flächenlaser und CCD-Zeile. Wird schon seit Jahrzehnten bei SMD-Automaten gemacht, um die Bauteile am Nozzle (Vakuumgreifer) zwischen Pick und Place zu vermessen. Damit kann man die Bauteile komplett 3D (allerdings ohne Hinterschneidungen) vermessen. Bei der Bestückung wird allerdings immer nur auf einer bauteilspezifischen Höhe gemessen. Auf dieser wird das Bauteil einmal um 180° gedreht. Dann kann es gerade und positionsgenau bestückt werden. Gruß Jobst
Erst einmal vielen Dank an alle Antworten. Damit habe ich ein größeres Bild, was für Messmethoden alles möglich sind. Ich habe mit meinem Chef gesprochen, ich darf jetzt auch ein wenig mehr über die Anwendung preis geben. Und zwar handelt es sich um Automaten zur Annahme von Pfandflaschen. Für die weitere Sortierung sind die Durchmesser notwendig. Inwiefern das dann mit einer Lichtschranke möglich ist weiß ich im Moment nicht. Jedoch denke ich, dass wenn Flächenlaser zur SMD Bestückung genutzt werden, diese auch eine ausreichende Auflösung für die Erkennung von Pfandflaschen bietet. Zusätzlich wollte ich noch einen Ultraschall-Sensor als Referenz anbringen. Weiß von euch jmd, wie anfällig infrarotes Licht in Bezug auf Brechung an Grenzschichten ist? Würde das eurer Meinung nach eine Messung unmöglich machen? Das Problem ist, dass ich die Kosten sehr gering halten soll. Laserdioden sind schon ausgeschlossen, da dort einzelne Dioden zu teuer sind.
Dennis-Christian G. schrieb: > Und zwar handelt es sich um Automaten > zur Annahme von Pfandflaschen. Dennis-Christian G. schrieb: > Laserdioden sind schon ausgeschlossen, da dort einzelne > Dioden zu teuer sind. Am besten gleich vergessen, so kann das nur scheitern. Georg
Dennis-Christian G. schrieb: > Und zwar handelt es sich um Automaten > zur Annahme von Pfandflaschen. Dosen sind kommen üblicherweise in der Bauform Zylinder. Die gemeine Pfandflasche hat in der Regel ein sich konisch verjüngendes Ende. Hier müsste dann schon ermittelt werden wo den der Bauch der Falsche ist und wo das dicke Ende für eine wie auch immer geartete Messung des Falschen Durchmessers. Auch ist ein Großteil der Flaschen eher von durchsichtiger Natur dazu aus unterschiedlichen Materialen. z.b Plastik/Glas, Grün oder Braun bei Bierflaschen. Getrübt durch verschmutzung zerkratz, unterschidlichste Etiketten... Eine Optische Messung über eine LED Zeilen Lichtschranke stelle ich mit da sehr aufwendig vor. Jedenfalls wenns kein Spielzeug werden soll. Die Pfandautomaten die ich kenne haben eine Kamera / Barcode Leser um anhand von Barcode und/oder DPG Logo zu erkennen ob es sich überhaupt um Pfandfalschen Handelt oder ob jemand versucht ein pfandfreies Behältnis in den Automaten zu stopfen. Wenn es also schon eine Flachen / Pfand Erkennung gibt Warum nicht diese Informationen Auswerten mit einer Musterdatenbank vergleichen und die dahinter liegende Sortierstraße zu Triggern ?
Wenn dein Zylinder reflektiert kannst du einen Triangulationssensor nehmen. Die gibt es fertig zu kaufen. Über dem Band montiert und den Abstand auf den Zylinder messen. Dann kannst du durch den Abstand zum Band den Durchmesser bestimmen. Vielleicht hilft das: https://www.conrad.de/de/distanz-sensoren-o0231511.html Gruß, Jens
Marc D. schrieb: > Wenn es also schon eine Flachen / Pfand Erkennung gibt > Warum nicht diese Informationen Auswerten mit einer Musterdatenbank > vergleichen und die dahinter liegende Sortierstraße zu Triggern ? Das habe ich soeben mit meinem Chef geklärt. So wird es derzeit gehandhabt. Eine riesige Datenbank mit allen Werten ist vorhanden. PET-Flaschen, Dosen etc kann man zerdrücken. Der Automat erkennt zwar den Barcode, jedoch nicht, wie die Form der Flasche insgesamt ist. Das soll die Lichtschranke erledigen, damit der Flaschenarm der die dann weiter sortiert weiß, ob die Flasche zerdrückt ist oder nicht. Da ein Großteil der PET-Flaschen klar sind, befürchte ich, dass sich so etwas ungemein schwer ermitteln lässt. Für unmöglich halte ich es dennoch nicht.
