Messen Sie den Durchmesser einer Kugel mit Arduino

Ich versuche, ein Handgerät zu entwerfen, mit dem das Gewicht und die Größe einer Frucht (Orange/Apfel) gemessen werden können.
Für das Gewicht kann ich eine Wägezelle verwenden, bin mir aber nicht sicher, wie ich den Durchmesser messen soll.

Was ich im Moment denke, ist eine Kegelform. Je größer die Orange, desto weiter ist sie vom Ende des Kegels entfernt. Was ich messen kann, ist der Abstand vom Ende des Kegels zur Orange oder indem ich den Abstand vom Ende des Kegels bis zu der Stelle messe, an der die Orange die Wand berührt.

Für den ersten könnte ich eine Art Widerstandsstab verwenden, den die Orange herausdrückt, und dann den Widerstand messen.
Für den zweiten könnte ich einen Touch-Bar-Sensor verwenden.

Irgendwelche Ideen, welche Art von Elementen ich für beide Lösungen verwenden kann?
Kann sich jemand eine bessere Möglichkeit vorstellen, den Durchmesser einer Orange unterwegs mit Arduino zu messen?

Orange

Ein kleiner Hintergrund: Die Qualität der Orangen in meinen lokalen Geschäften ist nicht sehr gut - Sie bekommen viele ausgetrocknete. Die Idee ist, dass je schwerer die Orange bei gleichem Durchmesser ist, desto besser ist sie (sie enthält mehr Saft). Ich möchte eine Art Hängewaage bauen, die man in der Hand hält und eine Orange hineinlegt – sie wird den Durchmesser einer Orange und ihr Gewicht erfassen und die „Saftigkeit“ der Orange anzeigen. So kann ich die schlechten herausfiltern.

Du bist wirklich penibel mit deinen Orangen! Ist ein Ultraschallsensor wie sparkfun.com/products/13959 geeignet? Reichen +/- 3 mm?
+1 für die clevere mechanische 3D-zu-1D-Messvorverarbeitung
Ich habe vor etwa 15-20 Jahren an einem Gerät gearbeitet, um Obst nach genau dieser Methode zu messen. Verwendet einen Ultraschall-Abstandssensor, der nach oben zum Boden des Kegels zeigt (eigentlich nur 3 Stäbe, um den "Kegel" zu bilden). Kleiner Tipp: Wenn Sie den richtigen Winkel für Ihren Kegel wählen, wird die Mathematik zum Umrechnen von Entfernung in Durchmesser fast trivial.
Ich hasse trockene Orangen! Bitte Massenproduktion auf globaler Ebene. +1.
Den typischen elektrischen Widerstand der orangefarbenen Oberfläche kenne ich nicht, aber mit einem Multimeter kannst du das testen. Ich bin mir fast sicher, dass es nachweisbar sein wird. Dann können Sie konzentrische Halbkreise aus Metall auf die Innenfläche des Kegels legen und erkennen, wo die Orange den Stromkreis schließt. Ein Operationsverstärker kann erforderlich sein, wenn der Widerstand zu hoch ist. Verwenden Sie dann einen analogen Multiplexer, um die Kreise mit nur einem einzigen analogen Arduino-Eingang zu scannen.
mit einer Reihe billiger LDRs an der Seite eines durchsichtigen/durchscheinenden Trichters können Sie einfach nach dem dunkelsten Wert suchen, um den groben "Äquator" zu finden; kein mechanischer Verschleiß oder Neukalibrierung...
Sind Sie sicher, dass dies der richtige Weg ist, um den Wassergehalt zu erhalten? Eine resistive oder kapazitive Zahl könnte nützlich sein, und eine direkte Dichte durch Sonar- oder Radareigenschaften könnte möglich sein. Vermutlich ist weniger Zeit pro Frucht wertvoll, daher ist berührungsloses Arbeiten besser als Sondieren ist besser als Handhaben.
Warum nicht einen Messschieber mit digitaler Anzeige verwenden? Messen Sie einfach den Durchmesser. Du musst sowieso mit der Orange hantieren.
Keine elektronische Antwort, aber die Art und Weise, wie es in der Industrie gemacht wird, besteht darin, einen Satz Ringe mit bekanntem Durchmesser herzustellen und zu sehen, in welchen Ring die Orange passt. (z. B. gordonengraving.co.uk/SizingRings.html ) einfach, aber effizient und effektiv.

Antworten (4)

Sie könnten auch in Betracht ziehen, den Durchmesser mit einem Linearencoder zu messen, was die Präzision und Genauigkeit auf Kosten von ... Kosten erhöhen würde. Oder Sie könnten sogar wie digitale Messschieber vorgehen - ein Mechanismus, der auf der Variation der kapazitiven und messenden Phasenverschiebung von PWM-Signalen basiert (dh wahrscheinlich komplizierter als es sich lohnt).

Aber noch besser, verwenden Sie einen Slide-Pot, der resistiv und kinderleicht zu integrieren ist. Schieberegler sind relativ billig und erfordern nicht unbedingt externe Komponenten - nur das Lesen des Spannungspegels durch den Teiler. Sie müssen nur sicher sein, dass Sie eine Frucht bekommen, die länger ist als die Frucht mit dem größten Durchmesser, die Sie erwarten.

