Hallo zusammen,
ich weiß, dass es nicht die feine Art ist, sich neu in einem Forum
anzumelden und dann direkt mit einer Fragestellung anzukommen, ich machs
jetzt trotzdem mal. Vielleicht hat am Wochenende jemand Muße sich mir
anzunehmen...
Konkret geht es um die Entfernungsmessung an einem Kran, wobei die
Ausladung bestimmt werden soll, also der waagrechte Abstand der
Auslegerspitze zur Fahrzeugaußenkante. Dieser Abstand wird aktuell
mittels Schnur, Senkel und Maßband ermittelt. Durch Windeinflüsse wird
diese Messung jedoch gestört und man benötigt zwei Personen, eine zum
Ablesen des Messwertes und eine zur Bedienung des Krans.
Mein Gedanke war nun, über einen Ultraschall Sender an der Spitze des
Krans und zwei oder drei Empfänger am Boden diesen Abstand zu
triangulieren.
Hierfür möchte ich einen Arduino nutzen, welcher mir das Ultraschall
Signal generieren kann (5V, 25mA Ausgangsleistung) und entsprechende
Impulse ausgibt. Über die Laufzeitunterschiede zu den Empfängern wird
dann die Entfernung ermittelt.
Jetzt kommt die Krux an der Sache: Die direkte Entfernung vom Empfänger
zum Sender beträgt 30-70m.
Glaubt ihr, dass das machbar ist?
Kann mir jemand einen Vorschlag für eine Sender/Empfängerschaltung
machen?
Ich habe leider irgendwann mal Maschinenbau studiert und meine
elektrischen Kenntnisse reichen nicht weit über das Löten nach fertigen
Schaltplänen hinaus...
Vielen Dank schonmal!
Grüße Aron
Du hast Dich schon auf eine Lösung versteift. Hier werden die
unterschiedlichsten Lösungen kommen. Zum Teil sehr einfache, an die Du
gar nicht gedacht hast! Sei offen dafür!
Hier meine Idee: Markierungen mit Zahlen am Ausleger, wo man sieht, wo
die Katze ist...
Gruss Chregu
Aron schrieb:> Die direkte Entfernung vom Empfänger> zum Sender beträgt 30-70m.
Vergiss es. Das ist viel zu weit, um da einigermassen verlässlich
irgendwelche US-Signale zu übertragen (Wind und Umgebungslärm tun da ein
übriges). Je nach Kran Typ ist es besser, entweder die Seilrolle oder
den Winkel des Kranauslegers mit einem industriellen Drehgeber zu
messen.
Ich hatte ein ähnliches Projekt, bei dem wir die aktuelle Belastung des
40t Krans aus Seilzugfeder und Winkel errechnen mussten, um ihn nicht zu
überlasten und haben dort zwei absolute Drehgeber (Heidenhain und Sick
Stegmann mit SSI Interface) montiert. Die Rechnerei übernimmt ein Mega
mit LC Display und Alarmgeber.
Hallo Chregu und Matthias,
danke für die Antwort.
Leider geht es um Mobilkrane und nicht um Baukrane, es ist also keine
Katze vorhanden.
Außerdem unterliegen Kranausleger unter Last enormen Durchbiegungen von
z.T. mehreren Metern. Eine Ermittlung über Auslegerlänge und Winkel ist
daher auch nicht in der gewünschten Gneauigkeit (+-10cm) möglich.
Gruß Aron
Hallo Michael,
Eine Lasermessung haben wir auch schon versucht, durch Schwankungen des
Auslegers bei Wind ist es jedoch auf die große Entfernung quasi
unmöglich einen Punkt zu fixieren.
Viele Grüße,
Aron
Aron A. schrieb:> Hallo Michael,>> Eine Lasermessung haben wir auch schon versucht, durch Schwankungen des> Auslegers bei Wind ist es jedoch auf die große Entfernung quasi> unmöglich einen Punkt zu fixieren.>> Viele Grüße,> Aron
Und wenn du die Messung vom Kran aus machst? ZB von der Kanine aus oder
vom Mast aus, und dann mit dem Winkel vom Messstrahl zur waagrechten die
Ausladung berechnest.
Bei Mobilkranen befindet sich die Kabine am Boden und nicht auf
derselben Höhe wie die Katze, wie bei Turmdrehkranen.
Und vielen ist es nicht bewusst, aber auch Turmdrehkrane verbiegen sich
stark, auch der senkrechte Turm bewegt sich in Kipprichtung...
