Höhenabtastung

Hallo,
ich will an einer (bestehenden) Plasmaschneidanlage eine Höhenabtastung anbringen. Die Plasmaschneidanlage ist als Portalroboter ausgeführt.

Die Höhenabtastung soll während dem Schneidvorgang den Abstand zwischen dem zu schneidenden Blech und dem Plasmabrenner messen. So soll eine Kollision vermieden werden und ein Abstand von ca. 5 mm eingehalten werden.

Doch nun meine Frage: Wie kann ich eine solche Höhenabtastung realisieren ? Mit Steuerungen (Simatic S7), usw. kenne ich mich aus, das ist nicht das Problem. Mein Problem ist eher, dass ich nicht genau weiss, welchen Sensor ich für die Abstandsmessung verwenden soll ?

Habt ihr da eine Idee ?


Hier sieht man, wie andere Firmen eine Höhenabtastung realisiert haben:
- http://www.perndorfer.at/img/HA.jpg
- http://www.stm.at/v2/images/komponen..._Abtastung.gif

Der Abstand wird dabei von einem Ring gemessen, der sich um den Brenner / um die Düse befindet. Doch mit welchem Sensor kann ich so etwas selbst realisieren ?


Durch meine bisherigen Nachforschungen habe ich herausgefunden, dass man dazu vermutlich kapazitive Sensoren einsetzt. Doch könnt ihr mir konkret sagen, welchen Sensor / von welchem Hersteller ich dazu am besten verwenden soll ?



Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen,
vielen Dank schon mal in Voraus.


mfg arena



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Hallo Arena,
die Fa. IFM Elektronik bietet Induktive Sensoren an die den Abstand Analog ausgeben. Genauigkeit < 0,1mm. www.ifm.de
3 Sensoren reichen denke ich. Miteinander verrechnen und den Mittelwert ausregeln.
Gruß Hummel

Soweit ich auf den Fotos erkennen kann ist ein Ring um einen Metallstift. Der Ring und der Stift werden warscheinlich als Kondensator benutzt. Wenn sich der Ring auf den Stift zubewegt (wenn er irgendwo gegen fährt) ändert sich die Kapazität.

Zitat:

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Soweit ich auf den Fotos erkennen kann ist ein Ring um einen Metallstift. Der Ring und der Stift werden warscheinlich als Kondensator benutzt. Wenn sich der Ring auf den Stift zubewegt (wenn er irgendwo gegen fährt) ändert sich die Kapazität.

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Ich denke eher, dass es sich um einen mechanischen Tastring handelt, der über einen eigenen Linearantrieb in die Meßstellung abgesenkt werden kann. Beim Wasserstrahlschneiden hat man gerne solche Taster, auch weil man nicht davon ausgehen kann, dass das Schneidgut metallisch ist. Deshalb scheiden induktive und kapazitive Lösungen aus. Gemessen wird meistens nur beim Zustellen vor der Messung, danach wird der Meßring angehoben, damit er nicht zu schnell verschleißt und das Material nicht verkratzt.
Beim Plasmaschneiden kann man - soweit ich weiß - nur Metalle schneiden, eine induktive oder kapazitive Lösung wäre also denkbar. Materialspritzer aus der Schneidfuge könnten ein Problem sein, wenn sie sich am Sensor absetzen. Deshalb ist es vielleicht auch hier sinnvoll nur beim Zustellen zu messen, danach den Sensor in Sicherheit zu bringen. In diesem Fall wäre ein Induktiver Näherungssensor mit Schaltausgang brauchbar.

Hallo,
# Ich denke eher, dass es sich um einen mechanischen Tastring handelt, der über einen eigenen Linearantrieb in die Meßstellung abgesenkt werden kann.
Nein, der Ring wird mit mit einem eigenen Antrieb herabgelassen. Er kommt zusammen mit der Düse (der Schneidvorrichtung) herunter.

# Beim Wasserstrahlschneiden hat man gerne solche Taster, auch weil man nicht davon ausgehen kann, dass das Schneidgut metallisch ist.
# Deshalb scheiden induktive und kapazitive Lösungen aus
Induktive Lösungen scheiden aus, kapazitive Lösungen aber nicht, da sie auch nichtmetallische Werkstoffe erfassen.
Einige Hersteller von Hähenabtastungen schreiben auch, dass es sich bei ihren Produkten um "kapazitive Höhenabtastungen" handelt.

