ich soll für meine Abschlussarbeit ein Sensorsystem für das E-Schweißen entwickeln und im Anschluss an ein Robotersystem installieren. Ich würde dabei gerne die UV-Strahlen (UV-A/B/C) messen. Diese müssen nicht separat gemessen werden. Ehrlich gesagt habe ich nur geringfügige Kenntnisse zum Thema Messtechnik und Elektrotechnik. Ich wollte euch nach Ideen für meine Umsetzung fragen, da einige von euch nach allem, was ich hier gelesen habe, sich mit dieser Problematik gut auskennen. Ich habe mir das im groben wie folgt vorgestell. Messkette: UV-Diode -> Signalspannung -> Verstärker -> A/D Wandler -> irgendein Programm zum Datentransfer des digitalen Signals -> Messwerte auf dem PC Jetzt habe ich dazu folgende Fragen: 1. Welche UV-Diode, die max. 50 Euro kostet, könnt ihr mir empfehlen? 2. Gibt es ein emphelenswertes Buch über das elektrische Verschalten von Sensoren oder Messketten? Wenn ja, welches? 3. Welche Programme zum Datentransfer kennt ihr bzw. lassen sich am besten kostenlos aus dem Netz downloaden 4. Was genau misst eine UV-Diode, ist es die Intensität der einzelnen Wellenläge, sagt sie mir nur, ob UV-"Licht" vorhanden ist. 5. Wie würdet ihr diese Aufgabe beginnen? 6. Wo könnten hierbei Komplikationen auftreten? Ihr müsst mir natürlich nicht alle Fragen beantworten, aber für jede weitern Ratschlag bin ich dankbar. Ihr könnt auch Auskunft darüber geben, was ihr wisst, auch wenn es nicht die Fragen oben betrifft. Für jede Antwort bin ich dankbar. Mfg Berus
Vergiss den PC. Der PC ist fuer solche Dinge viel zu langsam. Du moechtest den Schweissroboter nachregeln, resp detektieren, wenn der Lichtbogen anders brennt. Dann muss man das signal gleich dem Roboter uebergeben. Ohne ein Minimum an Wissen geht das leider nicht. Da ist nichts mit schnell mal vom Internet runterziehen. Oder vielleicht doch...
Siliziumcarbid-Fotodioden werden gern verwendet. Hier gibt es welche: http://www.sander-electronic.de/be00009.html Die beiden letzten Typen wären preislich im Rahmen. Solche Dioden werden wie Fotodioden für sichtbares Licht benutzt. Für sehr schnelle Messungen kann man einen Transimpedanzverstärker (siehe z.B. Wikipedia) aufbauen. UV-Fotodioden sind relativ wellenlängenselektiv, sie haben ein definiertes Maximum. Andere Wellenlängen werden zwar mit erfaßt, aber je schwächer, je weiter sie von der Nennwellelnänge entfernt sind. Datenblätter der Hersteller geben Diagramme dazu an. Recherche ist erst mal ein guter Anfang. Vielleicht findet man auch bei den Herstellern dieser Fotodioden Anwendungsschaltungen. Diese Firma: http://www.geni-uv.com/ bietet auch Sensoren mit integriertem Verstärker / Signalkonditionerung u.ä.
Soll damit denn wirklich die Qualität das Lichtbogens gemessen werden, oder geht es nur um "Lichtbogen ist da" und "Lichtbogen fehlt"?
Hmm, eine Arbeit chreiben über ein Thema, mit dem man sich nicht auskennt... Gibt es vielleicht einen lokalen Betreuer, der Erfahrung hat? Ansonsten ist vermutlich das Risiko groß, dass eine Menge Probleme auftauchen und das ein schwarzes Loch für Deine Zeit wird.
Hallo an alle hilfsbereiten User, @hacky: Ich habe grundlegende Kenntnisse in Messtechnik. Immerhin habe ich die entsprechende Prüfung an der Uni gut geschrieben. Auch mit Elekrotechnik kenne ich mich durch Mechatronik aus. Ich kann mich da schon einarbeiten, immerhin habe ich drei Monate Bearbeitungszeit. Muss ich es wirklich gleich dem Roboter übergeben? Kann sein, aber es würde doch schon ausreichen, wenn ich es einfach messe. Es soll durch den Robotor keine online Korrektur erfolgen. Ich soll am Ende meiner Arbeit einfach sagen können, ob UV-Strahlen einen Einfluss auf die Schweißnahtqualität hat. Ich habe nicht vor, mein ganzes Wissen von euch zu übernehmen. Ich selber will das Projekt ausführen. Von euch erhoffe ich mir nur Ratschläge, Ideen. Dadurch könnte ich evtl. zeitfressende Fehler vermeiden. Danke für deinen Rat. Die Frage, ob ich die Werte an den Schweißroboter weiterleiten soll, habe ich mir noch gar nicht gestellt. Also nochmal Danke. Welche Software(Freeware) kannst du mir empfehlen, wenn ich einfach nur die Messwerte an einen PC weiterleiten möchte, ohne den Roboter in diesen Datentransfer einbeziehen zu wollen? @Sebastian: danke für den Link, der hilft mir bestimmt weiter. @Stefan M.: Ich soll herausfinden, ob UV-Strahlen zu Schweißnahtdefekten führen kann. @Gerald(Gast): Natürlich habe ich einen Betreuer, aber der schreibt ja nicht für mich dir arbeit :) Nochmal Danke an Euch. Freundliche Grüße Berus
Berus schrieb: > Ich soll am Ende meiner > Arbeit einfach sagen können, ob UV-Strahlen einen Einfluss auf die > Schweißnahtqualität hat. Das wird aber schwierig! Den Lichtbogen misst man normal über die Spannung und über die Änderung des Stroms, sowie die Rückwirkung auf die Drossel.