Trotzdem danke!
Aron schrieb:>> Glaubt ihr, dass das machbar ist?> Kann mir jemand einen Vorschlag für eine Sender/Empfängerschaltung> machen?
Wenn Du nicht mit kW pulst und damit alle Ohren in der näheren Umgebung
beschädigst - nein. BTDT und nach ca. 12m (Signalstrecke) war Schluß mit
sinnvollen Ergebnissen mit den üblichen günstigen
Sender/Empfängerkapseln.
Systemaufbau
Sender: Die Kapseln wurden mit max. zulässiger Spannung @ Kapselfrequenz
angesteuert.
Empfänger: 1. Verstärker, relativ humanes Filter (nicht sehr steil wg.
ein/Ausschwingen), VCA (der mit einem Signal, das der Laufzeit
entspricht angesteuert wurde), einfacher Diodengleichrichter, ADC -
Software.
Schaltplan etc stehen nicht zur Verfügung.
Bedenke, daß Du wenn Du nicht reflektierst eine verhältnismäßig gute
Synchronisation zw. Sender und Empfänger brauchst, damit der Empfänger
weiß wann das Signal losgeflogen ist.
Was funktioniert ist eine Kamerauswertung, Basis-SW dazu ist frei
verfügbar. Wenn Deine Kameras den Ausleger von 2 definierten Punkten
"sehen" kann die SW relativ kommod triangulieren. Nur ist das nix, was
en passant auf einem Adurino läuft.
MiWi
Aron schrieb:> Hallo zusammen,>> Konkret geht es um die Entfernungsmessung an einem Kran, wobei die> Ausladung bestimmt werden soll, also der waagrechte Abstand der> Auslegerspitze zur Fahrzeugaußenkante.
Hallo Aron,
Bedenke folgendes: Was passiert, wenn Deine Messung oder dein Messsystem
einen Falschwert liefert und versagt, der Ausleger dann überbelastet
wird und Ausleger oder Kran abknickt. In diesem Fall können eine oder
mehrere Personen schwer verletzt werden oder zu Tode kommen. Aus diesem
Grunde gibt es eine Maschinenrichtlinie. Demnach würde ich Dein System
mit dem Sicherheitsintegritätslevel SIL3 nach IEC61508 einstufen. Die
von Dir gewählten Messmethoden (Ultraschall, Infrarot/Laser) dürften
nicht so einfach diese Sicherheitsanforderungen erfüllen können.
Die gewählte Methode mit Seil kann bei entsprechender Auslegung das
erfüllen, darüber haben sich die Entwickler Gedanken gemacht.
Basteln: Gerne :)
Aber für einen Einsatz an der Maschine bitte unbedingt nochmal
nachdenken :)
rgds
Es geht um einen reinen Versuchsaufbau im Werk, es ist nicht
beabsichtigt in Serie die Ausladung in dieser Genauigkeit zu messen.
Es kann also ohne weiteres ein Kabel an die Kranspitze gelegt werden
(zur Syncronisierung)
Ja die fertigen Radarsysteme sind wirklich genial und wären für die
Anwendung ideal.
Leider ist mein Chef nicht bereit einen hohen 4 stelligen oder sogar 5
stelligen Betrag dafür bereitzustellen...
Aron schrieb:> Glaubt ihr, dass das machbar ist?
Nein.
Ultraschall hängt von der Schallgeschwindigkeit ab, und die ist erstens
vom Wind überlagert und zweitens stark temperaturabhängig.
Die Genauigkeit ist schlechter als 10%.
Aron A. schrieb:> es ist nicht> beabsichtigt in Serie die Ausladung in dieser Genauigkeit zu messen.
Beim Thema Sicherheit geht es nicht allein um Genaugkeit sondern auch um
Fehlertoleranz. Was hilft es Dir eine Machbarkeit mit einem Arduino
nachzuweisen wenn Dein reales System dann doch komplexer werden muss?
Ja ich kann mit einem Ersatzrad auch auf der Autobahn für 3min 130km/h
fahren, auf Dauer geht es aber nur mit 50km/h.
rgds
Aron A. schrieb:> Ja die fertigen Radarsysteme sind wirklich genial und wären für die> Anwendung ideal.>> Leider ist mein Chef nicht bereit einen hohen 4 stelligen oder sogar 5> stelligen Betrag dafür bereitzustellen...
Das alte Problem der Maschinenbauer und - benutzer: Wo man nicht mit dem
Hammer draufhauen kann und dann geht es kann nix sein und darf daher nix
kosten.