# Gemessen wird meistens nur beim Zustellen vor der Messung, danach wird der Meßring angehoben, damit er nicht zu schnell verschleißt
# und das Material nicht verkratzt.
Bei uns in der Arbeit haben wir auch eine Wasserstrahlschneidanlage (mit einer Höhenabtastung). Die Höhenabtastung misst dabei ständig
den Abstand zwischen dem Ring (vermutlich ein Messingring) und dem zu schneidenden Werkstoff (Stahl, Holz, Glas, ...). Das ganze funktioniert
berührungslos, der Ring setzt also nie auf dem Material auf. Wie du schon gesagt hast würde das Material sonst verkratzen, ...

# Materialspritzer aus der Schneidfuge könnten ein Problem sein
Ja, das stimmt. Wenn die Metallspritzer an den Sensor kommen, dann geht er vermutlich bald kaputt. Hier ist ein (grösseres) Foto einer Höhenabtastung:
- http://www.allfi.ch/doku/Kollisionsschutz_940500.jpg

In diesem Beispiel ist der Kapazitätssensor nicht sichtbar. Er befindet sich vermutlich in der schwarzen Plastikverkleidung. Der Abstand zum
Werkstoff wird dabei (berührungslos) nur über den unteren Ring gemessen.

So will ich es bei mir eigentlich auch machen. Habt ihr eine Idee welchen kapazitiven Sensor ich dazu verwenden kann ?
Die meisten kap. Sensoren die ich im Netz gefunden habe sehen so aus:

- http://www.trenka.co.at/images/produ...sor1_gross.jpg

Das rote vorne ist die aktive Fläche, die den Abstand zum Werkstoff misst. Aber kann ich da irgendwie einen Ring befestigen um den Abstand
über den Ring messen zu können ?

Wie gesagt, mit Sensoren habe ich noch nicht so viel Erfahrung. Ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen.


Danke für eure Hilfe,
mfg arena





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Zitat:

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Habt ihr eine Idee welchen kapazitiven Sensor ich dazu verwenden kann ?

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Platt gesagt jeden der spritzer verträgt, gegen die anfallende Wärmestrahlung resistent ist und der sich vom EM-Feld des Plasmabogens nicht irritiert wird.

Naja, ich habe vor den Sensor vor Spritzern zu schützen (z.B. durch eine Blech-Verkleidung). Der Abstand soll dann nur durch den Ring gemessen werden. Am Ring können sich dann ruhig Spritzer ansetzen. Diese kann man recht einfach entfernen z.B. mit einer Bürste.

Das Problem ist eher, dass ich nicht weiss wie ich den Ring am Sensor befestigen kann, bzw. wenn ich den Ring am Sensor befestige, ob
ich dann irgendwie über den Ring den Abstand messen kann.


mfg arena


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Wie wäre es denn mit einem Ring, der auf dem Material aufliegt? Man könnte ihn mit irgendeinem Material umspannen, sodass er nichts zerkratzt.
Dann wäre die ganze Messung ziemlich einfach: Der Ring bewegt, wenn er sich nach oben oder unten Bewegt, ein Poti, über dass dann der Höhenstand abgelesen wird. Natürlich darf man da nicht vergessen, etwas zu installieren, dass den Ring nach unten drückt, wenn er mal nach oben geschoben wurde (z.b. eine kleine Feder)

Gruß, Yaro

Hallo,
der Ring darf auf keinen Fall auf dem Material aufliegen (auch dann nicht, wenn er keine Kratzer erzeugt).

Es müsste dafür doch einen passenden Sensor geben, oder ?
Oder glaubt ihr, die Hersteller von Höhenabtastungen haben dafür selbst spezielle Sensoren entwickelt ? (Halte ich ehrlich gesagt für eher unwahrscheinlich)


mfg arena


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Moin moin.

Wie währe es mit laser Abstandssensor, der müßte allerdings etwas,
(10...50 mm) vor der Düse aufs Material schauen. Dafür darf der aber
durchaus zum Schutz vor Wäme und Dreck etwas höher plaziert sein.

http://www.lap-laser.com/download/pdf/ATLAS_de.pdf


Gruß Richard

Hallo,
also Laser möchte ich eigentlich nicht verwenden, für meine Zwecke sind sie eher ungeeignet.

Kennt ihr Firmen, die mir einen solchen Sensor herstellen können wie ich ihn benötige ?


Danke,
mfg arena


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Hallo Arena,
warst Du auf der Seite von IFM? Die haben Edelstahl Sensoren für Deinen Zweck. Zugelassen für Schweissroboter. Kannst sie direkt an die Analogkarte von der S7 anschliessen. Kapazitiv scheidet aus da Deine Eisenplatte die 2te Gegenplatte für den Kondensator sind. Da spielt die Masse der Platte eine Rolle.
Gruß Hummel

Hallo,
auf ifm.de war ich. Ich habe dabei diesen Sensor gefunden:
- http://www.ifm.de/ifmde/web/dsfs!KI5087.html
Es ist ein kapazitiver Sensor.

