Roboterfahrzeug für Thermografie unter Schmelzöfen gesucht

[HannoHupmann]

Die kamera muss nicht exakt positioniert werden, das ist eigentlich ziemlich egal solange sie immer an der gleichen Stelle steht.

Einfach ein Bild machen und am Schmelzofen ein paar Referenzpunkte anbringen. Am PC kann man die nachfolgenden Bilder dann genau über die Referenzpunkte legen. Das geht mit der Bildbearbeitung einfacher als über die Kamera selber.

[Excalibur]

Die kamera muss nicht exakt positioniert werden, das ist eigentlich ziemlich egal solange sie immer an der gleichen Stelle steht.

Aber genau das ist in der Aufgabenbescheibung gefordert worden! Möglicherweise ist die Auflösung der Kamera einfach zu gering, um den Informationsverlust, der durch das nachträgliche Verschieben entsteht, zu tolerieren.

Außerdem ist das Problem die Kamera genau zu positionieren, weder unlösbar noch besonders schwer. Man muß sich nur von Ansatz den Roboter genau zu positionieren verabschieden. Es würde reichen wenn der Bot die vorgesehene Position mit +/- 10 cm erreicht. Die Kamera wäre auf dem Bot auf einer Art Kreuztisch befestigt und könnte mittels diesem präzise die gewünscht Position erreichen.

mfg

michael

[thermograf1]

Hallo Hanno,

erstmal vielen Dank für die Hinweise. Der zu neue Schmelzofen kostet ~11 Mio Euro. Die Erwartung, daß ich das Teil mit Hilfe der Wärmebildkamera so überwache, daß die Lebendauer der ~1Mio Euro teuren Feuerfestzustellung deutlich höher als projektiert ausfällt, ist in Anbetracht früherer Erfolge bei der Firma sehr hoch. Ebenso das Risiko bei plötzlichem Ausfall des Ofens. Reparatur dauert Monate, also ein Millionenschaden, abgesehen von div. Unfallgefahren.

Nun zum aktuellen Stand meiner Vorstellungen:
Ich verwende aus Kostengründen eine Wärmebildkamera A20 M (notfalls A40 M) mit Extremweitwinkel vom Weltmarktführer FLIR Systems (www.flir.de). Sie hat einen FireWire Anschluß und kann 50 Bilder/Sek. aufnehmen bzw. nach Umsetzung auf W-LAN und zurück an eine Rechner übertragen. Für die Auswertung gibt es eine spez. Software.
Wegen der geringen Höhe des Ofens (80 cm) und der vielen Betonstützen sowie oben liegender Stahlträger gibt es nur ein geringes nutzbares Blickfeld.

Leider habe ich einige Betoneinbauten teils in engem Radius zu umfahren. Notfalls würde ich mehrfach neu ansetzen, weil einige Stränge ~12 m nur geradeaus zu fahren sind. Ideal wäre aber eine Tour unter dem ganzen Ofen (~12x7 m). Mir schwebt eine halbautomatische Lösung vor, bei der ich nicht unbedingt anwesend sein muß (380 km Anfahrt).

Um nicht mit einer GByte-Bilderflut zu kämpfen, ist meine Vorstellung ein schienegebundenes System (wegen der hohen Positioniergenauigkeit), bei dem entweder vorn wie bei einer Schubkarre eine Hohlrolle auf einem Rundprofil als Schiene und hinten zwei links und rechts an der Schiene laufen. Doppelschiene ist wegen der Radien wahrsch. ungünstig. Der Antrieb erfolgt über zwei Reibräder auf dem Beton, besser noch über die hinteren Rollen.
Um an fixen Positionen jeweils ein deckungsgleiches Bild aufzunehmen, war mein Gedanke, daß ich in den Beton Schrauben o.ä. einlasse, die dann mit Hilfe eines Näherungsschalters (ggf. Magnetschalter, oder auch mech. Endschalter) ein Hardwaresignal via Funk an den außen liegenden Steuerrechner geben, genau jetzt ein Bild zu speichern. Damit wäre es wahrscheinlich unnötig, den Wagen überhaupt zu stoppen, was in Anbetracht der thermischen Belastung sinnvoll erscheint. Falls die Bilder nicht auf den Pixel deckungsgleich sind, ist es kein großes Problem.

