Hallo! Ich suche nach einer Möglichkeit, zuverlässig kleinste Weglängen zu messen. -Maximaler Weg: +/-2mm -geforderte Genauigkeit: 1/10.000mm (100nm) -Abtastrate: 1kHz -Absoultpositionsgeber wäre schön, Relativpositionsgeber ist aber ausreichend. Mit welchen Sensoren als Standardbauteil ist das machbar? Aktuell schaue ich in folgende Bereiche: -Laserinterferometer (evtl. in Eigenentwicklung, hochgenau, aber teuer und kompliziert, evtl. unzuverlässig, nur Relativposition) -Magnetband mit Encoder (z.B. AS5311) (sehr zuverlässig, billig, leicht zu implementieren als Standardbauteil, Absolutposition, aber Auflösung nicht ausreichend (geht nur bis ca. 500nm Auflösung) Induktive Messung über Induktionsspule und "LVDT" -Etwas teuerer, aber hochgenaue Absolutpositionsmessung, erfüllt sämtliche Anforderungen. Spule and Standardteil erhältlich, Mirkocontroller zur Auswertung ebenfalls. Nur gibt es hierzu sehr wenig Literatur im Netz. Gibt es irgendwo ein Tuturial, wo beschrieben ist, wie man so etwas implementiert? -gibt es noch andere Möglichkeiten? Der AS5311 beispielsweise ist ja schon ziemlich alt, gibt es ähnliche Sensoren mit 100Nanometer-Auflösung? Habe bisher nichts dazu finden können. Grüße Andy
Hi, halbwegs qualifiziert kann ich nur zu dem Laserinterferometer was sagen, weil ich sowas selbst schon gebaut habe. Ich denke, es kommt dabei auf die Details deiner Anforderungen an. Du benötigst auf jeden Fall einen Single-Mode-Laser mit exakt bekannter Wellenlänge, ich denke die einzig bezahlbare Option ist momentan noch ein HeNe (frequenzstabilisiert oder nicht musst du mal ausrechnen, aber kann man relativ leicht selbst dazubauen). Der braucht eine Hochspannung, ein bisschen Zeit zum Heizen und Platz. Wenn das ok ist, sehe ich kein so großes Problem mit dem Laserinterferometer, und insb. für Einzelstücke ist das dann auch nicht teuer (ich denke du bekommst die Komponenten für deine Anforderung für < 1k€ zusammen). Am kniffligsten fände ich da glaube ich die Absolutmessung. An den Umkehrpunkten deiner Bewegung (oder gibt es die nicht?) oder wenn dein Messobjekt stehen bleibt hast du mE kaum eine Chance, die geforderte Absolutgenauigkeit ohne Weiteres beizubehalten. Eventuell kann man das Interferometer für eine Grobmessung mit einem Magnetband kombinieren und nur die Verfeinerung mit dem Laser machen? Viele Grüße
Andreas G. schrieb: > Ich suche nach einer Möglichkeit, zuverlässig kleinste Weglängen zu > messen. > -Maximaler Weg: +/-2mm > -geforderte Genauigkeit: 1/10.000mm (100nm) Kapazitive Messung. Du musst alsom mechanisch sicherstellen, dass sich 2 Metallplatten so genau mitbewegen. Dann ist eine Kapazitätsmessung auf 15 bit problemlos möglich, in dem man die Frequenz eines damit gebauten Oszillators misst. Die Spule muss natürlich mechanisch und temperaturstabil sein, die Zeitbasis auf noch mehr bit genau, aber das ist kein Hexenwerk. .
Fuer nicht allzuviel Geld gibt es Weggeber fuer solche Laengen mit solcher Aufloesung. Einfach unter "lineare Piezomotoren" nachschauen.