# Kapazitiv scheidet aus da Deine Eisenplatte die 2te Gegenplatte für den
# Kondensator sind.
In der Beschreibung von dem Sensor steht, dass man ihn auch für Metall verwenden kann.

Zitat:
# Nicht nur Metall: Kapazitive Sensoren
# erkennen nahezu alle Materialien, hier
# z.B. den Holzstamm in einem Sägewerk.

Das hört sich so an, als würde er bei Metall auch funktionieren.
Oder habe ich das falsch verstanden (Bin kein Experte auf diesem Gebiet).


Jetzt noch die wichtigste Frage:
Kann ich an einem solchen Sensor einen Ring befestigen, und mit diesem dann den Abstand zwischen Ring und Werkstoff messen ?


Danke für eure Hilfe,
mfg arena




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Zitat:

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Kann ich an einem solchen Sensor einen Ring befestigen, und mit diesem dann den Abstand zwischen Ring und Werkstoff messen ?

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Ich vermute der Sensor wird den Ring als "Gegenstand" erkennen. Du wirst dann wohl kein brauchbares Signal erwarten können. Nähere Erfahrungen habe ich aber dazu nicht, vielleicht kann man etwas machen wenn die Ankopplung an den Sensor über einen recht dünnen Draht geht der alleine nicht erkannt wird.
Sonst müsste man eben mehrere kapazitive Sensoren ringförmig um die Düse anordnen.
Alternative Lösungsidee:
Die Ausströmung von Luft aus einer Düse wird behindert, wenn man einen Gegenstand vor die Düse hält. Man könnte den Ring als Ringrohr ausbilden, mit mehreren Austrittsdüsen (Bohrungen) nach unten.
Das Verfahren wäre berührungsfrei und auch durch die vermutlich starken elektromagnetischen Felder in der Nähe des Plasmabogens nicht zu beeinflussen. Ein piezoresistiver Druckmesser ist recht preiswert und kann an geschützter Stelle in der Zuleitung montiert werden. Problematisch könnte der Schutz der Düsen vor Spritzern sein.

Ich habe Wirbelstromsensoren gefunden mit einen Durchmesser von 3mm bzw 4mm und Lasersensoren mit einen super kleinen Messfleck (Fiorma WayCon)

Seite 4 im PDF Wirbelstromsensor
http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/E... Seite 4<br />http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/Laser_Displacement_LAS.pdf

das sind zwei sehr gute Möglihkeiten die Distanz zum Ring zumessen, bei dem Wirbelstromsensor muss der Ring aus Metall sein
Gruß Technorando

Wirbelstromsensor
http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/E...t_Probe_TX.pdf

und Lasersensor
http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/L...cement_LAS.pdf

[-o< Randolf

Zitat:

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Zitat von TechnoRando

Wirbelstromsensor
http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/E...t_Probe_TX.pdf

und Lasersensor
http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/L...cement_LAS.pdf

[-o< Randolf

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Moin moin.

Den (ähnlichen) Laser hatte ich auch schon erwähnt, Laser werden
aber nicht gewünscht weil sie für dieses Projekt nicht brauchbar
erscheinen. Das kann ich nicht beurteilen weil ich noch nie etwas
mit einen Plasmaschneider bearbeitet habe. Ich kann mir aber
vorstellen das der Plasmastrahl ein recht kräftiges Licht aussendet
welches die Sensorik der Lasereinheit stöhren könnte?

Einen Handelsüblichen Capazitiven Näherungsschalter mittels
Ring b.z.w. Rohrstück "verlängern", könnte klappen solange das
/diese "Verlängerung nicht geerdet ist. Das abzutastende Material
sollte dann aber geerdet sein, dann ist de Kapazität der "Verlängerung
erheblich kleiner als die des Messobjektes. Messobjekt + Verlängerung
ergeben dann eine höhere Gesamtkapazität und das (sollte) sich
eigentlich auswerten lassen wenn der Sensor am Ausgang Analog
Werte liefern kann. Man müsste dann halt neu Eichen und die
Eigenkapazität der "Verlängerung" herausrechnen.

Dazu muß halt mal ein Sensor angeschafft werden und etwas
Experimentiert werden, die Dinger bekommt man doch quasie
für "lau"....

Halt Theorie. Ich kenne solche Näherungsschalter nur als NUR
Schalter, z.B. Endschalter bei Torantrieben und dort arbeiten die
recht gut.