Die Komponenten für eine gewisse Zeit vor der Hitze zu schützen, dürfte lösbar sein. Außerdem muß das Gerät bei niedrigem Akkustand automatisch in eine sichere Zone fahren, egal, wie der Auftrag vorher hieß. Ich habe öfters unter Öfen zu tun, die ca. 1,8 m Bodenfreiheit haben (Decke 270°C, Fußboden 100°C). Das ist kein Zuckerschlecken. Es ist vorstellbar, wie man sich fühlt, wenn der Wagen bei 80 cm Bodenfreiheit manuell aus der Gefahrenzone gebracht werden muß. Prima Sauna, wenn es nicht so staubig wäre.
Der Aluminiumoxid-Staub ist übrigens ein Problem, daß den Einsatz von Spiegeln fast unmöglich macht.
Mein Problem ist, daß ich mit den IR-Geschichten genug zu tun habe (aus den vielen Einzelbildern ein Ganzes zu erstellen, Alarmfunktionen, Meßpläne, etc.) und die Transporteinrichtung fertig kaufen möchte. In groben Zügen muß die Lösung noch dieses Jahr klar sein, weil die Fundamente ab Nov. gegossen werden. Dann kommt der Ofen und der Einbau von Schienen u.ä. geht nur in Zwangshaltung. Allerdings ist es bis Februar 2007 da unten noch kalt. Habe eine Fundamentzeichnung hier, würde sicher aber jetzt zu weit führen. Vielleicht fällt bei der jetzt präzisierten Aufgabenstellung doch jemandem etwas cleveres ein.
Nochmals vielen Dank.
Harald Schweiger

Hallo erst mal,

danke dass den Roboterbastlern soviel Vertrauen entgegen gebracht wird. Einen Roboter zu bauen welcher an einer Führungsschiene oder autonom oder Verngesteuert 30 mins bis 1 Stunde arbeitet und über Funk ein Kamerabild zurück sendet, ist erst mal nicht besonder schwer.

Das würden die meisten hier hin bekommen, sogar bis November fertig (wenn der Preis stimmt). Problem wird allerdings 250°C, da fallen viele Bauteile und Materialien einfach weg. Und es ist Industrie und nicht Hobby, also müssen bestimmte Auflagen erfüllt werden, wenn nicht sogar der TÜV auf das Gefährt schaut.

Firmen die sowas herstellen sind eher selten, ich kenne zuminderst keine welche solche Roboter, nach Auftrag herstellt. Wenn ich nicht gerade Praktikum machen würde und ein bischen mehr Erfahrung hätte (bzgl. Industriestandarts und QM), würde ich dir mit Liebe so ein Ding bauen.

Für die Führung empfieht sich wohl entweder eine Induktionsschleife (Metallstreifen im Boden) oder gar keine, weil wirklich nur ferngesteuert wird.

Problem ist wirklich die Hitze, da wird man einige Speziallösungen basteln müssen.

Ich wünsche einfach mal noch viel Erfolg

mfg Hanno

PS: Nur so aus neugier, wie teuer dürfte so ein Roboter denn werden?

[thermograf1]

Hallo Jeffrey,

der Einfall mit der Stromzuführung über die Schiene ist nicht schlecht. Wollte bisher mit Akku arbeiten, der aber schwer ist, immer zum unpassenden Augenblick leer und außerdem bei der Hitze schnell altert. Denke nun doch wieder über ein Zweischienensystem nach. Weitere Infos finden sich in der Antwort an Hanno. Mein Problem ist, daß ich ein fertiges System kaufen möchte.
Vielen Dank für den Gedankenanstoß.
Schöne Woche
Gruß
Harald Schweiger

hi,
wie wäre es mit schienen als führung? am einfachsten eine art modellbahn, an den stellen an denen gehalten werden soll einfach die gleise stromlosschalten, und der "zug" bleibt jedesmal an der gleichen stelle stehen.
mfg jeffrey

[robocat]

hallo ihr doofen bastler!
ich bin ein großer ingenieur und verdiene sackrisch viel geld damit, anderen leuten lösungen für probleme zu verkaufen, die sie nicht haben. im moment bin ich dabei, ultra viel kohle mit einem neuen auftrag zu scheffeln. natürlich habe ich gesagt, ich mach das bis november, obwohl ich nicht den hauch einer ahnung habe, wie ich es machen soll. macht nichts, wenns nicht klappt zahlt meine versicherung. aber ich dachte, ich quatsch einfach mal die deppen in so nem internetforum an, die haben den ganzen tag nix besseres zu tun, als so bescheuerte roboter zu bauen, die servieren mir sicherlich die lösung aufm präsentierteller, und kosten tut mich das keinen cent. lol. bin ich nicht einfach cool? naja leute, ich mach jetzt erstmal wochenende, is schon fast 2 uhr an diesem freitag.