Moin! @MaWin / SvenB. Gute Idee mit der Kapazitiven Geschichte, wie heisst das Standardbauteil dazu? Wo kann man das kaufen? Bin auf der Suche nach einer Lösung, für die es Standardkomponenten gibt, die auch möglichst klein, günstig und energiesparend und robust sind (mobile Anwendung). Hätte ich vielleicht direkt schreiben sollen. Ein Laserinterferometer (Michelson) habe ich hier bereits stehen, allerdings ohne HeNe-Strahlquelle (welche den Rahmen sprengt, aus Gründen Robustheit,Preis, Energieverbrauch, Preis etc....). Wäre auch mein Mittel der Wahl, aber leider nicht geeignet für meinen Einsatzzweck. Ausser es gäbe bereits fertig integrierte Interferometer im Chipmassstab auf dem Makrt, aber davon ist mir leider nichts bekannt. @Pandur: Lineare Piezomotoren: Könntest du mir dazu einen Link geben? kenne Solche Motoren nur als Stellungsgeber für kleinste Wege oder Kraftmesser, aber nicht als Sensoren, und dann noch im Bereich 4mm? Gibt es da fertige, einfach zu integrierende Komponenten? @JoJos: Das klingt interessant, scheint ein LVDT zu sein? Leider finde ich wie immer sehr wenig Dokumentation du dem.. muss mich die tage mal einlesen, welche fertig kaufbaren Spulen man hier verbauen kann. Schade, dass TI dazu nicht direkt ein paar Links gibt.
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Andreas G. schrieb: > -gibt es noch andere Möglichkeiten? Inkrementalmessung mit Glaslinealen. Führend ist da die Fa Heidenhain.
Harald W. schrieb: > Inkrementalmessung mit Glaslinealen. Führend ist da die Fa Heidenhain. Von Heidenhain habe ich einen MT12 mit 11 µA Sinusausgang (12 mm Weg), der sehr genau ist, aber auch etwas kostet. Die Schrittweite beträgt 10 µm und auf 0,1 µm kommt man mit 100-facher Interpolation. Beispiel siehe hier: http://www.mino-elektronik.de/mt12_iic/mt12_iic.htm
IBS PRECISION ENGINEERING fällt mir da als erstes ein. Die verkaufen allerdings eigentlich noch weit genauere Sensoren. Musst mal durchgucken ob was für dich dabei ist.
Geht einfacher mit induktiven Analogsensoren, ohne LVDT: https://www.ibr.com/download/NEUE_PRODUKTE_2019.pdf J.
Jürgen F. schrieb: > Geht einfacher mit induktiven Analogsensoren, ohne LVDT: Dann nenn doch bitte mal einen Typen/Preis, der nicht nur die Auflösung sondern auch 0,1 µm Genauigkeit bei 4 mm Gesamtweg liefert.
Jürgen F. schrieb: > Geht einfacher mit induktiven Analogsensoren, ohne LVDT: Da würde mich mal der Preis interessieren. Üblich sind (im Maschinenbau, Werkzeugmaschinen, ) für die Weglänge und die Auflösung induktive Aufnehmer. Ein Händler ist z.B. www.schut.com
m.n. schrieb: > nicht nur die Auflösung > sondern auch 0,1 µm Genauigkeit Das wird schwierig, ausser mit Laser-Interferometer. Georg
Alex schrieb: > Also DIE Spule will ich sehen... Wieso ? Bloss aus dickerem Draht anfertigen, der bei Erwärmung seine Länge nicht ändert.
Vielleicht findest Du bei diesem Anbieter einen passenden Sensor oder eine Komplettlösung: https://www.micro-epsilon.de . Qualitativ nicht zu beanstanden - kostet aber auch etwas. Die Website ist für meinen Geschmack etwas unübersichtlich, aber mit ein wenig Geduld und etwas Einfühlungsvermögen findet man das passende Produkt für die Meßaufgabe.
m.n. schrieb: > Die Schrittweite beträgt 10 > µm und auf 0,1 µm kommt man mit 100-facher Interpolation Heidenhain ist ein Spitzenfirma, ich habe lange Zeit Messmaschinen für die Autoindustrie mit den Massstäben gebaut, bis 1µ. Aber dass bei 100facher Unterteilung (die gibt es natürlich) eine ABSOLUTE Genauigkeit von 100 nm erreichbar ist halte ich für völlig ausgeschlossen. Und das auch noch als Billigversion, wie der TO gern hätte. Wahrscheinlich ist schon ein Chinese zu finden, der 0,1 µ Genauigkeit "garantiert". Georg
georg schrieb: > Heidenhain ist ein Spitzenfirma, ich habe lange Zeit Messmaschinen für > die Autoindustrie mit den Massstäben gebaut, bis 1µ. Aber dass bei > 100facher Unterteilung (die gibt es natürlich) eine ABSOLUTE Genauigkeit > von 100 nm erreichbar ist halte ich für völlig ausgeschlossen. Das ist überhaupt kein Problem. M.W. sind die heutzutage noch mal um den Faktor 10 besser. Solche Messungen funktionierehn natürlich nur in entsprechender Umgebung, also einem temperaturgeregeltem Messraum. > Und das auch noch als Billigversion, wie der TO gern hätte. Präzisio war schon immer etwas teurer. > Wahrscheinlich ist schon ein Chinese zu finden, der 0,1 µ Genauigkeit > "garantiert". Nun, ich habe Messungen an einem, von einem Chinesen entwickeltem Interferrometer gemacht, bei dem die Messgenauigkeit im einstell- ligem Nanometerbereich lag.
