Sensores de distância com precisão de 1 mm?

Estou fazendo um dispositivo para medições. Gostaria de medir a distância com precisão de 1 mm. O alcance pode ser de 2 a 15 cm. Eu olhei para os sensores de proximidade, mas as leituras exibidas por esses sensores não são constantes.

Desejo medir a espessura da chapa (aço carbono). Os dois sensores serão montados em uma estrutura. Os sensores me darão a distância da superfície do sensor. Então eu vou calcular a espessura da placa.

Quais são os tipos possíveis de sensores de baixo custo que posso usar?

Respondendo à pergunta:

Quais são os tipos possíveis de sensores de baixo custo que posso usar?

Existem vários tipos de sensores que podem fornecer precisão no nível de milímetros. "Baixo custo" é um termo muito relativo, portanto, você precisará fazer algumas compras com base no seu orçamento específico.

Sensores ópticos

Incluídos aqui estão aqueles do tipo que você listou, embora seja um sensor muito barato, que significa mais para fornecer um "sim, algo está na minha frente, algo bem distante". Existem também sistemas de sensores a laser que podem fornecer precisão no nível de milímetros.

Sensores ultra-sônicos

A maioria dos sensores ultrassônicos tem precisão relativamente baixa; na faixa de 25,4 mm. Mas alguns sensores de ponta superior têm precisão abaixo do milímetro. Alguns são unidades independentes com alta precisão.

Sensores de corrente de Foucault

Essas medidas induzem correntes parasitas e fornecem uma precisão incrível .

Medição mecânica

Pode estar implícito no seu diagrama, mas não está especificado. Os compassos de calibre são uma escolha óbvia para medir a espessura. Para uma abordagem semi-automatizada, você também pode usar sensores de deslocamento linear.

Várias soluções são possíveis, dependendo de suas necessidades exatas.

Sistema de contato

Este é provavelmente o sistema mais óbvio, consistindo em 1 ou 2 braços de alavanca que são desviados pela placa. Medindo a deflexão, o tamanho pode ser determinado. A principal desvantagem disso é que é um sistema de contato que pode ser um problema, dependendo da sua configuração.

Sistema de vídeo

Outra alternativa que seria simples de implementar é um sistema de vídeo. Monte uma câmera acima da amostra e imagine a placa à medida que ela passa. Calibrando a câmera antes da mão ou montando uma escala de linha abaixo da placa, o tamanho pode ser determinado. A resolução dependerá da resolução da câmera e da escala, embora eu ache que 1 mm não deve ser difícil de alcançar. Provavelmente é isso que eu faria se você não quisesse um sistema de contato.

Telêmetro a laser

Isso pode ser possível dependendo do que você considera de baixo custo. A maioria dos sistemas é baseada no tempo de voo, o que limita a resolução a ~ 1 mm. Além disso, a maioria dos sistemas baratos que eu vi têm um alcance mínimo de pelo menos 5 cm, o que pode ser muito grande para você.

Interferômetro

Também pode ser possível. No entanto, os métodos simples de contagem de franjas têm dificuldades ao medir as etapas, portanto, provavelmente não serão adequados para medir uma placa (a menos que seja infinita). Os métodos de varredura de frequência são possíveis, mas provavelmente não caem sob baixo custo, a velocidade da medição também pode ser um problema, dependendo do comprimento da amostra e da taxa de transferência necessária.

Você não declarou se deseja obter leituras do sensor em um computador ou não. Além disso, não está claro com que frequência você precisa executar esta tarefa e quanto tempo de configuração é permitido por medição.

Se você deseja fazer alguma inspeção de qualidade (se a placa metálica está dentro dos limites de tolerância), convém considerar o processamento de imagem simples ou avançado. para um processamento simples de imagens, tire uma foto pela vista frontal e meça a distância entre uma extremidade da placa de metal e a outra extremidade ou coloque um papel de medição atrás da placa de metal e tire ou observe a imagem para medição. Se você tem um operador humano, isso provavelmente seria uma maneira simples, apenas o requisito de precisão pode ser perdido, dependendo da configuração, é claro.

Sensores de proximidade e outros tipos de sensores podem ser afetados pelo movimento da placa de metal. Tem certeza de que ela não está se movendo?

Se você tiver certeza da qualidade do alinhamento (que duas superfícies são paralelas), empurre a placa para um lado e use um micrômetro comum ou outro dispositivo de medição.

A [MaxBotix HRLV MaxSonar-EZ][1]linha (estou olhando para o EZ4) afirma ter uma saída analógica muito estável com precisão de 1 mm e possui alguma documentação de teste de suporte para suas reivindicações. Cerca de US $ 40 / sensor. Eu gostaria da versão I2C, a fim de eliminar as estranhezas analógicas nos circuitos como um fator, mas até agora as versões I2C têm apenas 1CM de precisão.

O RFD77402 (Qwiic) usa um módulo VCSEL (Laser Emissor de Superfície da Cavidade Vertical) infravermelho para medir a quantidade de tempo necessária para ricochetear em um alvo. Isso permite leituras milimétricas de baixo custo até dois metros.

SparkFun oferece um breakout board por 15 USD.

Estava procurando outras soluções à distância, e me deparei com essa pergunta.

Um sensor que eu achei que funciona bem é o Sharp GP2Y0E02B (versão digital) (a versão mais recente é o GP2Y0E03). Configurando-o como um sensor I2C, usando um Arduino, consegui obter uma resolução submilimétrica (0,156 mm - o alcance é ~ 630 mm, com resolução de 12 bits).

Quase não acreditei quando li as especificações, então coloquei o sensor em um Bridgeport com um alvo de teste e usei isso como 'verdade básica'. Fora de 50 mm em um teste simples, o erro foi menor que 0,2 mm; com 100 mm, obtive um erro de 0,4 mm.