光学鼠标可以用于测量低至1-10μm的距离吗?


15

我正在使用步进电机和MXL同步带进行机器运动的家用CNC机器上工作。因为我使用步进器,所以没有关于控制器的实际位置反馈给控制器(即开环)。有时,当我进行切割时,碎片会飞入龙门架的路径并在轨道上产生粘胶,从而导致电机跳过步骤。为了解决这个问题,我正在安装集尘靴和真空吸尘器以保持该区域清洁,但是由于多种原因,这仍然不能解决跳过步骤的问题。

当然,已经有一些解决方案可以为工业市场“闭环”,但是我认为对于家庭自制的爱好者来说,这将超出预算。如果可以使用像光学鼠标传感器那样普遍存在的东西,那对提高DIY机器的鲁棒性(甚至是微不足道的)来说都是一个巨大的福音。如果测量结果足够准确,它也可以用于自校准。

我的机器的占地面积为750x1000mm,所以我需要可以在该距离范围内准确测量的东西。显然,光学鼠标可以用来测量距离(这就是它的设计目的!),但是我需要寻找什么参数才能达到我的测量目标(DPI,CPI,相机分辨率等),精度达到1-10μm,这些测量是否可以重复地精确?

(电机的每一步使机器移动约0.0143mm,因此我认为精度最好为1μm,但这可能要求太多。)

不幸的是,似乎我最好的领导者和Avago(ADNS)传感器中讨论最多的系列已停产。例如,ADNS-9800。他们是否已将该技术出售给另一家公司?是否存在易于获取且具有正确数据表的替代方案?我猜他们已经停产了,因为其他公司已将USB方面集成到传感器模块的芯片中,从而使整个产品的生产成本降低了(而不是需要另一个微控制器来进行SPI / I2C-> USB转换)。

在控制成本的同时,还有更好的方法吗?我认为,这类传感器的目标价格是每个传感器最高30美元。



给定执行1000dpi的光学鼠标。英寸为0.0254m,因此,除以1000将得到25μm。我没有想那么多,也不知道普通的鼠标传感器是否可以在要处理的材料上可靠地工作。Dpi通常位于鼠标的用户手册中,甚至位于包装盒中。
jippie

@ IgnacioVazquez-Abrams我确实在EE.SE上看到另一个Q的链接。即使阅读了一些内容,我仍然还不完全了解它们的工作原理。看来这可能是最好的方法,但是随后我必须建立700-1000mm的轨道才能使传感器越过,这可能具有挑战性。
dext0rb

您可以使用2个或更多PWM驱动器将其构建为块,然后每个驱动器都处理一组特定的空间,以便当其他空间超过一个间隙时,总是有一个可供测量。使其更宽可能会提高分辨率。
Ignacio Vazquez-Abrams

DPI的数字通常应归功于市场部门,而不是其他任何东西(另请参见打印机,扫描仪等)-我还要担心的是,碎片/灰尘四处飞扬,加上振动,这种光学传感器(读取表面)可能有麻烦。我会仔细考虑故障模式-是打滑机械式(皮带打滑齿轮)还是电打滑式(电动机缓慢步进),是否有一个通用的感应/编码/测量装置不会遭受相同的错误?来自eBay中国的cheapo DRO可能值得一看。
约翰·U

Answers:


14

我以前曾尝试过使用从光电鼠标中采集的Avago传感器进行此操作。

没用

分辨率极佳,但准确性却很差。并且校准会随着从材料到传感器的距离而变化。

我安排了一个直径为3英寸的砂轮的测试,传感器读取了砂轮的外部“胎面”。我还通过一个光学中断传感器在砂轮上放了一个标志。每转读取的计数变化了几个十分之一的百分比,远远没有达到足够的加工重复性。

我想您可以结合使用光学鼠标传感器和精确但低分辨率的传感器来填充中间的点。但实际上,我认为其他传感器技术更适合于此。


1
分辨率极佳,但准确性却很差。那就是我害怕听到的。
dext0rb

3
+1只是为了正确地区分分辨率精度
康纳·沃尔夫

6

整洁的想法。我考虑过出于相同目的使用带有特殊圆点的黑Livescribe笔,那么将提供绝对位置,而不是基本光学鼠标所提供的相对位置。我知道这支笔声称具有1µm的精度,但是很难说出精度。我仍然认为这是个好主意;我只是没有去尝试。如果您尝试过,请更新我们。

至于光电鼠标参数,您将需要寻找高DPI。对于1µm的分辨率,您需要超过25,400 DPI。不用说那是相当高的。基本的光学游戏鼠标的DPI可能为2500。同样,这是精度,而不是精度。光电鼠标可能不是要走的路。


关于Livescribe的有趣评论!我的桌子上坐着一个从未使用过的人。继续阅读可能会很有趣。
dext0rb

精度和准确性是相同的。也许您在谈论分辨率与准确性?
johnfound

6
@johnfound不,他们不一样。分辨率和精度可能相同。分辨率和精度是指一个值有多少有效数字,精度是指这些值有多正确。这是非常重要的区别。
塞缪尔

这可能是一个愚蠢的问题,但是我可以使用放大镜来增加DPI吗?也就是说,在2500 DPI传感器上使用10倍放大镜能获得25,000 DPI吗?
dext0rb

如果在大型编码器滚轮上使用鼠标传感器,则DPI可能会有效增加。也就是说,与所讨论的轴的线性行程相比,车轮上计数的点会更高(取决于齿轮/车轮直径)。
塞缪尔

3

如果使用基于导螺杆的系统,则可以将光学编码器放在螺钉的末端。从球形鼠标中获取内脏将为您提供一些高分辨率的编码器以及大多数控制电路。我找不到普通编码器轮的分辨率,但是球在内部起着重要的齿轮传动作用,因此也许可以应用类似的机制。


我的系统现在是MXL皮带驱动的。
dext0rb

那你能把皮带穿过(好,下面)所说的滚珠丝杠吗?
Bryan Boettcher 2013年

糟糕的计划,因为它无法解决诸如反冲之类的任何非线性问题。在桌旁测量,别无其他
Scott Seidman 2013年

球形鼠标编码器的分辨率很低。它们每转有几十个脉冲(有些使用导电刻度),并且没有发生齿轮。球用于在两个正交轴上将线性移动从工作台耦合到编码器轮1:1。如果以模拟方式读取(并生成)正交信号以获取更高的分辨率,则电子设备可能会在正交上使用正弦余弦二次采样。商用光学编码器每转可能有数千条线。
KalleMP 2014年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.