Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Allgemeine c't-Bot Themen
eax
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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 27 Feb 2019, 01:00

VDX hat geschrieben:
27 Feb 2019, 00:45
... damals, die ersten 50 Encoder-Scheiben hatte ich noch gefräst, dann wurde es mir zuviel und habe die nächsten 50 bei einem Bekannten, der Laserdienstleister ist, lasern lassen -- dann habe ich das komplett an ihn und Segor abgegeben, die das ab dann den Kits mitgegeben haben.

Inzwischen bin ich mit diversen Lasern zum Markieren, Gravieren und Schneiden "ausgestattet" - ich entwickle Lasersysteme für Firmen, mache aber fast noch mehr in der Richtung Daheim 8)
Sehr cool 8)
VDX hat geschrieben:
27 Feb 2019, 00:45
Wenn wir noch Encoderscheiben brauchen sollten, kann ich die auch noch viel feiner machen - mit dem Faserlaser bekomme ich Linienbreiten von 0.03mm hin ... mit den Dioden etwa 0.1mm ... wäre also kein Problem, z.B. 1000er-Encoder oder "Gray-Code"-Scheiben zu machen ...
Die brauchen wir unbedingt! Die niedrige Auflösung der Radencoder ist eins der größten Nachteile am Bot denke ich. Es wäre sehr interessant herauszufinden, was mit den CNY70-Sensoren da noch an Auflösung hinzubekommen ist. Also falls das Erstellen solcher Encoderscheiben dafür nicht zu aufwändig wäre? Das kann ich nicht beurteilen.

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 27 Feb 2019, 09:00

... ich würde evtl. mit LED's und Phototransistoren mit Blenden davor auf höhere Auflösung gehen - hier ein paar Beispiele für Graycode-Encoder, die ohne Refernzierung einen "Absolut-Istwert" ergeben:
Grey-Code-Encoders 3x_kl.jpg
Grey-Code-Encoder.JPG

IMG_0008.jpg
IMG_0009.jpg

Und hier, die kleinen in der Mitte haben aus Stahlfolie geätzte Scheiben, was ich auch lasern könnte:
Wachendorff-Encoder.jpg

Hier hatte ich mal geschaut, was ich bei eloxiertem Alu noch als Auflösung hinbekomme - die Scheiben haben 20mm Durchnesser:
Encoder-Scheiben - Detail.jpg
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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 27 Feb 2019, 23:16

Das ist sicherlich auch eine sehr interessante Alternative für eine Nachfolgeversion vom Bot. Ich denke, da lohnt es sich auf jeden Fall, noch mal auch über die Sensorart nachzudenken. Die CNY70-Variante vom aktuellen Bot ist da ja eher eine sehr einfache und günstige Möglichkeit, aber sicherlich nicht die beste.

Unabhängig davon fände ich es durchaus auch interessant, ob man einen alten Bot durch neue Encoderscheiben mit höherer Auflösung aufrüsten könnte, ohne die Sensoren ändern zu müssen. Ich denke, eine Verdopplung oder Verdreifachung der Auflösung wäre da schon ein ziemlicher Gewinn. Vorausgesetzt, dass der Aufwand dafür nicht unangemessen hoch wäre.

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 28 Feb 2019, 00:02

... mt den "alten" Sensoren gäbe es durchaus die Möglichkeit die Zähnezahl beim Encoder zu erhöhen (statt 30 dann z.B. 120 oder noch mehr) und mit einer Loch- oder Schlitz-Blende vor dem Phototransistor dessen "Blickwinkel" soweit zu reduzieren, daß er weniger als eine Zahnbreite "sieht".

Das Problem dabei ist eher die Umgebungs-Helligkeit oder das Störsignal-Rauschen.

Alternativ einfach eine hellere (IR-) LED und zwei Phototransistoren mit Blenden bestücken - die müssen dann aber auch zu den Zähnen ausgerichtet werden ... evtl. eine kleine Aufnahme fräsen und passend zum Rad fixieren ... oder gleich HEDS-Encoder-Sensormodule nehmen ...

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 03 Mär 2019, 18:15

Ist das eher eine Vermutung, dass mein eine Blende bräuchte für 60 oder 120 Zähne oder hast da schon mal Erfahrungen gesammelt?
In der Appplication Note sprechen sie (bei sehr kleinem Abstand) immerhin von
[...] It can recognize lines smaller than half a millimeter at a distance below 0.5 mm.
Wobei ich mir jetzt nicht die Mühe gemacht habe, den (theoretischen) Kollektorstrom nachzurechnen.