Andererseits entscheiden sich die Hersteller, die Messschieber und lineare Encoder herstellen, für andere Methoden – Kapazität, Induktivität, Hall-Effekt, magnetoresistiv, optisch usw. – um die Präzision (Auflösung) und Genauigkeit zu erhöhen. Ich gehe jedoch davon aus, dass Ihre Anwendung eine solche Genauigkeit nicht erfordert.

In jedem Fall würden Sie die Notwendigkeit eines Kegels vermeiden, der Ihrem tragbaren Gerät viel Volumen verleiht.

das ist eine nette Frage! Ich habe eine Idee, die vielleicht helfen könnte.

Sie können einen Ultraschallsensor verwenden und ihn vor einem Brett platzieren, je nachdem, wie groß es sein soll. Messen Sie den Abstand zwischen der Platine und dem Sensor (serial.print und nehmen Sie dann 5-6 Werte, um einen Durchschnittswert zu erhalten). Legen Sie jetzt ein Objekt ein und subtrahieren Sie diesen Messwert von der anfänglichen Entfernung (zwischen der Platine und dem Sensor). Du hast den DURCHMESSER!

Oder wenn Sie kein Board wollen und ein cool aussehendes Hi-Fi-Ding, das nur den Durchmesser misst, indem Sie es einfach dort platzieren, sollten Sie 2 Sensoren nehmen, sie in einem gewünschten Abstand platzieren und diesen Abstand notieren (nicht Verwenden Sie hier nicht serial.print, verwenden Sie eine Skala / ein Lineal / ein Maßband) und legen Sie jetzt ein Objekt dazwischen. Nehmen Sie beide Messwerte von den Sensoren und addieren Sie sie. Subtrahieren Sie diese vom Gesamtabstand zwischen den Sensoren. SIE HABEN DEN DURCHMESSER! (damit können Sie auch die Größe des gesamten Setups anpassen)

Oder die letzte Methode: Holen Sie sich einen digitalen Messschieber, kleben Sie ein Zahnrad daran und verbinden Sie es mit dem Servo. Bringen Sie es zunächst auf die maximale Entfernung und bringen Sie das Servo so nah wie möglich. googeln Sie jetzt eine Methode, um den Wert aus der Schaltung in den Bremssätteln zu nehmen, und verwenden Sie ihn als Eingabe und zeigen Sie ihn an. SIE HABEN DEN DURCHMESSER! (Ich weiß, das letzte ist Scheiße)

lass mich wissen, ob es bei dir funktioniert hat! Viel Glück!

:)

Leider kann ich nur eine Antwort markieren, aber Ihre Idee, 2 Entfernungen zu verwenden, um den Durchmesser zu erhalten, ist großartig! Vielen Dank!

Ich würde einen IR-Entfernungsmesser mit Ihrem Kegel verwenden, z. B. den Sharp GP2Y0A41SK0F, der einen analogen Ausgang hat und mit einer 5-V-Versorgung arbeitet, sodass er recht einfach anzuschließen ist. Es eignet sich sehr gut zum Messen von Entfernungen in der Nähe von (muss jedoch über 4 cm liegen). Es ist außerdem schnell, kompakt, leicht, stromsparend, zuverlässig und hat keine beweglichen Teile.

Nebenbemerkung: Ein Kegel ist sperrig, vielleicht wäre es tragbarer, nur eine V-Form aus 2 Stangen zu verwenden - obwohl das Wiegen dann schwierig wäre.

Hey, das ist eine gute Frage. Völlig nutzlos in der realen Welt, aber schön für ein Schulkind zu überwinden.

Das Problem bei Ihrem Vorschlag besteht darin, dass das Messen des Gewichts des Saftinhalts allein anhand des Umfangs eine zu große +/- Toleranz ergibt, um sich als wirksam zu erweisen. Wie viele Orangen haben Sie perfekt rund gesehen?

Die einfachste Methode und möglicherweise die genaueste wäre die Wasserverdrängung mit einer Pegelsonde. Bauen Sie Auftriebssicherung ein und kleben Sie das Ganze auf eine Wägezelle. Portabilität mag in der heutigen Gesellschaft eine Belastung sein, dennoch ist sie erreichbar.

Es gibt offensichtlich keine reale Anwendung für ein solches Gerät, ich meine, wenn Sie eine gute Orange nicht von einer schlechten unterscheiden können, indem Sie die Sinne der meisten fähigen Körper verwenden, sollten Sie keine Orangen essen.

Die einfachste Methode für ein Handgerät wäre die Verwendung von Wasserverdrängung? Ich bin mir ziemlich sicher, dass das nicht die einfachste ist, unabhängig von der genauen Anwendung. Er braucht das spezifische Gewicht nicht bis zu vier Genauigkeitsstufen - er braucht nur eine Methode mit der Rückseite des Umschlags, um eine ungefähre Vorstellung zu bekommen. Wie viele Orangen haben Sie gesehen, die nicht kugelförmig genug sind, damit sich seine Methode als ausreichend genau erweist? Er sagte sogar, er habe schon vor Jahren ein ähnliches Gerät gebaut. Sie fahren dann damit fort, das Projekt des OP zu kritisieren, nachdem er ausdrücklich ein reales Bedürfnis angeführt hat, das es katalysiert hat. Einfach wow.
Willkommen bei Stackchange Rick. Bitte entfernen Sie die Probleme mit Absätzen am Anfang und am Ende. Die anderen beiden Absätze sind konstruktiv genug, obwohl Sie einige Ideen hinzufügen könnten, wie die Wasserverdrängung tatsächlich gemessen werden kann.