Abstandssensor für Schlagbohrmaschine

[b3rni]

Hallo,

meine Frage hat nicht direkt etwas mit Robotern zu tun, aber ich hoffe ihr könnt mir trotzdem weiterhelfen oder zumindest ein paar Anregungen geben.
Ich bin zur Zeit auf der Suche nach einem Abstandssensor um an einer Schlagbohrmaschine die Bohrtiefe über die Zeit zu messen. Der Sensor soll an die Bohrmaschine angebracht werden und während des Bohrens immer den aktuellen Abstand zu Wand ausgeben.
Der Sensor sollte etwa im Bereich 5-50cm mit einer Auflösung von ca. 1mm messen können. Außerdem sollte er unempfindlich gegenüber Staub und Vibrationen sein.

Da ich noch nicht sonderlich viel Erfahrung mit Sensoren habe, würde mich interessieren welche Messprinzipien für mein Vorhaben geeignet sind und welche nicht.
Sehr gerne könnt ihr mir auch ein paar Sensoren vorschlagen :)

Vielen Dank!

Gruß
b3rni

[avr_racer]

Hallo,

hier in Roboterbereich gibs Lösungen die auf Licht basieren.

Liess dir mal diesen hier durch:

https://www.roboternetz.de/community/threads/65303-Optischer-Entfernungssensor-in-Kleinstausf%C3%BChrung-gesucht-%C3%A4hnlich-Sharp-GPxxx

für die ein oder andere Idee und um mal paar Grundlagen zu festigen/ erweitern

http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Sensorarten

[i_make_it]

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[b3rni]

Hey danke erstmal für die Antworten!
Es geht ums Bohren in Beton. Die Schlagbohrmaschine wird mit der Hand gehalten und die Vorschubkraft ebenfalls mit Sensoren gemessen.
Zusätzlich soll nun ein Abstandssensor angebaut werden. Es soll aber wirklich immer die aktuelle Bohrtiefe über die Zeit gemessen werden, also reicht ein einfacher Anschlag nicht aus.
Die Messung sollte auf ca. auf 0,1mm (neu) genau sein.

[i_make_it]

Bei 0,1mm Auflösung, sind alle kostengünstigen Lösungen die hier für Mobilroboter benutzt werden draußen.
Für 50 bis 500mm Messbereich und 0,1mm Auflösung und Absolutmessung sind auch viele Industrielle Sensoren draußen.
Entweder sie haben den Messbereich oder die Auflösung.
Da kannst Du jetzt vermutlich die Sensorhersteller abklappern ob einer doch was passendes im Programm hat.
Und mach dich auf "solide" Preise gefasst.
Wenn es nicht eilt, würde ich einen zwei Tage Besuch der Hannover Messe (13.-17.4.2015) empfehlen.

[Manf]

Die Schlagbohrmaschine wird mit der Hand gehalten ... Die Messung sollte auf ca. auf 0,1mm (neu) genau sein.
Naja, ...
Waycon bietet eine recht umfassende Übersicht über Verfahren und Sensoren (Produkte).
http://www.waycon.de/start/
LAS TML: Euro (800 +)

Die Messuung auf 0,1mm wird wohl eher als eine Art gefühlter Mittelwert herauskommen. Ein Kippen der handgeführten Maschine wird ganz gut in die Messung eingehen, aber Spaß muss ja auch sein.
Wenn es um eine Messung mit der Genauigkeit geht wird man die Bohrmaschine führen müssen, wie schon gesagt.

Bei Vorführungen der Schallortung hat man gerne eine Bohrmaschine als Schallquelle genommen. Vor der ist auch der Ultraschallbereich nicht sicher. Das beste berührungslose Verfahren wird dann die optische Triangulation sein wenn man den Staub gut wegsaugt oder wegbläst.

[Geistesblitz]

So eine Schlagbohrmaschine wird sicherlich stark vibrieren beim Einsatz, da wird der Messwert bestimmt ordentlich schwanken. Um welche zeitliche Auflösung geht es denn? Da wird man wahrscheinlich einiges an Aufwand in die Signalfilterung reinstecken müssen.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Es geht ums Bohren in Beton. Die Schlagbohrmaschine wird mit der Hand gehalten und die Vorschubkraft ebenfalls mit Sensoren gemessen.
Zusätzlich soll nun ein Abstandssensor angebaut werden. Es soll aber wirklich immer die aktuelle Bohrtiefe über die Zeit gemessen werden, also reicht ein einfacher Anschlag nicht aus.
Die Messung sollte auf ca. auf 0,1mm (neu) genau sein.

0.1mm sind schon illusorisch, weil normaler Beton einiges rauer ist!
Oder hast du polierten Beton?

Normal sieht unbearbeiteter Beton so aus:
http://www.plantershop.de/images/beton_flyer.jpg
manchmal auch so:
http://www.baulinks.de/webplugin/2005/i/0292-readymix2.jpg

Das nächste Problem, da wo der Bohrer ist, kannst du nicht messen, du musst neben dem Bohrer messen.
Wenn die Bohrmaschine nicht genau senkrecht auf dem Beton steht, ergibt dies einen Messfehler.
Man könnte jetzt an 3 Punkten rund um den Bohrer messen und Mitteln.
Du kennst dann aber immer noch nicht die Geographie der Oberfläche.

Ich weiss jetzt nicht, welche Durchmesser gebohrt werden sollen, aber diese bestimmen den theoretischen Mindestabstand zum Lochmittelpunkt für die Messstelle(n).

