Förderband - Höhenmessung von Objekten - welcher Sensor?

[a3092937]

Hallo liebe Community,

auf einem Förderband, das mit 30 Metern pro Minute läuft, kommen (nicht unbedingt mittig) quaderförmige Objekte mit einer Höhe zwischen 1cm und 15cm (min. 1 cm in den beiden anderen Dimensionen) dahergefahren, deren Höhe ich gerne vermessen würde. Die Anforderungen an die Genauigkeit sind relativ gering. +- ca. 3mm reichen mir schon. Baulich kann ich nach oben maximal 80cm vom Laufband weg.
Was für einen Sensor (bzw. welche Sensoren, vielleicht eine Zeile aus mehreren?) würdet ihr mir empfehlen? Das ganze sollte natürlich möglichst kostengünstig sein. PC und SPS sind vorhanden.

Vielen Dank im Voraus.
Euer a3091892

[murdocg]

Als erstes würde mir da ein Sharp-IR oder einen Ultraschallsensor einfallen.
Ob dir genau genug sind, weiß ich nicht.

LG Fabian

[uwegw]

Das ist eine typische Anwendung für ein Lichtgitter. Das ist im Grunde eine feste Anordnung aus sehr vielen Lichtschranken übereinander. In der geforderten Auflösung allerdings nicht ganz billig...


Ein Sharp scheidet aus, weil er nur Punktförmig misst. Und die typischen Ultraschallsensoren haben eine zu geringe Auflösung, und würden einen 1cm³-Würfel nicht vom Untergrund unterscheiden können.

[the_muck]

Na ja,
kannst du denn Punktuell von oben schauen oder fahren die Objekte so "unmittig" das du von der Seite schauen musst.
Das sind ja 0.5 m/s bei 1cm Objekten sind das eee 20ms Zeit um das Objekt zu messen (ich hoffe ich habe da keinen Dreher drin :D).

[Richard]

http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/Laser_Displacement_LAS.pdf sollte
passend sein. :-) Kosten...????

Gruß Richard

[oberallgeier]

... Förderband ... 30 Metern pro Minute ... quaderförmige ... Höhe zwischen 1cm und 15cm ...Aussserdem wird ausgesagt, lang oder breit sind die Teile mindestens 1 cm. Nehmen wir an, wir haben mal ein 1 cm Würfelchen.

30 m/min sind 500 mm/s oder 10 mm in 20 ms. So weit also zum Sharp - der bekanntlich in Zyklen von 40 ms seinen Messwert bestimmt und ausgibt. Der ist also bei dieser Abmessung schon ziemlich am Rande seiner Auflösung . . . . Bei US dürfte es ähnlich sein - ganz abgesehen vom Öffnungswinkel der US-Keule.

[Hessibaby]

Die preiswerteste Lösung ist wahrscheinlich eine banale SW-Kamera deren Bildinhalt mit einem DSP ausgewertet wird.
Oder Du schlachtest einen alten Scanner und benutzt dessen Lichtquelle und Sensorleiste.

[a3092937]

Entschuldigt bitte. Ich habe vergessen, dazu zu sagen, dass der Abstand der Objekte (Hinterkante des vorderen Objektes zur Vorderkante des hinteren Objektes) immer mindestens 30cm beträgt. Die Objektefrequenz ist also immer unter 2 Hz.
Noch eine Korrektur zu den Objekten: Wie ich soeben erfahren habe, sind sie nun doch mindestens 1cm*1cm*5cm groß und kommen längs daher. Bei gegebener Bandgeschwindigkeit habe ich somit mindestens 100ms Zeit, das Objekt zu messen.

@uwegw: Ja, an ein Lichtschrankengitter habe ich auch schon gedacht. Wenn ich nichts finde, was mit weniger Aufwand/Kosten verbunden ist, wird das wohl die Lösung sein.

@the_muck: Sie können beliebit unmittig daherkommen. Deine Berechnung der Messzeit mit meinen urspründlichen Angaben ist richtig. Mitlerweile ist die Zeit ja jedoch auf 100ms gestiegen.

@oberallgeier: Jetzt würden die Sensoren mit den 40ms-Zyklen ja wieder in Frage kommen. Ein Vertikalgitter aus diesen aufzubauen, ist aber wahrscheinlich (vorallem preislich) leider mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

@Hessibaby: Auf keine schlechte Idee. Ich werd mal drüber nachdenken, wie ich das am besten aufbaue.

Danke euch allen schonmal. :)

[Waldschrat]

Alternativ könnte man, da Rechner ja vorhanden ist, eine Webcam zusammen mit eben diesem verwenden, spart einem die Arbeit sich in DSPs einzuarbeiten.

Gruß Waldschrat

[the_muck]

Hallo, dann bleibt dir ja nur die Möglichkeit von der Seit zu schauen.

Die frage ist natürlich wo für du das brauchst? Musst du wirklich alle Objekte auf 3mm genau vermessen oder reicht eine Sortierung nach gewissen Größen mit einem Ausschlussverfahren. Die genau Vermessung ist denke ich nicht gerade einfach bei bewegenden Objekten und Lösungen die ich "kenne" sind die im mittleren 5 stelligen Bereich pro Anlage...