Wenn Cheffe das haben will soll er sich Angebote legen lassen.
MiWi
Aron A. schrieb:> Leider ist mein Chef nicht bereit einen hohen 4 stelligen oder sogar 5> stelligen Betrag dafür bereitzustellen...
Kinners, wenn ihr damit eure Mäuse verdient und die ganze Sache auch nur
ein wenig sicherheitsrelevant ist, kommt nur eine geprüfte und für gut
befundene Lösung in Frage. Das hat auch keinen Sinn, wenn du da tage-
oder wochenlang runmbastelst und sich zum Schluss herausstellt, das es
zwar bei gutem Wetter und in der Halle funktioniert, aber beim ersten
Einsatz draussen versagt. Das kostet am Ende mehr Geld als die bewährte
industrielle Lösung.
Nur in Sonderfällen lohnt es sich manchmal (wie bei mir mit dem o.a.
alten Ostkran) da ein paar Stunden zu investieren, um was auf die Beine
zu stellen, wenn es keine fertige Lösung gibt.
Wenn ein Lot mit Schnur bei Wind versagt, häng oben den Laser an ein
fettes Gewicht pendelnd auf, das vom Wind nicht so einfach verblasen
wird und suche am Boden dann den Leuchtpunkt, den du dann mit Massband
vermessen kannst.
Aron A. schrieb:> Es geht um einen reinen Versuchsaufbau im Werk, es ist nicht> beabsichtigt in Serie die Ausladung in dieser Genauigkeit zu messen.
Drei Schnüre von drei unterschiedlichen Punkten der Decke, Boden oder
sonstigen Hilfskonstruktion zum Ausleger führen und deren Länge z.B.
mittels Drehgeber bestimmen.
Michael B. schrieb:> Ultraschall hängt von der Schallgeschwindigkeit ab, und die ist erstens> vom Wind überlagert und zweitens stark temperaturabhängig.>> Die Genauigkeit ist schlechter als 10%.
Wer Fehler 0-ter Ordnung im System belässt, hat selber Schuld.
Zur Kompensation der Windgeschwindigkeit misst man separat die Laufzeit
für Hin- und Rückweg. Die Lufttemperatur sollte mit einem simplen
Thermometer messbar sein ;-)
triangs schrieb:> Drei Schnüre von drei unterschiedlichen Punkten der Decke, Boden oder> sonstigen Hilfskonstruktion zum Ausleger führen und deren Länge z.B.> mittels Drehgeber bestimmen
Es ist definitiv nicht praktikabel Schnüre zu spannen.
Wenn eine Genauigkeit von 1 Meter ausreichen würde, reichen vielleicht
auch zwei GPS-Empfänger. Einer am Drehpunkt (Referenzpunkt) und der
andere an der Kranauslegerspitze? Die Auswertung kann dann trotzdem mit
einem Arduino erfolgen.
Es gibt selbstnivellierende Kreuzlinienlaser, die auch einen Lotpunkt
liefern können.
Den oben am Ausleger anbringen, dann musst du nur noch unten den Abstand
des Lotpunks vom Fahrzeug messen.
Keine Schnur, kein Windeinfluss, kein 2. Mann, nur 3-stelliger Betrag
und nach den Tests könnt ihr das teil weiterverkaufen oder daheim damit
eine gerade Holzdecke oder einen sauberen FLiessenspiegel anbringen.
Hallo Ralf,
Eine selbstbau DGPS Lösung wird vermutlich nicht die gewünschte
Genauigkeit (+-10cm) liefern...
Durch die Dynamik des Auslegers muss sich der Linienlaser ständig
nachregulieren, was er nicht schnell genug schafft. Über die große
Entfernung wird das Ergebnis schnell ungenau...
Ich frage mich eher, wohin denn die Last am Kran gehen soll, was nicht
mit dem Aufstellwinkel des Arms und der Senkrechtheit der Kranplattform
berechnet werden kann.
Die Last am Kran hängt doch immer lotrecht runter (plus Windeinflüsse,
aber die schwanken eh).
Also ein Winkelgeber am Kranarm und ein Lot auf der Kranplattform reicht
doch wohl (und daraus kann man berechnen, wie hoch die Last vor dem
Umkippen sein darf).
Ich fürchte Ihr unterschätzt alle die Dynamik des Kranarms, die
Durchbiegung und die Windeinflüsse.
