Distanzmessung mit optischen Sensoren

Alexander HellmannIndustrielle Elektronik

IE Distanzmessung 2

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Phasenmessung

Triangulation

Entwicklungen der Zukunft

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Allgemeines (1)

Verschiedene Verfahren:

Impulslaufzeitverfahren Phasenmessung Triangulation

2Abstand

LaufzeitdigkeitgsgeschwinAusbreitun

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Allgemeines (2)

Unterschiede:

 

Triangulation Laufzeitmessung

Laser CCD - Zeilensensor Phasenmessung Impulslaufzeitverfahren

Messen auf Reflektor   500m 1000m

Messen auf Objekt 5 bis 100mm 0,1 bis 8m 0,5 bis 150m

Genauigkeit 1 bis 5µm 1 bis 10mm 1 bis 10mm

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Allgemeines (3)

Beispiel: Care – O – Bot II

Preis: ca. 10 000 €

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Phasenmessung(1)

Modulationsfrequenz so wählen, dass eine Phasenverschiebung von maximal 180° entsteht

S – Sender

R – Reflektor

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Phasenmessung(2)

Es gilt:

Signallaufzeit:Für Δt einsetzen:

mf 2

c

dt

2

c

d

fm

2

2

t

t

mft

2

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Phasenmessung(3)

Durch Umformung:

Im Grenzfall Δφ = 180°:

mf

cd

4

mf

cd

4max

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Phasenmessung(4)

Wie erreicht man einen Phasenwinkel von einigen MHz?

Mischerfrequenz wird eingeführt

Ziel ist die Verlagerung der MHz Frequenzen in den kHz – Bereich

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Phasenmessung(5)

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Phasenmessung(6)

Der Phasenvergleicher:

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Phasenmessung(7)

Phasengleich (φ0=0): Phasenverschiebung von 180°:

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Triangulation (1)

Passive Triangulation:

1 – Kamera 2 – Sichtbereich 3 – Objekt B – Basisabstand d –

Objektentfernung

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Triangulation (2)

Aktive Triangulation

1 – Objekt 2 – Lichtquelle B – Basisabstand d – Objektdistanz

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Entwicklungen der Zukunft Nano – Technologie wird intensiver

eingesetzt

Speziell gefördert werden:

Ultrapräzisionstechniken Röntgenoptiken Nahfeldoptiken