gruesse von der bösen katze

[thermograf1]

Hallo Manfred,

das Fahrzeug trägt die IR-Kamera, ist notfalls mit einem Kreuztisch ausgestattet und fährt auf dem 150°C warmen Betonfußboden, um möglichst breiten Blickwinkel aus dem geringen Abstand zu bekommen.
Ich schätze die Gesamtstrecke wird um die 100 m sein.
Der Wärmeschutz für eine gewisse Zeit sollte noch zu den einfacheren Aufgaben gehören. Was wenn das Teil irgendwo stecken bleibt ? Dann muß da jemand hinunter. Soll heißen, die Zuverlässingkeit des Antriebs ist sehr wichtig.
Als Wärmeschutz dachte ich an reflektierende, doppelwandige Verkleidungen und notfalls "Kühlung" mit der Umgebungsluft (>50°C). Für eine gewisse Zeit funktioniert das. Die Kamera kann lt. Datenblatt 50°C ab. Betreibe sie aber regelmäßig bei höheren Gehäusetemperaturen. Ist halt Markenware.
Vielen Dank für den Tip.
Gruß
Harald Schweiger

Das Projekt ist sicher interessant. Es bringt eine relativ neue Technik in einer etwas schwierigen Umgebung zum Einsatz.

Alle Einzelheiten sind sicher noch nicht einzuschätzen, aber in rauer Umgebung sind sicher die einfachsten Mittel die besten.

Die Teile, die in der Umgebung mit hoher Temperatur verbleiben, wie die Führung des Fahrzeugs, sollen sicher sehr einfach und temperaturbeständig ausgeführt sein. Eine mechanische Führungsschine ist wohl am einfachsten.

Das Fahrzeug soll bei einer Umgebungstemperatur von 150°C, 1m entfernt vom Betonboden fahren? Hat die Schiene dann auch die Temperatur, gibt ein Temperturgefälle zur freien Umgebung?

Das Fahrzeug wird für einige Zeit in der Nähe des heißen Bodens im Einsatz sein. Kann die Strahlungswärme geschirmt und die Außenluft zur Kühlung benutzt werden?
Manfred


"dass den Roboterbastlern soviel Vertrauen entgegen gebracht wird"
Es ist sicher richtig, dass es in diesem Forum auch viele Baster gibt.

[thermograf1]

Hallo Ulli,

der Kran war mein erster Einfall. Habe ihn wegen der enormen thermischen Belastung verworfen.
Trotzdem vielen Dank.
Gruß
Harald Schweiger

Hallo,

wenn es möglich wäre würde ich ein Kleinlastenkran Schiene nehmen die von
der Decke abgehängt ist...

Diese Schienen bekommt man auch mit eingebauten Kettenzug für automatische Kräne...

Daran abgehängt die Kamera...

Bye Ulli

[thermograf1]

Hallo Reinald,

die Fahrstrecke ist ~100m lang und hat teils enge Kurven oder ich setze den Wagen jeweils auf eine neue Spur unter dem Ofen. Ist aber nicht ideal, weil Automatikbetreib vorgesehen. Breite Schiene ist nicht einfach zu realisieren, wegen der Kurven und Betonpfeilern im Weg. Einfaches Rundeisen wäre ideal. Eine Doppelschiene hätte den Vorteil, daß ich die Stromzufuhr darüber realisieren könnte.
Die Kamera hält die 150°C nur mit gutem Wärmeschutz aus. Ist aber realisierbar. Das Gewicht der Kamera ist ~1 kg, mit Wärmeschutz bestimmt 5 Kg.
Eine optische Kamera brauche ich zur Positionierung nicht unbedingt, da ich auch im Infrarot Markeirungen sehr gut sehen kann (bspw. blankes Metall auf dem schwarzen Ofenboden). Absolute Deckungsgleichheit ist nicht nötig. Kann ich mit der IR-Software in Grenzen ausgleichen.