Warum so ein Sensor überhaupt "verlängert" werden muss/soll
leuchtet mir auch nicht wirklich ein. Man kann den Sensor selber
ja auch schützen wenn der ohne Elektrische Verbindung in einem
Rohr montiert wird. Wenn die Verfahrgeschwindingkeit bekannt ist
kann der Sensor ja auch xyz cm vor der Schneiddüse das
Material abtasten (einen Laser auch), wann und um welchen Betrag die Schneiddüse dann angehoben/gesenkt werden muß ist eine simple
Berechnung.

Klar, wenn der Verfahrweg x/y gesteuert verläuft wird es komlizierter
aber das Problem währe ja bei allen gewünschten Sensoren gleich.

Da hier anscheinend nicht getestet werden will, währe das Problem
bei den Herstellern von Kapazitven Sensoren besser aufgehoben.
Die wollen/müssen Ihre Produckte verkaufen, die haben das KoffHoff
ihrer Produckte und werden sicherlich Lösungen bieten können oder
halt auch nicht wenn es technisch (so) nicht machbar ist (?).

Gruß Richard

Hallo,
also ein Laser kann nicht verwendet werden, wie du schon sagtest u.a. wegen dem hellen Licht. Es gibt aber auch noch weitere Störfaktoren wie z.B. Rauch, ...

Ich werd mich bei den Herstellern von kapazitiven Sensoren mal erkundigen. Vielleicht haben die ja was passendes für mich.

Ansonsten muss ich mir einen kapazitiven Sensor kaufen und damit ein wenig rumexperimentieren. Die Dinger sind übrigens gar nicht so billig. Ein Sensor kostet ca. 80 - 130 Euro.


Danke erstmal für eure Antworten
mfg arena



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Moin moin.

OK, an den Rauch habe ich jetzt nicht gedacht, keine Plasmaschneider
Erfahrung halt. In wie weit Rauch beeinträchtigt (?), ich kenne für Gelände-
Sicherung IR Bewegungsmelder mit rund 180m Reichweite welche auch
bei sterken Nebel sauber Arbeiten. Auf Laserbasis gibt es so etwas auch,
habe ich aber noch nicht mit gearbeitet, also keine Erfahrung damit.

Ich habe eben mal kurz bei meinen mir bekannten Anbietern geschaut,
konnte aber halt nur NäherungsSchalter finden. Die haben keinen
Analogausgang und schalten halt bei einen bestimmten Abstand. :-(

Dabei bin ich aber auf Sensoren "für schwierige Bedingungen" gestoßen,
leider ist mein Englisch zu schlecht um aus den Datenblatt herauszulesen
ob das etwas für Deine Anwendung ist.

https://www.distrelec.com/distrelec/datasheets.nsf/WebAttachments/CEC22C01AE5839A7C12571DB004EED8E/$File/241033_e.pdf

Schauen kannst Du ja einfach einmal, kostet ja NIX. :-)

Ich habe noch einen Sensor (US) gefunden der für die hier lesenden
Roboterbauer erschwinglich und recht interessiant sein könnten.
Reichweite immerhin so 10 m mit einer Auflösung +/- 3 mm. Für Dich
dürfte das aber zu uingenau sein.

Ach ja, noch einmal zum Thema Rauchbildung. Den Rauch könnte man
auch absaugen (aufwändig/Teuer) oder einfach im Meßbunktbereich
mittels (geringen) Druckluft verteilen. Die Lichtquelle Plasmastrahl
b.z.w. Wärmestrahlung mechanisch auf ein Minnimum reduziert werden.
Dieses "Schutzrohr/ möglicherweide auch 4 Kant Rohr kann auch
gleichzeitig als Austrittsöffnung eines Luftstromes dienen der den Rauch
beiseite "Bläst" und gleichzeitig den Sensor Kühlt.

Kling etwas aufwändig, aber wenn es klappt, hat man eine
Abstandsregelung in µm Bereich und erst einmal aufgebaut, getestet
und hoffendlich für Brauchbar Beschieden...ist das dann sein Geld
wert. Insbesonders dann wenn sich das weiter verkaufen läßt!

Sorry wenn ich immer auf die Laserabstandsmessung herumhacke,
mir gefällt diese Art halt gut, alleine schon die damit mögliche Genauigkeit.

