Genaue Entfernungsmessung mit Ultraschall-Entfernungsmesser

Ich muss die Entfernung zu einem unbekannten Objekt messen, das aus beliebigem Material bestehen kann. Die Lösung sollte kostengünstig sein, daher ging ich davon aus, dass die Verwendung eines HC-SR04- Sensors eine gute Wahl wäre.

Wäre ein solcher Ultraschallsensor in der Lage, die Entfernung zu einem beliebigen Objekt genau zu messen (mit einem maximalen Fehler von 1 cm), ohne zu wissen, aus welchem ​​​​Material dieses Objekt besteht?

Die Entfernung, die ich messen muss, ist ungefähr ein Bereich von 0-0,5 m.

Alternativ könnte ich mich eventuell auch mit der Fähigkeit begnügen, zu erkennen, ob sich beispielsweise ein Objekt zwischen dem Sensor und einer bekannten Hintergrundscheibe befindet. Abstand messen wäre wünschenswert, aber das könnte auch funktionieren.

Kurze Antwort: Wahrscheinlich nicht. Jedes Material, das den Ultraschall absorbiert, oder ein Objekt, das nicht hart, flach und senkrecht zum Sender ist, liefert keine genauen Ergebnisse. Sie könnten einen Infrarot-Näherungssensor in Betracht ziehen , wenn die Reichweite geeignet ist.
"Jedes Material" ist der offensichtliche Killer für diese Idee.
Gibt es einen alternativen kostengünstigen Sensortyp, der für das Projekt besser geeignet wäre? Der Infrarot-Näherungssensor scheint interessant, das Problem ist, dass das Material auch transparent sein könnte. Zum Beispiel durchsichtiges PVC.
@FHannes Ich denke, Sie müssen Ihre Spezifikation verschärfen. Sie haben den erforderlichen Abstandsbereich nicht erwähnt, nur den maximalen Fehler (1 cm). Außerdem ist, wie Andy sagte, jedes Material für einen einzelnen Sensortyp etwas zu viel zu erwarten.
Ich habe die Reichweite der Frage hinzugefügt. Ich glaube, es sollte weniger als 0,5 m entfernt sein.

Antworten (2)

Kurze Antwort:

Wahrscheinlich nicht.

Lange Antwort:

Ultraschallsensoren reagieren sehr empfindlich auf die Form und Oberfläche des Objekts, zu dem der Abstand gemessen wird. Wenn die Oberfläche relativ flach und sehr groß ist (Buch, Wand usw.) und parallel zur Sensoranordnung verläuft, können Sie nach der Kalibrierung und dem Mittelwert aus vielen Messungen einige gute Ergebnisse erzielen. Aber selbst dann kann nicht immer ein Fehler von 1 cm oder weniger auf einer Entfernung von 50 cm erwartet werden. Wenn Ihre Oberfläche außerdem uneben mit Unregelmäßigkeiten von etwa +-1 cm ist, wird ein zusätzlicher Fehler eingeführt. Aus meiner Erfahrung werden Sie es schwer haben, ein System dieser Präzision kostengünstig mit Ultraschall zu realisieren. Mein Rat wäre, die Erwartungen an die Präzision des Systems zu senken. Sie können auch einige billige Infrarotsensoren ausprobieren, die können unter Umständen genauer sein.

Ein allgemeiner Hinweis ist, dass das Objekt, zu dem Sie die Entfernung messen möchten, einen angemessenen Bereich haben sollte, der dem Sensor ausgesetzt ist. Bei einem Abstand von 50 cm mit einem billigen Sensor sprechen wir von mindestens 5-10 cm oder mehr, um einen vernünftigen Messwert zu erhalten.

Wie wäre es mit meiner Alternative. Wäre das mit vertretbarem Aufwand realisierbar? Zum Beispiel eine Low-Power-Laserdiode + Lichtsensor, um zu erkennen, ob sich ein Objekt zwischen den beiden befindet?
Ein Objekt zu erkennen ist eine viel einfachere Aufgabe. Sie müssen nur nach einer Abweichung in Ihren Messdaten suchen. Dafür sind billige Ultraschall-/IR- oder andere Methoden in Ordnung, vorausgesetzt, Ihr Objekt ist dicker als ein paar Zentimeter. Laseraufbau ist natürlich auch möglich. Alles in allem hängt dies vollständig davon ab, wo die Sensoren platziert werden können, wie das Objekt aussieht und möglicherweise von einigen anderen Faktoren, die durch die Umgebung eingebracht werden.
Das Umschalten auf die Methode ändert das Setup geringfügig. Im Wesentlichen muss ich immer noch die Entfernung zum Objekt messen, aber ich kann die Genauigkeitsbeschränkungen lockern. Ich denke also, ich kann an 2-3 Stellen eher von der Seite als von vorne abtasten, um zu sehen, ob das Objekt an diesen Stellen vorhanden ist. Ich weiß immer, wo das Objekt beginnt, und wenn ich das weiß, kann mir eine solche Methode vielleicht eine grobe Einschätzung geben, wo es endet. Das einzige Problem ist herauszufinden, welche Art von Sensoren verwendet werden sollen. Es sollte kostengünstig sein. Aber ich brauche mehrere, also ist die Verwendung der Diode / des Lichts möglicherweise billiger als Alternativen?
Eine schnelle Google-Suche ergab sehr gemischte Ergebnisse in Bezug auf den Preis von Laserdioden. Der Systempreis hängt jedoch weiterhin davon ab, welchen Controller Sie verwenden möchten, und von vielen anderen Dingen. Wie viele Systeme Sie benötigen, Qualität, Arbeitsbedingungen und so weiter. Ich würde sagen, dass Sie beim Kauf des Dioden-Setups wahrscheinlich nicht viel Geld sparen werden, wenn Sie ein System herstellen. Da ich nicht viel über Ihr Setup weiß, würde ich sagen, gehen Sie für IR.

Die Verwendung mehrerer Ultraschallsensoren könnte die Fehlerraten minimieren und kompensieren, indem Messungen aus verschiedenen Winkeln in Bezug auf die Oberfläche des Objekts vorgenommen werden. Insgesamt wird es besser sein als ein einzelner Sensor. Und was Ihre alternative Lösung betrifft, so ist es definitiv einfacher, Ergebnisse zu erzielen, da Reflexionen vom Hintergrund mit fester senkrechter Position stammen. Wenn Sie ein Objekt dazwischen platzieren, nimmt die Intensität der Reflexion ab, und das ist leicht zu erkennen, es sei denn, der Hintergrund ist nicht sehr groß im Vergleich zum Objekt

Die Winkel, in denen ich Messungen vornehmen kann, wenn ich mit dem ursprünglichen Plan gehe, wären ziemlich begrenzt, da die Hardware möglicherweise auf eine kleine Box in einer einzelnen Ebene beschränkt werden müsste. Aber die Verwendung mehrerer Sensoren könnte tatsächlich meine Chancen verbessern, einen genauen Messwert zu erhalten. Im schlimmsten Fall kann es etwas daneben liegen, aber eine grobe Entfernungsschätzung ist auf jeden Fall erforderlich. Diese Idee könnte einige Experimente rechtfertigen. Aber ich muss prüfen, ob ich mehrere Sensoren herumliegen habe.
Genaue Entfernungsmessung mit Ultraschall-Entfernungsmesser
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