Mein Ziel ist es, die Ausladung der Kranspitze zu bestimmen und nicht
die Position der Last.
Aron A. schrieb:> Ich fürchte Ihr unterschätzt alle die Dynamik des Kranarms, die> Durchbiegung und die Windeinflüsse.>> Mein Ziel ist es, die Ausladung der Kranspitze zu bestimmen und nicht> die Position der Last.
In Echtzeit oder nur einen aktuellen Lastfall?
Es wäre auch evtl möglich von der Seite ein Foto zu machen und mit Hilfe
von vorher angebrachten 'Messlatten' als Kalibrierung den Kran zu
vermessen.
Die 'Messlatten' könnten auch ausgemessene Segmente des Kranes sein.
Aron A. schrieb:> Eine selbstbau DGPS Lösung wird vermutlich nicht die gewünschte> Genauigkeit (+-10cm) liefern...
Und in der Halle schon gar nicht. Dafür ist GPS nicht gemacht.
Vielleicht wäre Wägezellen in den Auflagepunkten des Krans eine
Möglichkeit.
Die sollten, unabhängig von Schräglage und Deformation, melden können,
wann der Kran droht die Hinterhufe hochzunehmen.
Die Messungen finden im Freien statt.
Wir haben leider keine Halle die groß genug ist um die Krane komplett
aufzurichten. Sonst wäre die Messung mit senkel auch kein Problem.
Und es geht bei den Messungen nicht um die Standsicherheit sonder
wirklich rein um die Position der Kranspitze.
Hi
Aron A. schrieb:> nd es geht bei den Messungen nicht um die Standsicherheit sonder> wirklich rein um die Position der Kranspitze.
Diese kann aber doch auch 'nur' um den theoretischen Punkt 'trudeln'.
Dadurch dürfte sich die Last über Grund kaum ändern (je steiler der
Kranarm, desto größer die Änderung des Abstand zum Kran).
Wenn sowohl die Auslegerlänge wie der Winkel bekannt sind, ist doch auch
der 'Endpunkt' bekannt.
Ich verstehe noch nicht, was hier genau vermessen werden soll und wofür
Das gebraucht wird.
Eine Gewichtsbegrenzung je nach Entfernung der Senkrechten der Last zum
Kran kann's dann auch nicht werden, da hier der Wind an der Last, so
denke ich, deutlich mehr Auswirkungen hat, als der Ausleger selber.
MfG
PS: Ich gehe davon aus, daß der Kran 'handelsüblich' ist, also eh alle
Sicherheits-Bestimmungen erfüllt und diese Messung eine Art
'nice-2-have' ist - oder zumindest die Sicherheit in keiner Weise
beeinträchtigt
Patrick J. schrieb:> Wenn sowohl die Auslegerlänge wie der Winkel bekannt sind, ist doch auch> der 'Endpunkt' bekannt.
Das reicht eben nicht aus, da die Durchbiegung nicht bekannt ist. Die
Durchbiegung aus einer bekannten Last lässt sich noch einigermaßen
voraussagen, die aus Wind resultierende Biegung überhaupt nicht. Daher
führt kein Weg an der Positionsbestimmung vorbei.
Es geht in diesem Test darum, die reale Belastung des Auslegers mit der
im PC simulieren Belastung unter der gleichen Lastannahme zu
vergleichen. Und dazu ist es unbedingt notwendig, die exakt gleiche
geometrische Position des Auslegers in Realität und Simulation
abzubilden.
Über weitere Vorschläge zur Entfernungsmessung im Freien freue ich mich!
Hi
Die Auslegerarm-Spitze 'beleuchten' und dieses Licht 'anpeilen'.
Nachführung der Sensoren (wobei Einer pro Achse reichen dürfte) und
daraus die relativen Winkel erfassen.
Etwas Trigonometrie und der Punkt ist berechnet.
Schwierigkeit könnte hier die Auflösung der Nachführung sein, wobei hier
ja durchaus Getriebemotoren (statt Modell-Servor, wegen der Auflösung)
verwendet werden könnten.
Quasi eine 'Navigation per Baken'
http://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=IR-bake_f%C3%BCr_den_RP6
MfG
Aron A. schrieb:> Es geht in diesem Test darum, die reale Belastung des Auslegers mit der> im PC simulieren Belastung unter der gleichen Lastannahme zu> vergleichen.
Dazu wäre eine hochgenaue Messung erforderlich. Vergiss Ultraschall,
nimm 2 Laserentfernungsmesser.