Hier nochmal die präzisierte Aufgabenstellung, wie zu einem früheren Beitrag geschrieben. Habe einige Tips eingearbeitet) :

Der zu neue Schmelzofen kostet ~11 Mio Euro. Die Erwartung, daß ich das Teil mit Hilfe der Wärmebildkamera so überwache, daß die Lebendauer der ~1Mio Euro teuren Feuerfestzustellung deutlich höher als projektiert ausfällt, ist in Anbetracht früherer Erfolge bei der Firma sehr hoch. Ebenso das Risiko bei plötzlichem Ausfall des Ofens. Reparatur dauert Monate, also ein Millionenschaden, abgesehen von div. Unfallgefahren.

Nun zum aktuellen Stand meiner Vorstellungen:
Ich verwende aus Kostengründen eine Wärmebildkamera A20 M (notfalls A40 M) mit Extremweitwinkel vom Weltmarktführer FLIR Systems (www.flir.de). Sie hat einen FireWire Anschluß und kann 50 Bilder/Sek. aufnehmen bzw. nach Umsetzung auf W-LAN und zurück an eine Rechner übertragen. Für die Auswertung gibt es eine spez. Software.
Wegen der geringen Höhe des Ofens (80 cm) und der vielen Betonstützen sowie oben liegender Stahlträger gibt es nur ein geringes nutzbares Blickfeld.

Leider habe ich einige Betoneinbauten teils in engem Radius zu umfahren. Notfalls würde ich mehrfach neu ansetzen, weil einige Stränge ~12 m nur geradeaus zu fahren sind. Ideal wäre aber eine Tour unter dem ganzen Ofen (~12x7 m). Mir schwebt eine halbautomatische Lösung vor, bei der ich nicht unbedingt anwesend sein muß (380 km Anfahrt).

Um nicht mit einer GByte-Bilderflut zu kämpfen, ist meine Vorstellung ein schienegebundenes System (wegen der hohen Positioniergenauigkeit), bei dem entweder vorn wie bei einer Schubkarre eine Hohlrolle auf einem Rundprofil als Schiene und hinten zwei links und rechts an der Schiene laufen. Doppelschiene ist wegen der Radien wahrsch. ungünstig. Der Antrieb erfolgt über zwei Reibräder auf dem Beton, besser noch über die hinteren Rollen.
Um an fixen Positionen jeweils ein deckungsgleiches Bild aufzunehmen, war mein Gedanke, daß ich in den Beton Schrauben o.ä. einlasse, die dann mit Hilfe eines Näherungsschalters (ggf. Magnetschalter, oder auch mech. Endschalter) ein Hardwaresignal via Funk an den außen liegenden Steuerrechner geben, genau jetzt ein Bild zu speichern. Damit wäre es wahrscheinlich unnötig, den Wagen überhaupt zu stoppen, was in Anbetracht der thermischen Belastung sinnvoll erscheint. Falls die Bilder nicht auf den Pixel deckungsgleich sind, ist es kein großes Problem.

Die Komponenten für eine gewisse Zeit vor der Hitze zu schützen, dürfte lösbar sein. Außerdem muß das Gerät bei niedrigem Akkustand automatisch in eine sichere Zone fahren, egal, wie der Auftrag vorher hieß. Natürlich nur, falls mit Akku gearbeitet wird. Ich habe öfters unter Öfen zu tun, die ca. 1,8 m Bodenfreiheit haben (Decke 270°C, Fußboden 100°C). Das ist kein Zuckerschlecken. Es ist vorstellbar, wie man sich fühlt, wenn der Wagen bei 80 cm Bodenfreiheit manuell aus der Gefahrenzone gebracht werden muß. Prima Sauna, wenn es nicht so staubig wäre.
Der Aluminiumoxid-Staub ist übrigens ein Problem, daß den Einsatz von Spiegeln fast unmöglich macht.
Mein Problem ist, daß ich mit den IR-Geschichten genug zu tun habe (aus den vielen Einzelbildern ein Ganzes zu erstellen, Alarmfunktionen, Meßpläne, etc.) und die Transporteinrichtung fertig kaufen möchte. In groben Zügen muß die Lösung noch dieses Jahr klar sein, weil die Fundamente ab Nov. gegossen werden. Dann kommt der Ofen und der Einbau von Schienen u.ä. geht nur in Zwangshaltung. Allerdings ist es bis Februar 2007 da unten noch kalt. Habe eine Fundamentzeichnung hier, würde sicher aber jetzt zu weit führen. Vielleicht fällt bei der jetzt präzisierten Aufgabenstellung doch jemandem etwas cleveres ein.
Nochmals vielen Dank.
Harald Schweiger

Hallo Thermograph,

Frage 1: Wie lang soll die Fahrstrecke sein? Welchen Durchmesser hat der Ofen/Schmelztiegel?