Mir gefällt Dein Projekt weil es ein reales Projekt in der Fertigung ist.
Aber auch da muß bei "Neuem" mal etwas Hirn + Geld Einsatz +
geht nicht gibt es nicht, eingestezt werden. :-) Ansonsten währe das
Leben doch Kotzlangweilig :-)

Gruß Richard

Hallo,
danke für die Antwort. Ich glaube aber, dass der Link nicht funktioniert. Habs 2x versucht zu öffnen und immer eine Fehlermeldung bekommen.

# Aber auch da muß bei "Neuem" mal etwas Hirn + Geld Einsatz +
# geht nicht gibt es nicht, eingestezt werden. Ansonsten währe das
# Leben doch Kotzlangweilig
Ja, das stimmt wohl. Nur ist es so, dass das bauen von Maschinen (z.B. Plasmaschneidanlage, Industrie-Roboter, ...) sehr viel Geld kostet. Und reich bin ich leider (noch) nicht. Ich hoffe aber, dass sich das irgendwan mal ändern wird :-).


Danke,
mfg arena


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Zitat:

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Zitat von arena

Hallo,
danke für die Antwort. Ich glaube aber, dass der Link nicht funktioniert. Habs 2x versucht zu öffnen und immer eine Fehlermeldung bekommen.

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Moin moin.

Versuche einmal http://www.distrelec.de und dann nach Stichwort
Abstandssensoren suchen.

Gruß Richard

Hallo arena,

warum lässt Du nicht einfach einen Schlitten mit drei Kugelrollern auf dem Blech fahren.
So machen wir das, da die Kap. Abtastung so viele Störungen verursacht und dabei die Schneiddüsen jedesmal abfackeln.
Ich bräuchte eine E-Mail Adresse, dann könnte ich ein paar Fotos schicken.
Anleitung zum Bau bei Interesse.
Grüße

BinAlf

Du könntest die Fotos auch hier posten (nicht zu große Fotos)

Fotos vom Plasma[/url]

hier noch eines

hier noch eines

Hallo,
die Abtastung sollte wenn möglich berührungslos sein. Ich bin da immer noch am rumexperimentieren wie ich es am besten machen kann.

Wie funktioniert das bei dir genau ?

Bei welcher Firma arbeitest du ?


Danke,
mfg arena


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Hallo Arena,

als erstes möchte ich gerne wissen was Du schneiden willst.
Blechdicke Mild Steel , Stainless oder was auch immer.
Das nächste ist, was für einen Plasma habt ihr, und mit was für Gasmischungen ihr schneidet.
Das wichtigste ist aber warum berührungslos?
Ich arbeite bei Bull-Steel LLC in Abu Dhabi UAE und wir schneiden hauptsächlich Wald und Wiesen Stahl für unsere Metallfirma.
Mit unserer Messer C/W Cortina haben wir bisher immer die betsen Ergebnisse erzielt, nur das Abtastsystem hat schon immer ne Macke gehabt.
Andere Firmen sagen dasselbe, da der Lichtbogen und die dadurch endstehenden Kapazitiven Veränderungen immer ein Störfaktor im Höhenabgleich sein werden.
Wir haben auch sehr lange herumexperimentiert, aber das beste ist und bleibt der Kontakt mit dem zu schneidendem Objekt.
Der Plasmastrahl kann beim Schneiden um ein-zwei mm variieren, das hat keinen großen Einfluß auf die Schittqualität.
Ich arbeite an diesem Problem schon einige Zeit, biite erst mal die Angaben für das zu schneidende Objekt, Müöglicherweise kann ich dann helfen.

Viele Grüße

BinAlf

Hallo,
also beim Laserschneiden wird der Autofokus mit einem kapazitivem Abstandssensor durchgeführt. Dort wird auch eine Ringelektrode verwendet.
Beim Einstechen, wird der Sensor aber wegen der Spritzer ausgeschaltet, da der Sensor sonst dauernd gegen die Feldänderung durch die Spritzer anregelt und so eher stört als hilft.
Beim Plasmaschneiden habe ich öfters pneumatische Staudrucksensoren gesehen. Bei Unterwasserplasmaschneiden kenne ich mich nicht aus.
Bei älteren Systemen habe ich lederbezogene Gleitsohlen gesehen.

Hallo BinAlf

also ich habe mir auch eine kleine Maschine gebaut für Platinen und Schilder zu gravieren.
Nun habe ich den Tisch wo sich das Material befindet gefräst, aber es hat immer so PVC und Alu Fronten die sind nicht plan. Darum meine Frage wie kann ich eine Kap. Abtastung bauen die solche Sachen Nachregelt.
Hier ein paar Daten:
Steuerung WINPCNC mit Achsenkontroller und VCarve Pro und Filou NC für WINPCNC.

Danke und Gruss

stscnc