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Thema: optischer Sensor und Temperatur Messsystem

  1. #1
    Naomi
    Gast

    optischer Sensor und Temperatur Messsystem

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    Hallo zusammen,

    ich habe zwei Fragen an euch und hoffe ihr könnt mir hierbei weiterhelfen? Recherchen und bisherige Anfragen bei Herstellern waren bisher leider erfolglos.

    1. Ich brauche einen optischen Sensor und eine zugehörige Software um an einer Innenwand einer Bohrung eine seitliche Bohrung zu detektieren, d.h. die Position soll erfasst werden. Es wird ein Bolzen in eine Bohrung mit einem Roboter gefügt, sodass die Winkelposition erforderlich ist.

    Randbedingungen:
    - optischer Sensor der etwa 500°C aushält
    - optischer Sensor der klein ist -> die Bohrungen sind 16 bis 45 mm groß
    - Schnittstelle zu einem Roboter soll vorhanden sein

    2. Ich benötige eine Temperatur Messsystem um sehr niedrige und sehr hohe Temperaturen messen zu können.
    Beim ersten Fall soll die Temperatur von einem Bauteil, welches sich in einem Stickstoff befindet, erfasst werden. (Temperatur von minus 195°C)

    Randbedingungen:
    - es sollte ein berührungslose Messung durchgeführt werden (Infrarot Messung z.B?)
    - Das heißt es sollte durch ein Fluid gemessen werden.
    - Bauteil ist aus Stahl
    - Schnittstelle zum Roboter

    Beim zweiten Fall soll die Temperatur von einem Bauteil gemessen werden, dass auf dem Tisch positioniert ist. (Temperatur von 485°C)

    Randbedingungen:
    - es sollte ein berührungslose Messung durchgeführt werden (Infrarot Messung z.B?)
    - Bauteil ist aus Stahl
    - Schnittstelle zum Roboter

    Vielen Dank jetzt schon mal für jegliche Anmerkungen und Ideen!

    Liebe Grüße,
    Naomi

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo,

    ich denke die ersten beiden Fälle werden teuer. Wohlmöglich werden das Sonderanfertigungen.

    Zu 1: Die Firma Keyence hat optische Sensoren mit Lichtleitern. Nicht der Sensor, aber die Lichtleiter vorne dran, halten 350 Grad aus. Sowas muss jemand für 500 Grad bauen.

    Zu 2a: Braucht eventuell einen Infrarotsensor, der selbst Stickstoffgekühlt ist.

    2b ist einfach
    http://www.micro-epsilon.de/temperat...ors/index.html

  3. #3
    Naomi
    Gast

    optischer Sensor und Temperatur Messsystem

    Hallo Mtx,

    vielen Dank schon mal für deine Antwort!
    Ich weiß bzw. ich befürchte ebenfalls das Sonderlösungen entwickelt werden müssen.
    Allerdings findet man hierzu keine Hersteller, die das anbieten... Hast du vllt eine Idee, an wen man sich da wenden könnte?

    Gruß,
    Naomi

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Also bei Punkt 1 bin ich wirklich überfragt.

    Aber die bereits genannte Firma Micro Epsilon bietet ja auch Abstandssensoren an. Ich würde einfach mal alle drei Punkte anfragen. Zumindest zu der Kältegeschichte wird ein Hersteller von Infrarotkameras wissen, was man da brauchen würde.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Naomi,
    Zitat Zitat von Naomi Beitrag anzeigen
    1. Ich brauche einen optischen Sensor und eine zugehörige Software um an einer Innenwand einer Bohrung eine seitliche Bohrung zu detektieren, d.h. die Position soll erfasst werden. Es wird ein Bolzen in eine Bohrung mit einem Roboter gefügt, sodass die Winkelposition erforderlich ist.

    Randbedingungen:
    - optischer Sensor der etwa 500°C aushält
    - optischer Sensor der klein ist -> die Bohrungen sind 16 bis 45 mm groß
    - Schnittstelle zu einem Roboter soll vorhanden sein
    Naja, ganz fertig wirst du das nicht bekommen.