Günter Lenz schrieb: > Nimm eine Lichtschranke, die man mit einem Schrittmotor > hoch und runterfahren kann. Die Schritte kann man > Mit einem Mikrocontroller auswerten und hat damit > die Höhe des Gegenstandes. Das Prinzip ist etwa so, > wie in einer Autowaschanlage, An eine Autowaschanlage dachte ich zunächst auch. Allerdings kann man sich die Mechanik sparen, wenn man senkrecht auf der einen Seite IR-Sender, auf der anderen Seite IR-Empfänger anbringt:
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12 | Sender Empfänger |
Dabei kann man nicht nur die exakt gegenüber liegenden Empfänger auswerten, sondern auch die darunter - also bei schräg einfallendem Licht. Dadurch bekommt man evtl. eine höhere Genauigkeit hin. Apropos Genauigkeit: Wie gut soll diese sein? Wertet man nur horizontale Lichtstrahlen aus, ist die Genauigkeit gleich der Abstände der Sender links bzw. Empfänger rechts.
Dennis-Christian G. schrieb: > Da ein Großteil der PET-Flaschen klar sind, befürchte ich, dass sich so > etwas ungemein schwer ermitteln lässt. Für unmöglich halte ich es > dennoch nicht. Phill hat dir doch schon die Lösung geschickt - übersehen oder was ? Phill schrieb: > Auf der einen Seite sind Empfänger hinter kleinen Löchern und auf der > anderen normale Dioden.. das funktioniert milimetergenau. Sendedioden brauchen nur stark genug zu sein, nach Möglichkeit aber doch IR-Dioden mit etwa 20° Abstrahlwinkel, entweder moduliert oder im Impulsbetrieb. Ich würde die Dioden und Empfänger nicht direkt gegenüber, sondern sowohl Horizontal als auch Vertikal um etwa 20° bis 30° versetzen. Auch wenn die Flaschen durchsichtig sind, wird das Licht der IR-Dioden trotzdem gebrochen, die gegenüberliegenden Empfänger können niemals vom gebrochenem Licht getroffen werden. Was auf der anderen Seite ! nicht ! ankommt, ist Flaschenumriss um 30° versetzt. Natürlich werden die Sendedioden eine nach der anderen eingeschaltet, 4-5 Stück werden wahrscheinlich reichen, auf der Empfängerseite je nach gewünschter Präzision.
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Dennis-Christian G. schrieb: > Georg schrieb: >> Am besten gleich vergessen, so kann das nur scheitern. > > Wieso wenn man fragen darf? Wenn der Preis einer Laser-Diode schon K.O. Kriterium ist ...? ... kann das nur scheitern. Es gibt auch nicht nur konische Flaschen, sondern auch welche mit Spiralen drauf. Die lenken das Licht in beliebige Richtungen. Plastikflaschen neigen dazu, sich bei Abkühlung zusammen zu ziehen. Und: Wenn sich ein Flaschenhersteller etwas neues einfallen lässt, sollte das System einfach darauf erweiterbar sein. Das funktioniert bei den Barcode-DPG-Logo Scannern recht einfach. Du könntest eine Kamera über dem Förderband anbringen. Flaschenscanner sind in der Lage dazu die Flasche zu drehen. Nachdem Du den Barcode gefunden hast, kannst Du die Flasche über die Kamera 3D einscannen und mit dem Original in der DB vergleichen. Anders wirst Du nicht erkennen können ob Deine Flasche zerdrückt ist. (Siehe Bild) BTW: Es gibt bereits Pfandflaschenannahmesysteme, die mittlerweile auch ganz passabel arbeiten. Welchen Mehrwert wollt Ihr mit Eurem Gerät erreichen? Wozu ist eine Sortierung in heile Dose / zerdrückte Dose notwendig, wenn die Dose anschließend sowieso geschreddert wird? Gruß Jobst
da die flaschen vermutlich an einer fest definierten position durchlaufen, könnte man mit einer schattenwand arbeiten... da glas das licht auf jeden fall brechen wird, wird es immer einen passenden schatten geben, aus dessen höhe (da der abstand zur lichtquelle und zur schattenwand fest definiert ist) kann man ja dann den durchmesser ableiten...
Nach längerer Pause melde ich mich mal zurück. Die BA ist jetzt angemeldet, die letzten Monate gab es arbeitstechnisch noch andere Baustellen weswegen wir die BA Anmeldung verzögert haben. Mittlerweile stecke ich etwas tiefer in der Materie, vor allem wie das Endprodukt aussehen und funktionieren soll. Am Ende einer Transportstrecke bei Pfandautomaten sind Flaschenaufsteller. Hier werden die Flaschen über eine 90° gebogene Schiene aus der liegenden Position in eine stehende gebracht, der Flaschenaufsteller besteht aus 2 mechanischen Armen die an diese Schiene heran drücken um ein Umfallen der Flasche zu verhindern. Der Abstand der mechanischen Arme zur Schiene wird durch den Flaschendurchmesser bestimmt. Da es sich nur um Mehrweg handelt fallen Getränkedosen sowie EInweg PET weg. Betrachtet werden müssen nur Glasflaschen und diese härteren Plasteflaschen. Ich habe bisher einen Aufbau mit einem LTC1779, einer IR-LED und einem TSOP4P38 als Empfänger. Leider bekomme ich mit dem LTC1779 keine gescheite Modulation der IR-LED hin. Hat jemand Vorschläge? Ich nutze einen 26kOhm Widerstand, den Wert des Kondensators habe ich aus dem Datenblatt entnommen. Grüße
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