3 Vergleich der Abstandssensoren - Elektro Essig

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Position des Maximums[Samplenr.] 3310 3260 3210 3160 3110 3060 31 3 Vergleich der Abstandssensoren Abstandsmessung mit 400kHz-Ultraschallwandler - Auswertung des HF-Signals - Messung LNr 7 Das Zeitfenster der Messung wurde so gewählt, daß nur das erste Echo betrachtet wird. Dies erkennt man schon aus der ermittelten Steigung von m=5,617 µs/mm. Das Streuband wird hier über die ganze Datenbasis zuerst über eine mittlere quadratische Abweichung beschrieben: � i i � Meßpunkt Bestgerade n 1 �� x � x � 49, 99ns (3.5) n i �1 2 Bei der Beschreibung des Streubandes über die mittleren quadratischen Abweichungen der Messwerte von der – von Excel ermittelten – Bestgeraden erhält man also eine Messunsicherheit von ungefähr �t ��50ns Dies entspricht einer Abstandsunsicherheit von etwa �t �3 �x �� 89 , �10 mm ��89 , � m m (3.6) Zieht man die aufwendigere Standardfehlerfunktion STFEHLERYX zur Streubandcharakterisierung heran, so erhält man �x � 11, 04�m STFEHLERYX delta_x = 1.8625 mm delta_y = 10.461 µs Steigung m = 5.617 µs/mm 3327 Trendlinie y = 169.34x - 3256.5 R 2 = 0.9996 Schrittweite:12.5 µm Abtastzeit: 33 ns 3010 3010 37 37.2 37.4 37.6 37.8 38 Abstand[mm] 38.2 38.4 38.6 38.8
32 3 Vergleich der Abstandssensoren 3.2 Einsatz eines LED-Sensors zur Abstandsmessung mittels Triangulationsverfahren 3.2.1 Messaufbau 3.2.2 Messprinzip 30 z-Achse Optoelektronischer Sensor Scanrichtung Positioniereinheit x-Achse Bei der Abstandsmessung mit optoelektronischen Sensoren wird die vom punktförmig ange- strahlten Messobjekt diffus reflektierte Strahlung ausgewertet. Als Strahlungsquelle kommen LASER-Dioden oder LEDs zum Einsatz. LASER-Dioden liefern einen scharf fokussierten Lichtpunkt, wohingegen der unschärfere Lichtpunkt des LED-Sensors vorteilhafter sein kann bei dem Vermessen rauher Oberflächen (vgl. [4]). Es gibt zwei verbreitete Arten der Entfernungsmessung mit optoelektronischen Sensoren. Das eine Messverfahren ermittelt den Abstand über die Intensität des reflektierten Strahles, wohingegen das Triangulationsprinzip den Abstand über die Position des unter einem Winkel ge- streuten Strahlungsanteiles auf einem PSD (Position Sensitive Detector) ermittelt. Nach [8] erhält man als Ausgangssignal des PSD über den Photoeffekt zwei Ströme, wobei man durch Verhält- nisbildung dieser die genaue Position des rückgestreuten Lichtstrahls bestimmen kann. Die Wellenlänge des hier verwendeten LED-Triangulationssensors beträgt 900nm und liegt somit im nicht sichtbaren Infrarotbereich. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des von der Diode emittierten Lichtes beträgt 3*10 8 m/s.
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