Was ist mit dem Bohrstaub?

Praktisch wird wohl nur ein mechanisches System übrigbleiben, also ein federnder Stab, wie ein Tiefenanschlag, welcher dann elektronisch abgelesen wird.
Da gibt es günstige Möglichkeiten, indem der Stab mit einem Laser magnetisch markiert wird. Funktioniert dann wie ein Inkrementalgeber, nur magnetisch. Wird das Einzige sein, was auch bei Staub funktioniert. Allerdings besteht die Gefahr, dass der Stab einen Abdruck hinterlässt, der vibriert mit der Bohrmaschine mit.

Dein nächstes Problem ist noch, das Bohrprinzip: Schlagbohren!
Die Bohrmaschine macht dauernd Vor- und Rückbewegungen und den Bohrer rein zu hämmern. Der Abstand zwischen Bohrspitze und Bohrmaschinen-Gehäuse ist also variabel.
Bei einer einfachen Schlagbohrmaschine könnte man noch vom Bohrfutter aus messen, solange der Bohre so eingespannt ist, dass er fest im Futter sitzt.
Bei SDS ist aber der Bohrmeissel in Längsrichtung verschiebbar eingespannt. Das einzige feste Mass ist am Bohrer selbst.
Zwischen welchen Positionen sich der SDS-Bohrer bewegt, hängt nun aber noch von Material, in welches gebohrt wird, und dem Anpressdruck ab.

0.1mm kann man zwar anzeigen, ist aber eine Illusion!
(Das ist dann wie bei den ungeeichten Personenwaagen. Die zeigen dann zwar auf 100g genau an, stimmen aber nur auf ein paar kg genau. Das reicht zwar um Trends auf der eigenen Waage zu erkennen, aber wenn du auf eine geeichte Waage, z.B. beim Doc, steigst, zeigt diese ein ganz anderes Gewicht an!).

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Beim Schlagbohren ist es nicht möglich mit einem Sensor der sich außerhalb des Bohrlochs,am Bohrer oder der Bohrmaschiene, befindet, die Bohrtiefe während des Bohrvorgangs auf 0,1 oder auch nur auf 1,0mm genau zu messen. Durch das Schlagwerk wird der Bohrer mehrere mal pro Sekunde von der Bohrmachine gegen die Brust des Bohrlochs gestoßen. Gemäß dem Grundsatz das jede Kraft eine Gegenkraft erzeugt, wird dementsprechend auch die Bohrmaschine von der Wand weggestoßen. Im weiteren wird durch die elastische Verformung im Bohrer und nim zu bohrenden Stoff auch dieser wieder von der Brust des Bohrlochs abgestoßen. Bei einer elastischen Führung der Bohrmaschine wie es bei einer Führung von Hand nun mal der Fall ist, wird das Rauschen der gemessenen Bohrtiefe bis zum Hub des Schlagwerk betragen, je nach Maschine also 6 bis 12mm. Eventuell sollte man die Bohrtiefe durch eine Dickenmessung von der Rückseite der Probe her ermitteln, da hier das tatsächliche Maß durch Grenzflächenreflektion ermeittelt wird. Vorraussetzung ist allerdings, eine entsprechende Betonmischung, so das es bei den Grenzflächen der Zuschläge (Kies) oder Lufteinschlüssen nicht schon zu Fehlern kommt. Bei einer Handführung der Bohrmaschine kann man allerdings auch keine brauchbaren Prozessparameter ermitteln. Üblicherweise geht man bei an sonsten gleichen Parametern (Bohrergeometrie, Schneidwerksoff, Probenwerkstoff, Drehzahl, Temperatur) so vor, das man stufenweise die Vorschubkraft erhöht und so eine Kennlinie mit dem lokalen Maximum (Leistungsmaximum der Bohrleistung) ermittelt. Dann ändert man bei gleicher Vorschubskraft die Drehzahl und ermittelt dort das lokale Maximum. Danach kann man das selbe für verschiedene Schneidwerkstoffe und Werkzeuggeometrien wiederholen, und so das globale Maximum für den jeweiligen Werkstoff ermitteln. Von daher kann ich anhand der bisher genannten Randbedingungen noch keinen Sinn in dem ganzen sehen, da die Handführung schon alleine vom Messaufbau eine variable Größe ist die keine qualitative und quantitative Aussage über die Bohrleistung zulässt (Verkanten zur Bohrachse und somit klemmen an den Nebenschneiden, variabler Wiederstand gegen Rückprall, variabler Anpressdruck und damit unterschiedlicher thermischer Verlauf über den Bohrvorgang, etc..........)
Ich empfehle noch mal die Zielsetzung zu überdenken und dann den Messaufbau unter Vorgabe von reproduzierbaren Ergebnissen neu zu gestalten. Damit kann man dann die Störgrößen bestimmen. Erst dann macht es Sinn sich mit den einzelnen Sensoren zu befassen.

[b3rni]

Danke,

der Sensor muss nicht unbedingt absolut sein, da nur der Bohrfortschritt und nicht die genaue Position gemessen werden soll.
Ich werd auf jeden Fall nocheinmal mit meinem Betreuer reden.. die 0.1mm kamen mir auch ein bisschen zu klein vor, da sich ja schon bei minimaler Schiefstellung der Bohrmaschine ein Messfehler einschleicht.