Precisie afstandsmeting

Heren, dames,

Ik ben op zoek naar een meettoestel om de afstand tussen 2 punten te meten met een nauwkeurigheid van 0.1mm, of zelfs kleiner als dat betaalbaar blijft.
De te meten lengtes variëren tussen 1000mm tot 7000mm.

Bestaat er kant en klaar een meettoestel hiervoor?
Ik vind zo direct geen laser meettoestellen met dit soort nauwkeurigheid.
Een telescopische meetstok zou ook kunnen, echter vind ik ook niet zo direct iets wat voldoet.

Zelf iets bouwen zou een optie kunnen zijn als iemand mij in de juiste richting kan wijzen voor een goede sensor.
Ik vermoed dat een zender/ontvanger combinatie de eenvoudigste optie zal zijn, deze mogen zelfs met een kabel aan elkaar vast zitten.
Is iemand van jullie bekend met dit soort sensoren? Een eenvoudig picbasic programma schrijven en een display aansluiten lukt mij nog wel.

Dan zal je ook iets moeten doen aan de temperatuurbeheersing. Een paar tiende graad warmer en je hele meting loopt in de soep.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
Henk H.

Golden Member

Kun je iets meer vertellen over de toepassing? Kun je misschien met een vast opgestelde positiesensor met liniaal werken? gevoelsmatig wordt het een dure oplossing met die resolutie en afstand. Voor de meeste toepassingen (bijv afkorten van materialen) komt het op 7m niet op de laatste tiende aan.

Peter112

Special Member

Ha Solfur_,

Ik heb een jaar of 20 geleden voor een instituut een meet toestel ontwikkeld met die nauwkeurigheid.
Daar maakte ik gebruik van microgolf techniek afstand tot 4 meter resolutie 0,01 mm ik denk dat 7 meter bij 0,1 mm mogelijk moet zijn.
Let bij deze techniek er wel op dat je geen meervoudige reflecties ontstaan dus geen veelhoek !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Het gaat om het kalibreren van zaag en bewerkingsmachines, voornamelijk voor aluminium en pvc profielen. Op de machine gebeurt een lengtemeting, soms via een magneetstrip, soms via een riemoverbrenging en een encoder.
Om deze machines zo nauwkeurig mogelijk te af te regelen gebruiken we nu een schuifmaat van 1 meter, zagen we meerdere stukken van exact 1 meter om zo exact 7 meter te bekomen.
Nogal omslachtig, ik zou dit graag op een eenvoudigere manier doen.
Op 7 meter is 1 mm op zich geen probleem, echter is zo nauwkeurig mogelijk toch gewenst.
Sommige machines zijn op 0.01mm af te regelen, dit is echter onnodig en onrealistisch.

Temperatuur is inderdaad ook een zeer variabele factor, de meeste machines staan in een hal op 'kamertemperatuur' in de winter dus veel te koud, in de zomer veel te warm. Uiteraard is nauwkeurigheid dan ook ver te zoeken.

0,1 mm lijkt nog niet zo klein, maar op 7 meter is de nauwkeurigheid dan grofweg 10-4, waar de standaard oplossing, zeven stalen klasse 2 eindmaten van 1000mm, op 10-5 zou zitten, met nog een thermische uitzettingscoëfficiënt van eveneens 10-5/K.
De wens is naar verhouding al drie keer zo precies als een goede, goed gehanteerde schroefmaat.

Het geheel moet dan al goed in thermisch evenwicht en de temperatuur (eigenschappen) van het te zagen materiaal in gebruik etc. bekend zijn zijn wil men het waarmaken.

De machines zullen niet gemaakt zijn door een metroloog, maar als ze mechanisch wel stabiel genoeg zijn is een laser interferometer mogelijk een optie.
Uit Google rolt hier: https://sios-de.com maar er zijn er vast meer.

Hallo Solfur, zoek eens op internet naar de SONY Digiruler. Deze heeft diverse meetlengtes en is mogelijk nog leverbaar.
groet, Jan

Een probleem is het begin van een oplossing.

Even voor de beeldvorming:

* Je hebt een apparaat wat geautomatiseerd stukken van profielen kan zagen.
* Wat je wilt bereiken is dat als de klant vraagt om een stuk van 5678 mm dit ook zo nauwkeurig mogelijk inderdaad 5678 mm is.
* het apparaat kan je een conversie-factor op instellen zodat ie bijvoorbeeld een 0.2% afwijking corrigeert. (=~ 11mm op 5678mm)

Omdat je dit maar "zo nu en dan" hoeft te doen, zou ik eerder zoeken naar een handmatige oplossing ipv een geautomatiseerde. Stel je klant vraagt om een 5678mm stuk van een profiel. Dikke kans dat het restje toch nauwelijks bruikbaar is (ik gok op 6 of 7 meter basismateriaal). Of er is zoveel lengte over dat je er toch nog wel wat aan hebt.