georg schrieb: > Aber dass bei > 100facher Unterteilung (die gibt es natürlich) eine ABSOLUTE Genauigkeit > von 100 nm erreichbar ist halte ich für völlig ausgeschlossen. Und das > auch noch als Billigversion, wie der TO gern hätte. Von Billigversion war nicht die Rede. Die Messwertgeber werden in der Regel mit Protokoll der Linearität über den gesamten Messweg geliefert.
Hallo Andreas, hast Du Triangulations-Sensoren in Betracht gezogen? Die gibt es (zumeist als Laser-Triangulationssensoren, aber auch LED) bei verschiedenen Herstellern und für unterschiedliche Messbereiche und -auflösungen. Meistens sind sie für geringe Distanzen gemacht, das bei sehr hoher Messauflösung. Könnten durchaus eine Option für dich sein, denke ich. Gruss! Mark
konfokale Abstandssensoren gibts noch, z.B. von Micro Epsilon. Ist aber auch keine low cost Lösung.
Andreas G. schrieb: > Ausser es gäbe bereits fertig integrierte Interferometer im Chipmassstab > auf dem Makrt, aber davon ist mir leider nichts bekannt. Ich denke dazu fehlt im Moment noch die Lichtquelle. Du benötigst einen Laser, der eine Absolutgenauigkeit von ca. 1:1'000'000 in der Wellenlänge hat, sowas wird m.W. als Diode gerade erst denkbar. Vielleicht in zehn Jahren. Was ich bestätigen kann ist aber dass die Interferometer ohne Aufwand wahnsinnig genau sind, wenn man sie einmal hinreichend unter Kontrolle hat. 10 nm sollten da ohne großes Nachdenken drin sein.
Sven B. schrieb: > Ich denke dazu fehlt im Moment noch die Lichtquelle. Du benötigst einen > Laser, der eine Absolutgenauigkeit von ca. 1:1'000'000 in der > Wellenlänge hat, sowas wird m.W. als Diode gerade erst denkbar. Sowas gibts schon lange. Die Lichtwellenlänge muss geregelt werden.
Mit Renishaw Tonic erreicht man problemlos 5nm Auflösung. Mit den Absolutencodern wie Resolute habe ich noch keine Erfahrung, sollte aber klappen. Viele Grüße, DiffOut
Harald W. schrieb: > Sven B. schrieb: > >> Ich denke dazu fehlt im Moment noch die Lichtquelle. Du benötigst einen >> Laser, der eine Absolutgenauigkeit von ca. 1:1'000'000 in der >> Wellenlänge hat, sowas wird m.W. als Diode gerade erst denkbar. > > Sowas gibts schon lange. Die Lichtwellenlänge muss geregelt werden. Na gut, meine Formulierung war nicht präzise: als einzelnes Die gibt es sowas im Moment kaum. Mit externer Cavity und Temperaturstabilisierung und bla geht natürlich viel. Es tauchen aber langsam Dioden auf, die in der Diode drin holografische Gitter haben, die Linienbreiten in Größenordnung dieser Anforderungen erreichen. Die sind dann auch entsprechend klein.
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Andreas G. schrieb: > Ich suche nach einer Möglichkeit, zuverlässig kleinste Weglängen zu > messen. Wenn es zuverlässig sein soll dann wird es auch etwas kosten dürfen. Ich verweise dann auch mal auf Micro-Epsilon. https://www.micro-epsilon.de/displacement-position-sensors/ Nicht billig, aber funktioniert. Da kann man auch einfach mal anrufen.
Nicht alles gelesen, aber wir nutzen Wirbelstromsensoren für kleine Weglängen mit hoher Genauigkeitsanforderung.
Ackerbau schrieb: > Nicht alles gelesen, aber wir nutzen Wirbelstromsensoren für kleine > Weglängen mit hoher Genauigkeitsanforderung. Thomas F. schrieb: > https://www.micro-epsilon.de/displacement-position-sensors/ Gleichzeitig, nur wollte ich keine Firma nennen, aber ja das ist es ;)
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