Kann eine optische Maus verwendet werden, um Entfernungen von bis zu 1-10 μm zu messen?

Ich arbeite an einer selbstgebauten CNC-Maschine, die Schrittmotoren und MXL-Zahnriemen für die Maschinenbewegung verwendet. Da ich Stepper verwende, gibt es keine Rückmeldung an die Steuerung über die tatsächliche Position der Maschine (dh im offenen Regelkreis). Manchmal, wenn ich Schnitte mache, fliegen Materialscherben in den Pfad des Portals und gummieren die Spur hinauf, was dazu führt, dass der Motor Schritte überspringt. Um dies zu lösen, installiere ich einen Staubschuh und einen Staubsauger, um den Bereich sauber zu halten, aber dies spricht immer noch nicht das Problem des Überspringens von Schritten aus einer Reihe von verschiedenen Gründen an.

Natürlich gibt es bereits Lösungen, die für den Industriemarkt "den Kreis schließen", aber ich denke, sie wären für den Homebrew-Hobbyisten nicht mehr im Budget. Wenn etwas verwendet werden könnte, das so allgegenwärtig ist wie ein optischer Maussensor, wäre dies ein großer Segen für die Verbesserung der Robustheit von Heimwerkermaschinen, wenn auch nur am Rande. Es kann auch zur Selbstkalibrierung verwendet werden, wenn die Messungen genau genug sind.

Die Grundfläche meiner Maschine beträgt 750 x 1000 mm, daher benötige ich etwas, das über diese Distanz genau messen kann. Natürlich kann die optische Maus verwendet werden, um Entfernungen zu messen (das ist genau das, wofür sie entwickelt wurde!), Aber nach welchen Parametern sollte ich suchen, um mein Ziel (DPI, CPI, Kameraauflösung usw.) bei einer Messgenauigkeit von zu erreichen 1-10μm und wären diese Messungen wiederholgenau?

(Jeder Schritt des Motors bewegt die Maschine um 0,0143 mm. Ich schätze, eine Präzision von 1 μm wäre vorzuziehen, aber das könnte zu viel verlangen.)

Leider scheinen mein bester Lead und die am meisten diskutierte Familie von Sensoren von Avago (ADNS) eingestellt zu sein. Zum Beispiel das ADNS-9800 . Haben sie die Technologie an ein anderes Unternehmen verkauft? Gibt es eine Alternative, die einfach zu beschaffen ist und über geeignete Datenblätter verfügt? Ich vermute, sie wurden eingestellt, weil andere Unternehmen den USB-Aspekt in den Chip des Sensormoduls integriert haben, wodurch die Herstellung des gesamten Produkts billiger wird (anstatt ein weiteres Mikro für die SPI / I2C-> USB-Konvertierung zu benötigen).

Gibt es eine bessere Möglichkeit, um die Kosten unter Kontrolle zu halten? Ich denke, bis zu 30 USD pro Sensor wären ein Ziel für diese Art von Markt.

Ich habe dies bereits mit einem Avago-Sensor aus einer optischen Maus versucht.

Es funktioniert nicht

Die Auflösung ist ausgezeichnet, aber die Genauigkeit ist schrecklich. Die Kalibrierung variiert mit dem Abstand zwischen Material und Sensor.

Ich habe einen Test mit einem Rad mit einem Durchmesser von 3 Zoll und einem Sensor durchgeführt, der die äußere Lauffläche des Rads abliest. Außerdem habe ich eine Flagge auf das Rad gesetzt, die durch einen optischen Unterbrechersensor geführt wurde Zehntel Prozent, bei weitem nicht gut genug für die maschinelle Bearbeitung.

Ich vermute, Sie könnten den optischen Maussensor in Kombination mit einem genauen, aber niedrig auflösenden Sensor verwenden, um die Zwischenpunkte aufzufüllen. Aber ich denke wirklich, dass andere Sensortechnologien besser dafür geeignet sind.

Gute Idee. Ich überlegte, einen gehackten Livescribe-Stift mit speziellen Punktschienen für den gleichen Zweck zu verwenden. Dann würde ein absoluter Standort angegeben und nicht der relative Standort, den eine einfache optische Maus liefern würde. Ich weiß, dass der Stift eine Genauigkeit von 1 µm vorgibt, aber die Genauigkeit ist schwer zu sagen. Ich halte das immer noch für eine gute Idee; Ich bin einfach nicht dazu gekommen, es zu versuchen. Wenn Sie es versuchen, aktualisieren Sie uns bitte.

Bei den Parametern für optische Mäuse sollten Sie nach hohen DPI-Werten suchen. In Ihrem Fall für 1µm Auflösung möchten Sie mehr als 25.400 DPI. Das ist natürlich ziemlich hoch. Eine einfache optische Gaming-Maus hat möglicherweise eine DPI von 2.500. Wiederum ist das Präzision, nicht Genauigkeit. Optische Mäuse sind wahrscheinlich nicht der richtige Weg.

Wenn Sie ein System auf der Basis von Leitspindeln verwenden, können Sie die Enden der Schrauben mit optischen Encodern versehen. Wenn Sie die Eingeweide einer Ballmaus ernten, erhalten Sie einige hochauflösende Encoder und den größten Teil der Steuerschaltkreise. Ich kann die Auflösung eines herkömmlichen Encoder-Rads nicht finden, aber die Kugel wirkt intern wie ein wichtiger Zahnradsatz, sodass möglicherweise ein ähnlicher Mechanismus angewendet werden kann.