Dan zet je de afwijking correctie instelling weer even op nul, instrueer je het apparaat om 5688mm af te zagen en meet je het resultaat. Zo calibreer je direct ook de (actuele!) zaagdikte. Een 10m stalen rolmaat kan je gewoon bij de gamma of hornbach halen.

Het kost je dus 10mm aan materiaal (als de afwijking onder de 10mm blijft). Ik stel voor om de afwijking eerst op nul te zetten om de berekening te vereenvoudigen. Het gaat je veel meer materiaal kosten als je de berekening eens in de zoveel tijd fout doet en je vervolgens na correctie 5675mm hebt afgezaagd.... Dan heb je ineens een stuk wat nauwelijks meer verkocht kan worden....

Je blijft last houden van uitzetting en krimp ten gevolge van temperatuurwisselingen. Zowel in het apparaat als in de rolmaat en het materiaal....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Frederick E. Terman

Honourable Member

Je mag dan wel goed met de klant afspreken bij wélke temperatuur het stuk 5678 mm moet zijn.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha rew,

Volgens mij gaat het er over om de machine op zijn lengte meting te kalibreren en niet de meting van de machine over te nemen maar ik kan er geheel naast zitten :S
Ik denk zelf dat alles wat een mechanische lengte meting betreft omslachtig en onnauwkeurig is !
Misschien is de lineariteit van het meetsysteem in de machine ook wel van belang om te controleren dus niet alleen het einde ( 7 meter ) maar ook 4,25 meter maar ook dat is een gok.

Op mijn draaibank heb ik achteraf ook een digitale uitlezing gebouwd standaard pakket dat was een kwarts liniaal.
Het toestel wat ik indertijd heb ontwikkeld was relatief simpel werkt op microgolven het principe is de radar vergelijking is onafhankelijk van temperatuur werkt in vacuümkamers en is niet gevoelig voor druk verandering :D

Is door een persoon te bedienen en past in je jaszak kalibreert zichzelf en werkt op een 9 V batterij.
En tegenwoordig met een kleine computer zou je nog een meetrapport uit kunnen spugen.

Groet,
Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 20 februari 2021 18:11:38 schreef electron920:
Ha rew,

Volgens mij gaat het er over om de machine op zijn lengte meting te kalibreren

Precies!

Op 20 februari 2021 17:24:40 schreef Frederick E. Terman:
Je mag dan wel goed met de klant afspreken bij wélke temperatuur het stuk 5678 mm moet zijn.

Als bedrijf wat dit soort dingen doet, specificeer je bijvoorbeeld +/- 0.1% . Dat betekent boven de vijf meter minstens 5mm tolerantie.

Dan kan je zeggen: Boven vijf meter accepteren we alleen op 5mm afgeronde getallen, maar wat is er mis mee om de klant 5678 te laten opgeven en dan 5678+/- 5mm te leveren ipv 5680 +/- 5mm ? Je neemt zo veel mogelijk nauwkeurigheid gewoon mee, en als het je lukt om regelmatig/vrijwel altijd 10x nauwkeuriger te leveren dan de "max afwijking" spec, is dat toch ook gewoon fijn voor de klanten? Als je "werkhal" 4 graden is in de winter en de klant gaat de boel gebruiken als het op 25 graden is gekomen. Tja, dan zit er wat uitzetting in het materiaal waardoor de klant regelmatig merkt dat ie iets meer heeft gekregen dan wat ie betaald heeft.

[Bericht gewijzigd door rew op 21 februari 2021 09:26:35 (71%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Als je de rolmaat erij leverde die het op 4 graden meette dan zou het bij de klant ook op maat moeten zijn.... ;-)

Mits de rolmaat ook 4 graden was en bij de klant 25...

[Bericht gewijzigd door Sparks op 21 februari 2021 09:56:05 (20%)]

mijn werk is zo geheim dat zelfs ik niet weet waar ik mee bezig ben....

Bestaat er kant en klaar een meettoestel hiervoor?

Ja hoor die bestaan. Bij ons worden op de kraanbanen (zomaar een paar honderd meter) dergelijke meetapparatuur gebruikt.

In de oude techniek werd dat gedaan met een soort haspel met een staaldraadje er op en een encoder. De haspel rolt dan de hele dag op en af. Tegenwoordig gebruikt men laser technologie en microgolf (60 GHz ofzo) technologie. De firma's Sick en Endress & Hauser maken dergelijke meetapparaten. Het is een soort van radar zeg maar. De prijs van dergelijke apparaten is alleen wel wat begrotelijk. De ouderwetse haspel methode is dan helemaal zo gek nog niet.

