可以使用光学鼠标测量低至 1-10μm 的距离吗?

电器工程 距离 光学
2022-01-21 13:12:08

我正在研究一台使用步进电机和 MXL 同步带进行机器运动的自制 CNC 机器。因为我使用的是步进器,所以控制器没有关于机器实际位置的反馈(即开环)。有时,当我进行切割时,材料碎片飞入龙门的路径并粘在轨道上,导致电机跳过步骤。为了解决这个问题,我安装了防尘鞋和真空吸尘器以保持区域清洁,但这仍然不能解决由于各种原因而跳过步骤的问题。

当然,已经有一些解决方案可以为工业市场“闭环”,但我认为对于自制爱好者来说,它们会超出预算。如果可以使用像光学鼠标传感器这样无处不在的东西,这对于提高 DIY 机器的鲁棒性来说将是一个巨大的福音,即使只是微不足道的。如果测量足够准确,它也可以用于自校准。

我的机器的占地面积是 750x1000mm,所以我需要可以在那个距离上精确测量的东西。显然,光学鼠标可用于测量距离(这就是它的设计目的!),但我应该寻找哪些参数来满足我的测量目标(DPI、CPI、相机分辨率等),精度为1-10μm,这些测量是否可以重复准确?

(电机的每一步都会使机器移动约 0.01143 毫米,所以我想 1 微米的精度会更好,但这可能要求太多了。)

不幸的是,我最好的领导和最受关注的 Avago (ADNS) 传感器系列似乎已停产。例如,ADNS-9800他们是否将技术卖给了另一家公司?是否存在易于获取并具有适当数据表的替代方案?我猜他们已经停产了,因为其他公司已经将 USB 方面集成到传感器模块的芯片中,使整个产品的生产成本更低(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,有没有更好的方法来做到这一点?我认为,每个传感器高达 30 美元将是这类市场的目标。

3个回答

我之前曾尝试过,使用从光学鼠标采集的 Avago 传感器。

它不起作用。

分辨率很好,但精度很差。并且校准随材料到传感器的距离而变化。

我安排了一个 3" 直径轮子的测试,传感器读取轮子的外部“胎面”。我还在轮子上放了一个标志,通过一个光断续器传感器。每转读取的计数数变化几百分之十分之一,远没有足够好的可重复性进行加工。

我想您可以将光学鼠标传感器与精确但低分辨率的传感器结合使用来填充中间点。但实际上,我认为其他传感器技术更适合于此。

好主意。我考虑使用带有特殊点轨的黑客Livescribe 笔用于相同目的,然后将提供绝对位置,而不是基本光学鼠标将提供的相对位置。我知道这支笔声称精度为 1µm,但很难说准确度。我仍然认为这是一个好主意;我只是没有时间尝试它。如果您确实尝试过,请更新我们。

至于光电鼠标参数,你会想要寻找高 DPI。对于 1µm 分辨率,您需要超过 25,400 DPI。不用说,这是相当高的。基本的光学游戏鼠标的 DPI 可能为 2,500。同样,这是精确度,而不是准确度。光学鼠标可能不是要走的路。

如果您使用的是基于丝杠的系统,您可以将光学编码器放在丝杠的末端。从球鼠标中获取内脏将为您提供一些高分辨率编码器和大部分控制电路。我找不到普通编码器轮的分辨率,但球在内部充当重要的齿轮系,因此也许可以应用类似的机制。