    Aber was spricht gegen einen 45°-Spiegel, welcher in die Bohrung eingeführt wird und einer Laser-Lichtschranke?
    Dann könnte man die ganze Elektronik weit weg vom heissen Bauteil platzieren.

    Man wird aber einiges an Aufwand zu Kühlung aufwenden müssen, Schon die Strahlungswärme ist da erheblich.
    Allerdings schreibst du nicht zu diesen Bedingungen.
    Hat nur das Bauteil 500°C oder die ganze Umgebung, weil z.B. in einem Ofen gemessen werden muss?

    Fragen über Fragen

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  6. #6
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    Hm, 500°C, -196°C der Bolzen soll wohl durch einschrumpfen kaltverschweißt werden.

    Wenn das Bauteil mit der Bohrung auf 500°C vorgewärmt wird, muß nicht unbedingt der optische Sensor 500°C aushalten sondern nur seine Optik die in die Bohrung muß.
    Da würde ich eine Faseroptik nach dem Prinzip des Endoskops vorschlagen.
    Um optische Verzerrungen durch die Temperatur zu vermeiden, wird das Glas wohl schon nicht ganz billig.
    Ich kenn da jetzt nur Zerodur, was eine Glaskeramik ist die aus einem Glas mit positivem und einem mit negativem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht.
    Wird halt für Messtische und Glasendmaße benutzt.
    Ob es das für Faseroptiken gibt, müsste man mal bei Schott nachfragen.
    Da die ein ziemlicher Glasspezialist sind, würde ich da und bei Zeiss mal nachfragen.
    Bei berührungsloser Temperaturmessung im Bereich von -196°C, kann man sagen "klar das Geht" ist nur verdammt teuer.
    Die Hintergrundstrahlung des Universums hat man ja auch durch Wärmeunterschiede festgestellt.
    Und da ist die Temperatur 2,725K.
    Bei flüssigem Stickstoff sind es immerhin 77,15K (-196°C)

    Wenn das Bauteil in in den flüssigen Stickstoff eingetaucht wird, muß man aber nicht dessen Temperatur messen.
    Wenn es aufhört zu blubbern, hat es die -196°C erreicht, denn dann verdampft kein Stickstoff mehr.
    Solange dich der Stickstoff nicht in einem Druckgefäs befindet, wird die Temperatur auch nicht großartig tiefer gehen. Da die Umgebung ja deutlich wärmer ist.

  7. #7
    Naomi
    Gast

    optischer Sensor und Temperatur Messsystem

    Hallo Peter,

    danke schon mal für deine Antwort!

    - Zum einen wird ein Bauteil, das zu Beginn eine Temperatur von etwa 20°C aufweist auf diese besagten -196°C abgekühlt. (mit Stickstoff)
    Die Bauteile befinden sich in einem einfachen Behälter. Hier wird der Stickstoff dazu geschüttet.

    - Zum anderen wird ein Bauteil, dass ebenfalls eine Temperatur von 20°C zunächst aufweist auf 485°C erwärmt. Dieses Bauteil weist eine Eigenheizung auf und befindet sich definiert gelagert auf einem einfachen Tisch.

    Es sind zwei parallel laufenden Prozesse.
    Nach dem die Temperaturen erreicht sind, wird das abgekühlte Bauteil in die heiße Bohrung gefügt. (Press Sitz zwischen Bolzen und Bohrung)
    Die Prozesse laufen in einem "normalen" Raum statt (Umgebungstemperatur). Es wirken keinen besonderen Umweltbedingungen.


    Wie genau soll das mit dem 45°C Spiegel funktionieren und der Lichtschranke?
    Danke.

    Gruß,
    Naomi

    - - - Aktualisiert - - -

    Hallo i_make_it,

    vielen Dank für deine Antwort!

    Bezüglich deiner Aussage zur Messung der -196°C hast du genau den Ansatz genannt, der bereits jetzt verwendet wird.
    Die optische Betrachtung "Blubbern" des Stickstoffs ist tatsächlich eine Möglichkeit zu sagen, wann das Bauteil diese -196°C erreicht hat.

    Allerdings soll zum Roboter eine Schnittstelle bzw. ein Signal abgegeben werden, dass diese Temperatur erreicht ist. Zudem ist die optische Erfassung nicht wirklich genau und basierend auf das subjektive Empfinden...