Aart laat me wel ff inzien dat de gewenste nauwkeurigheid misschien wat te veel gewenst is.
Concreet gaat het hierbij om een zaagmachine met 1 vaste zaag, en 1 mobiele zaag. Die mobiele zaag gaat op een gekozen positie staan om het profiel af te zagen op gewenste lengte.
De lengtemeting gebeurt door een magnetische encoderstrip + sensor. De te zagen maat kan je instellen op 0.1mm.
Van de machinebouwer uit is een correctietabel ingevoerd in de software van de machine. De machine word op een positie gepositioneerd en de reële maat komt in de tabel. Hiermee kan de software een correctie uitvoeren. Af fabriek is dit om de 20mm gedaan, tabel is ingevuld op 0.01mm nauwkeurig. Dit zou doormiddel van een lasermeting gebeuren.

Wanneer wij (als service engineer) bijvoorbeeld een magneetstrip moeten vervangen dienen we die correctietabel weer aan te maken. Met een rolmaat is mogelijk maar de aflezing laat te wensen over. tot 2 meter hebben we een schuifmaat, maar daarboven wordt het lastiger.

Een tolerantie van meer dan 1mm bij 6 meter is bijna niet te verantwoorden bij de gebruikers van de machines. Maar leg eens 2 rolmaten naast elkaar en je hebt soms na 5 meter al meer dan een mm verschil.
Vandaar zou ik graag een 'geavanceerd' meetinstrument hebben. Ongeacht van de exacte nauwkeurigheid. Dit beëindigt veel sneller die eindeloze discussies over wat nu juist is.

Hoeft maar zo nu en dan... en...
we willen 350 metingen doen binnen een redelijke tijd. Dan is die rolmaat inderdaad ineens minder aantrekkelijk...

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Henk H.

Golden Member

Als ik het goed begrijp gaat het dus om veel verschillende machines die bij klanten staan en moet het ijkmiddel mobiel en makkelijk te (de)installeren zijn?

En je wilt bij die klanten aankomen met een ijkmiddel dat een professionele indruk wekt om van discussies af te zijn? Klinkt als een handige aanpak.

Doen die klanten aan klimaatbeheersing (of staan die machines in een ruimte met een redelijk constante temperatuur) ivm de invloed van temperatuur zoals Aart opmerkte? Anders is het leuk dat je de machine een keer afstelt, maar kan het volgende week al weer onjuist zijn.

Wat wil de opdrachtgever (niet de operator) eigenlijk aan nauwkeurigheid? Als een operator meer wil dan zn baas (komt voor, soort beroepseer maar dat mag jij dan realiseren) dan zou je m ook vriendelijk naar zn baas kunnen verwijzen.

En hoe doet de fabrikant dat zelf eigenlijk? Kun je daar de kunst niet afkijken?

Die laser afstandsmeters voor verbouwingen zijn helaas niet nauwkeurig genoeg, Bosch GLM40 zit op +/- 1,5 mm plus een afwijking bepaald door de afstand. Daar ga je het dus niet mee redden, maar er zijn vast meer nauwkeuriger uitvoeringen, al dan niet obv een ander werkingsprincipe.

[Bericht gewijzigd door Henk H. op 21 februari 2021 22:24:33 (16%)]

Ha Solfur_,

Nog aan het puzzelen ik denk dat je een keuze zal moeten maken of je mechanisch of elektronisch wil werken.
Mechanisch ik begrijp dat doe je nu ook al maar is te omslachtig er zijn nog al wat onzekerheden temperatuur luchtvochtigheid enz nauwkeurigheid van de hoek t.o.z. van het te meten object....
Met een elektronische oplossing heb je eigenlijk allen met de opstelling hoek t.o.v. het te meten object te maken!

Er zijn voor de korte afstand met de resolutie die je wil bereiken maar twee mogelijkheden beide heb ik toegepast een voor de korte afstand d.m.v. microgolf techniek en een voor der lange afstand met de laser.
Ik heb ergens in de jaren 80 voor het experiment met de laser de uitwijking van onze euromast in Rotterdam gemeten :D

Waar gaat het om bij de keuze.... in de microgolf situatie ligt de nadruk op de elektronica en bij de laser techniek ligt de nadruk op de optiek beide zijn niet heel gemakkelijk maar is zeker te doen.