[a3092937]

@Waldschrat: Das Problem bei einer Webcam ist, dass ich, um aus dem Bild von dieser die Höhe berechnen zu können, zusätzlich noch die Position des Objektes auf dem Band wissen müsste. An der Stelle könnte ich diese dann ja allerdings mit einem einzigen horizontalen Entfernungssensor knapp über dem Band ermitteln ... mhh ... könnte klappen. : )

@the_muck: Nach meiner Vermessung werden von den Objekten Bilder mit einer Zeilenkamera aufgenommen. Da diese ja aber nur abhängig von der Objekthöhe in eine Dimension verzerrt, wird die Höhe benötigt, um das Bild wieder so umzurechnen, dass im Endeffekt doch wieder quadratische Pixel bei raus kommen. Wenn es mehrere Kameras wären, ließe sich durch die Aufnahme aus zwei unterschiedlichen Perspektiven die Höhe gut berechnen. Die Webcam könnte ich vorne zwar noch dazubringen, aber diese beiden Bilder zu "verheiraten" wär hier leider von der Programmierorganisation sehr schwer.

[Waldschrat]

Hi,
die Position des Objektes lässt sich entweder mit einer zweiten webcam ermitteln die quasi von oben schaut wo das Objekt sich befindet und die zweit schaut dann von der Seite wie hoch es ist.
Es sollte aber doch auch mit einer gehen wenn du sie quasi schräg von der Seite/Vorne auf den Quader schauen lässt. Mit der (bekannten) Breite des Transportbandes sollte sich das mit ein wenig Vektormathematik errechnen lassen. Evtl. brauchst du nur noch eine Höhenreferenz zum vergleichen (die Referenz für die Breite ist in dem Fall die Breite des Förderbands)


mfg

[i_make_it]

Als Sensor einen Fototransistor in ein stückchen Rohr.
Rechtwinkelig am Rand auf auf einen alten Floppymotor (3,5")geklebt.
Mit Messingdraht und Messingrohr sowie Runststoffrohr und Epoxy kann man einen einfachen Schleifring bauen der dann zentrisch auf die Motorachse kommt.
Der Sensor fährt dann 800 mal die Sekunde eine Kreisbahn ab
Durch den Tacho am Motor ist die Drehzahl ziemlich stabil und durch den Indeximpuls hat man eine genaue Referenzposition.
Nun kann man genau feststellen wo der Sensor steht wenn er abgeschattet wird und daraus die Höhe des Messobjektes errechnen.
Wenn vor dem Sensor ein optischer Bandpass (Filter) ist und gegenüber eine LED Zeile mit passender Frequenz ist, kann man Fremdlicht Einfluß minimieren. Je nach dem wie der Tubus am Sensor ist, bestimmt der Öffnungswinkel für das Licht die Messgenauigkeit des Sensors.

[a3092937]

@Waldschrat: Mit Kantendetektion würde es bei Quaders tatsächlich mit nur einem Kamerabild gehen. Ohne diese wie du ja schon gesagt hast mit zwei Kameras. Ich werde mal überlegen, was einfacher ist.

@i_make_it: Oha, eine sehr interessante Idee. Man bräuchte halt Sensoren mit einer sehr hohen Taktrate, damit man den Unterbrechungszeitpunkt auch genau genug feststellen kann. Ohne Mechanik wärs zwar schöner, aber die Idee ist auf jeden Fall sehr kreativ. : )

[Hessibaby]

@i_make_it sorry, aber die Drehzahl ist 800 rpm nicht 800 rps, von daher fährt der Sensor nur 13,333333 * /s die Kreisbahn. Aber ansonsten ist die Idee sehr gut ;-)

[i_make_it]

Dann nimmt man zum einen einfach einen regelbahren PC Lüfter mit bis zu 3200 1/min.
Der Hat je nach Modell zwar kein Indexsignal, sondern einen Tachoausgang.

Aber einen Magneten und einen Hall Sendor bekommt mann für wenig Geld zur not auch wieder aus einem Floppy Laufwerk.

Zum anderen Kann man problemlos bis zu vier Fototransistoren am Umfang verteilen. Das ist dann ein Schleifring mit fünf Anschlüssen, was bei sauberer Arbeitsweise selbst für die Drehzahl ohne SpezialMaschinen zu bauen ist.

Bei einem Lüfter muß man halt erst die Blätter absägen (Laubsäge) und ggf. die Stummel beifeilen.
Dann eine Scheibe aus stabilem Modellbausperrholz (heist auch Möbelsperrholz in Baumärkten die es haben) flächig mit Epoxy verkleben.
Zur Stabilisierung der Transistoren mit den Lichtschutztuben kann mann noch ein Zentimeter dicken Styroporaufkleben.
Gerine Masse vermindert aber das Flattern der Scheibe und schützt die Transistoren.

Sinniger Weise müssen die Transistoren gar nicht so schnell sein,die verzögerung muß über die Zeit nur möglichst gleich sein
Da man bei einer konstanten Drehzahl die Winkelstellung des Transistors relativ zum Indexsignalfür jeden Zeitpunkt ausrechnen kann, muß für jedes Sensorelement (jeden der 4 Transistoren)nur die Zeitverzögerung bis zur Ebene des Laufbandes und bis zum oberen Totpunkt ermittel werden. Die Offset werte für jeden Transistor kommen in eine Lookup Tabelle und werden bei jeder Messung rausgerechnet.

Wenn man nun jedes Senorelement einmal bei der aufsteigenden Bewegung und bei der absteigenden Bewegung je eine Messung vornimmt, hat mann je Umdrehung acht Messungen in zwei verschiedenen Kreisbögen.
Das wäre dann eine Messung alle ca. 2,3ms.