    Danke für die genannten Hersteller, dass werde ich definitiv mal dort versuchen.

    Gruß,
    Naomi

  8. #8
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    ich plauder mal ausm Nähkästchen unserer Produktionsstraße
    das abwiegen von Vergußmasse mittels Waage ist aufwändig und bei teils unvermeidbaren Tropfresten auf der Waage müsste jedes mal die Waage neu Tariert/gereinigt werden, zumal man das Nachlaufen mit einrechnen muss

    Es ist billiger und einfacher nach Zeit zu vergießen wenn der Durchfluß einigermaßen konstant ist, ist auch die Schätzung nach Zeit relativ konstant!

    Beim abkühlen des Bolzen gelten auch immer die gleichen physikalischen Gesetze, der Stickstoff im flüssigen Zustand hat eine quasi konstante Temperatur und auch der Bolzen hat eine definierte Temperatur beim einlegen, daraus ergibt sich einer fast immer gleiche Abkühlzeit die einmal ermittelt und dann einprogrammiert wird. Das aufheizen ist einfacher zu messen, zumal man bedenken sollte, dass feutche Luft mehr Wärme aus dem aufgeheizten Bauteil ziehen kann als Trockene, da lohnt sich ein messen also!
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  9. #9
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    Hallo Naomi

    Die Frage ist, wieso man das kompliziert machen muss?

    Das Loch könnte man bei Raumtemperatur vermessen, wenn das Werkstück während des Aufheizens nicht verlagert wird.
    Zudem hat man dann auch keine Probleme mit dem Hitze-Flimmern, welches bei 500°C die Messung stört.

    Die Temperatur im flüssigen Stickstoff geht als "Blubbermessung" der Oberfläche.
    Ein schräg auftreffender Lichtstrahl wird normal reflektiert, wenn die Oberfläche ruhig ist. So lange es blubbert wird er in alle Richtungen abgelenkt.
    Misst man die Zeit in welcher der Lichtstrahl auf einen Sensor trifft und diejenige in welcher er daneben liegt, hat man ein Mass für den Blubberindex.
    Das kann man Problemlos mit normaler Technik bei Raumtemperatur umsetzen.

    Wie genau soll das mit dem 45°C Spiegel funktionieren und der Lichtschranke?
    Es gibt optische Sensoren, welche Abstände messen können.
    Nun willst du nicht die Tiefe der Bohrung, sondern die Position der Querbohrung finden.
    Mit einem 45°-Spiegel in der Bohrung, kannst du die Bohrwand betrachten.
    Den Spiegel mach man dann verfahrbar mit Positionsbestimmung. Wenn man den Spiegel auch noch drehbar lagert kann man die ganze Bohrwandung abtasten.
    Hitzefest muss dann nur der Spiegel und die Aufhängung im Bohrloch sein. Alles andere kann man Ausserhalb anordnen.
    Wobei der "Spiegel" auch aus einem Glasstab, welcher vorne im 45°-Winkel abgeschnitten und an der seitlichen Austrittsfläche flach ist, bestehen kann.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  10. #10
    Naomi
    Gast

    optischer Sensor und Temperatur Messsystem

    Hallo Ceos,

    danke dir für die Antwort!

    Ja, die Berechnung der Abkühlzeit ist eine Alternative die ich eh in Betracht ziehen würde. Ist meiner Meinung nach auch die einfachste und kostengünstigste Lösung.
    Ich wollte mich nur mal informieren bzw. recherchieren ob eine kommerzielle Lösung vorhanden ist auf dem Markt.
    Dann decken sich meine bisherigen Recherchen mit den Kommentaren hier im Forum!

    Gruß,
    Nhi

    - - - Aktualisiert - - -

    Hallo Peter,

    ja da hast du recht wie schon ceos, dass man das unnötig verkomplizieren kann.
    Das mit dem Blubberindex ist auch keine schlechte Anmerkung. Einfach und günstig.

    Das andere muss ich mir mal durch den Kopf gehen lassen.

    Danke dir!

    Gruß,
    Naomi

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