Maar wil je nu iets kopen of ontwerpen dat laatste daar kan ik op je draadje mee helpen..... kopen er is al een linkje gegeven en 60 GHz is niet nodig je heb niets met het Doppler effect vandoen en de vorm van het object hoef je ook niet te herkennen!
Ik kan op dit moment niet even snel iets proberen met mijn lasers flat staat in de stijgers en ik ben alles aan het verplaatsen voor de werkzaam heden volgende week.

Ik denk dat als je zelf zou willen ontwerpen je met de laser het beste uitkom geen loodgieterswerk en er zijn mooie lensjes te koop.
Ook de ontvanger met een pin foto diode gaat prima.
Een kleine processor voor de calibratie en verwerking van de gegevens.
Ik denk zelfs dat er modules te combineren zijn iets in de Arduino wereld waarmee je voor het eerste experiment redelijk uit de voeten kom ;)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Bedankt voor alle antwoorden. Zelf een lasermeter bouwen lijkt mij toch een beetje ver gegrepen voor mij. Een laser uitsturen en weer opvangen lijkt niet moeilijk, de verstreken tijd ertussen meten is ook niet zo spannend, tot je beseft hoe kort die tijd wel niet is. Lijkt me dat je een enorme kloksnelheid nodig hebt om dit nauwkeurig te kunnen doen. Misschien zie ik dit verkeerd? zoals Electron920 het voorstelt lijkt het niet zo moeilijk? Hoe zien jullie het mogelijk om zo'n korte tijden op te meten?
Volgens mij heb ik om 1mm verschil te meten al een meting nodig om de 3.3picoseconden?

Ik denk dat ik ga experimenteren met een magnetische encoder strip met bijbehorende sensor. Hiermee hoop ik een soort van digitale rolmaat/telescopische meetstok te bouwen.

Ter verdere info, de machines staan op verschillende locaties, soms in verwarmde hallen, vaak ook in onverwarmde locaties. Dit geeft uiteraard enorme verschillen in maatvoering.
Als je aan de klant vraagt hoe juist het moet zijn krijg je meestal het antwoord dat 1mm verschil te veel is. Een procentuele foutenmarge is vaak moeilijk uit te leggen.

Ha Solfur_ ,

Dat iets niet moeilijk is wil nog niet zeggen dat je zomaar iets kan :D je zal een meetprincipe moet hanteren wat aan jou wensen voldoet.

De korte afstand en resolutie beteken dat je geen soortement van garage opener kan gebruiken !
Met andere woorden je kunt niet zomaar het tijdsverschil meten de stabiliteit ( golflengte ) van de laser is niet stabiel genoeg.
je zal de laser moeten moduleren en aan de ontvangst kant moeten demoduleren en gebruikmaken van het interferometer principe anders kan je op die korte afstand ( 7 meter ) niet de beoogde resolutie niet bereiken.
In de microgolf situatie zal je laagfrequent substitutie moeten toepassen.
Dus de microgolf beam moeten moduleren met een laagfrequente toon en door middel van een PLL systeem en door middel van een FFT analyse ( kleine computer ) de afstand berekenen.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Peter112

Special Member

@Solfur_

Ik gaf al eens de link van Schut meettechniek, er zijn meer bedrijven die deze zaken leveren. Als je dit soort nauwkeurigheden moet leveren ontkom je er niet aan om onder andere de temperatuur en rv op kalibratie rapporten te vermelden. Een machine die hier mee moet werken moet dus ook in dezelfde temperatuur range zitten.
Dit soort magnetostrictieve metingen zit bv vaak op draaibanken, en daar komt bij grote objecten verwerken zelfs de temperatuur van het te draaienmateriaal bij kijken.

fatbeard

Honourable Member

De omgevingstemperatuur heeft ook invloed op de magnetische 'lineaal'; als de TC van die lineaal en het te verwerken materiaal niet erg ver uit elkaar liggen blijft de nauwkeurigheid behouden...

Je zult als je optisch/radiografisch gaat calibreren wel degelijk de omgevingstemperatuur moeten meenemen: de zaagmachine zet uit en krimpt, die EM-golf niet.
Door een bekende standaardmaat te nemen en die in situ mbv het calibratietoestel na te meten kom je de temperatuur correctiefactor te weten.
Alle andere metingen zullen dan 'automagisch' goed zijn.

Laser afstandsmetingen kunnen direct met de looptijd van de laserpuls gedaan worden, maar ook interferentie-metingen met een AM-gemoduleerde laser zijn mogelijk, dan meet je de fase-verschuiving van het modulerende signaal.
Die tweede mogelijkheid is waarschijnlijk makkelijker te implementeren, omdat je dan niet in de femto-secondes hoeft te meten.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.