Was das elektrische Signal angeht, hatte ich vor einiger Zeit schon mal an einer verbesserten Schaltung zur Auswertung gebastelt, so dass man insbesondere den Schwellschwert zum Umschalten einstellen kann. Mit den alten Encoderscheiben kam das hier heraus:
rad_enc.png
Die gelbe Kurve stellt das Signal des CNY70 dar, in blau das Ausgangssignal der Schaltung als Signal für den µC. Sieht jetzt für mich erstmal so aus, als ob da schon noch Luft nach mehr Auflösung wäre.

Vielleicht probiere ich bei Gelegenheit mal etwas mit bedruckten Papierscheiben rum, um ein Gefühl dafür zu bekommen, ob es sich lohnt, da zu optimieren.

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 03 Mär 2019, 18:51

... ich habe vor Jahren mal was mit optischer Abbildung von Sensoren für Mikropositionierer gemacht - am Besten war die Auflösung immer mit einer Blende, weil selbst bei bester Linse vor dem Sensor immer noch Störungen durch Umgebungslicht und Reflexion an den Schlitz/Zahn-Kanten vorkamen.

Über die Linse im Kopf des CNY70 "sieht" der Sensor praktisch mit einer Gausschen Verteilung auch "über den Rand hinaus" ... mit einer Blende in Form eines schmalen Schlitzes zu den Zahnkanten hin ausgerichtet, kann es das seitliche Störlicht besser ausblenden.

Schau dir mal das Bild bei den Gray-Encodern mit den 11 schmalen Schlitzen in der Metallplatte an - da haben sie das genauso mit Schlitzblenden gemacht ...

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 05 Apr 2019, 23:20

... wegen "Kontrastreich" - hier mal ein Beispiel, wofür ich den Markierlaser, mit dem ich vor habe, eventuell die feineren Encoderscheiben zu schneiden, sonst noch verwende :wink:

Für Ostern hat sich meine Schwester ein paar "Oster-Ei"-Designs überlegt - sie will sie in Messing, ich habe aber auch daran gedacht, das als "Scherenschnitte" in schwarzem Tonkarton auf weißen Postkarten bei ein paar unserer Geschäfte im Ort an die Besucher zu verteilen - in Tonkarton ist das deutlich schneller (und günstiger) zu schneiden, so daß sie es als Geschenk abgeben können:

3 Ostereier.jpg


Hier noch der Film vom "Schneiden" eines der Motive - https://vimeo.com/328723827


Encoderscheiben oder später (wenn ich die 200Watt-Dioden laufen habe) auch dickere Blechteile, als aktuell 0.4mm Messing oder Stahlblech, kann ich genauso ausschneiden 8)

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 06 Apr 2019, 14:05

:) sehr cool!

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 30 Jun 2019, 21:01

Ich habe jetzt noch mal ein wenig mit den Radencodern experimentiert: Encoder-Scheiben mit 80 Zähnen (statt 30) werden von den original verbauten CNY70 auch ohne Blende noch gut erkannt.

Sowohl bei niedriger Geschwindigkeit:
enc_80_slow.png
als auch bei Höchstgeschwindigkeit:
enc_80_fast.png

Getestet allerdings bisher nur im aufgebockten Zustand.
Mit den 160 Flanken pro Umdrehung erhält man so schon mal eine deutliche Verbesserung bei der Drehzahlregelung.
Bin mal gespannt, wieviel Verbesserung es im realen Betrieb bringt, dafür muss ich aber erstmal beide Seiten aufrüsten :wink:

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 30 Jun 2019, 22:49

... ich habe letztens 2 Mechaduino-Kits von einem Fori bekommen und mit zwei verschiedenen Schrittmotoren ausprobiert:
https://tropical-labs.com/mechaduino/

Da sitzt ein quer gepolter Magnet auf der Motorachse und ein Magnetsensor etwa 1-2mm davon weg, mittig unter der Platine ... sowas könnte evtl. auch interessant sein ...

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von VDX » 30 Jun 2019, 23:45

... apropos - wenn du was in feiner/höherauflösend testen willst und Encoder dafür brauchst - gib mir die Maße oder eine Skizze und ich kann dir entsprechende Paare auslasern und zusenden ...

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Re: Kontrastreichere Encoder-Scheiben ...

Beitrag von eax » 01 Jul 2019, 20:58

Danke, darauf komme ich dann bei Bedarf gerne mal zurück!

Eine Drehzahlmessung mit so einem Hall-Sensor ist in der Tat auch eine interessante Alternative :)
Sowas könnte man auch mal testen, ist vielleicht robuster gegen Störungen bei gleichzeitig höherer Genauigkeit.

Viele Grüße
Timo

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