Frage 2: Verläuft die Fahrbahn gerade, oder sollen da Kurven/Bögen/Raster abgefahren werden?

Frage 3: Hält denn die Thermo-Kamera die 150°C aus?

Frage 4: Wie groß/schwer ist die Thermo-Kamera?

Ich würde folgendes Versuchen:

zwei Schienen mit Spurweite 20-30cm unter dem Ofen langlegen. Darauf ein flaches Wägelchen setzen. Das Ganze mittels Drahtseilen/Ketten und einer Umlenkrolle unter dem Ofen langziehen (und wieder zurück). Dann kann Antrieb/Steuerelektronik komplett außerhalb des thermisch kritischen Bereiches untergebracht werden.

edit: ok, ich habe das OP nochmal gelesen, die Frage nach den Kurven hat sich beantwortet 8-) Dann scheidet eine 100% simple lösung mit einem geraden Zugseil aus. Eine Rollenkette mit Umlenk-Zahnrädern und einem hochstehenden Mitnehmer könnte immer noch eine Lösung sein, Antrieb und Steuerung außerhalb unterzubringen.

Ich habe keine Idee, mit welcher Auflösung die Thermo-Kamera arbeitet. Ich könnte mir vorstellen, daß es SEHR schwierig wird, eine Positioniergenauigkeit zu erreichen, die unmittelbar die Erstellung von Differenzbildern erlaubt. Evtl. sollte da ein normale optische Kamera mitfahren, die anhand optischer Kennungen die Abweichungen der Position bestimmen kann, und damit ein verschieben des Bildes vor der Differenzbildung erlaubt. Dann ist am Rand immer ein bischen Verschnitt, aber das ist vielleicht weniger kritisch als falsche Differenzbilder?

Gruß
Reinald

[thermograf1]

Hallo,

vielen Dank für den Tip zum Wärmeschutz. Die Wärmebildkamera ist sehr robust und hat nur 8 W Verlustleistung. Die Front ist für hohe Strahlungsleistungen ausgelegt. Das Problem sehe ich beim Antrieb.
Pixelgenaue Positionierung ist nicht nötig. Mir schwebt eine Lösung vor, bei der der Wagen überhaupt nicht stoppt. Das Signal zur Bildspeicherung kommt von Metallteilen im Beton (Schrauben o.ä.), die über einen Magnetschalter oder Näherungsinitiator gefunden werden.
Vielen Dank für den Beitrag
Gruß Harald

Die Hitze ist wohl kaum ein Problem für den Roboter, das läßt sich kontruktiv relativ leicht lösen. Doppelwandige Verkleidung, Keramischer Hitzschild, Trockeneis. Aber wie soll die Thermokamera geschützt werden, ohne das die Funktionsfähigkeit leidet?

Ein weiteres Problem wird die Positionierung sein. Sie soll/muß pixelgenau sein. Daraus folgt das die Kamera auf den Bruchteil eines mm genau positioniert werden muß und das in 3-D. Ich kenne keinen Robot der diese Genauigkeit mit dem Fahrwerk erreicht.





MfG

Michael

[thermograf1]

Hallo,

Spiegel (Edelstahl) entfällt wegen der Staubbelastung (Aluminiumoxid).
Eine Reinigung bei den Umgebungsbedingungen ist unmöglich. Um einen größeren Blickwinkel zu bekommen, schwebt mir höchstens ein Spiegel am Wagen vor, auf den die IR-Kamera von oben nach unten, statt direkt auf den Ofenboden schaut, um den Abstand etwas zu vergrößern. Aber auch der muß regelmäßig sauber gemacht werden. In der Industrie ist damit nicht zu rechnen. Vielen Dank für den Beitrag
Gruß
Harald

[
quote="falerion"]Ich bin mir nicht ganz sicher, aber gibt es für Infrarot Spiegel (gekühlt)? Dann würde ich auch die Kamera außerhalb stationär anbringen und unterhalb der Öfen statt Schienen vielleicht eher stationäre Spiegel anbringen...[/quote]