Kleiner Nachtrag: Mich würde mal interessieren, welcher Roboter verwendet wird :)
Claude Juncker schrieb: > Ich würde dabei gerne die UV-Strahlen (UV-A/B/C) messen. -> Spektrometer! Claude Juncker schrieb: > 4. Was genau misst eine UV-Diode, ist es die Intensität der einzelnen > Wellenläge, sagt sie mir nur, ob UV-"Licht" vorhanden ist. Was genau Studierst du?
hal schrieb: > Claude Juncker schrieb: >> Ich würde dabei gerne die UV-Strahlen (UV-A/B/C) messen. > > -> Spektrometer! Bei einem Zielpreis von unter 50€ wird da der Markt extrem eng. Ein "Spektrometer", das UV-A/B/C nicht trennen soll, würde wohl mit einem Kanal auskommen. Dann muss man allerdings durch ein optisches Filter für die passende Gewichtung der Spektralanteile sorgen (wie soll die Gewichtung eigentlich sein: Bestrahlungsstärke, Photonendichte ?) Ein Photodiode, die hauptsächlich UV-B erfaßt wäre z.B. die SG01S-18. Mit einem TIA, gleich als Tiefpaß beschaltet, sollte da schon was gehen.
Hallo Leute, Vorab: der Austausch mit euch ist wirklich hilfreich und konstruktiv :) @Stefan E.: die von dir gennaten Einflussgrößen (Spannung, Strom oder Lichtbogenlänge) sind Steuerungsgrößen die bisher und immer noch im Fokus der Forschung des E-Schweißens. Die werden von einem Roboter erfasst und ausgewerte. Die möchte ich aufgrund ihrer Ausgereiftheit im Rahmen der Arbeit nicht näher beleuchten. Den Roboter selber habe ich noch nicht gesehen. Aber sobald es so weit ist, schreib ich mal etwas über den Roboter. Ich bin auch schon scharf darauf den zu sehen. @hal(Gast): 1.Stichwort "Spektrometer" (wichtiger Aspekt :), das hatte ich noch nicht bedacht. 2.WING MB @ "alle": So wie ich das Prinzip eines Spektrometers für UV-Strahlenarten verstanden habe, geht es doch um eine Schicht mit einem chemischen Potential (z.B. Silizium)auf dem Spektrometer. konzeptionelle Wirkungszweie: Siliziumschicht --> auf. Silizium auftreffende UV-Strahlen --> Spannung (Stromfluss) --> Silizium löst sich ---> ??? (müsste die Silizmschit nicht abbauen und somit nach einer bestimmten Zeit erlöschen) Was kommt in dieser Kausalkette an Stelle der Fragezeichen. Dazu meine Frage: kann ich mit dem Spektrometer die Intensität der einezelnen elektromagnetischen Wellen (ca.100 bis 800 nm) messen. Ich kann mir nicht vorstellen wie das gehen soll. Kann mir das jemand anschalulich verständliche machen? Die Spannung(als Eingangssignal) oder der Strom stehen in einem bestimmten Verhältnis zur Wellenlänge.(korrigiert mich bitte, wenn ich Unsinn schreibe) Wezu benötige ich eigentlich den Tiefpassfilter. Nimmt er alle Spektralanteile außer die UV-Strahlen aus der Aufnahme der Messewerte raus oder mildert der Tiefpass einfach nur die analogen Eingangssignale wie z.B. die Spannung, damit der AD-Wandler den Aliasingeffekt unterdrüken kann? Ich glaube, dass ich nicht sicher weiß, was der grundlegende Unterschied zwischen Filter ist. Kann mir das jemand klar machen? @Thomas W. : könntest du mir kurz erklären, welche Rolle die Photonendichte und die Bestrahlungsstärke in diesem Rahmen von Bedeutung sind. Oder einfach nur allgemein diese Sachen etwas beleuchten. Vielen Dank! Berus
Claude Juncker schrieb: > @Stefan E.: die von dir gennaten Einflussgrößen (Spannung, Strom oder > Lichtbogenlänge) sind Steuerungsgrößen die bisher und immer noch im > Fokus der Forschung des E-Schweißens. Das Verhalten von Strom/Spannung und Lichtbogenlänge wurde doch schon längst erforscht und in guten Geräten eingesetzt. Egal ob Fronius, Cloos oder sonstwer, die haben alle schon Arc-Control. Eine Quinto-II hat z.B. zwei eigene Mikroprozessoren nur zum Erfassen solcher Daten. Geht übrigens auch bei allen Robotern, die solche Schweißstromquellen einsetzen. Ein großer Hersteller von MRTs schweißt seine Teile mit dem Verfahren. Die Nahtverfolgung über Strom/Spannungswerte ist bereits ausgereift, jetzt steht die 3D-Nahterkennung über Lasergrid auf der Tagesordnung. Nur als kleiner Tipp: du kannst mal ein lichtbogengeschweißtes und ein lasergeschweißtes Teil vergleichen. Letzteres wird mit 1064 nm geschweißt. Vielleicht erkennst du Unterschiede und kannst daraus Rückschlüsse ziehen.
Berus schrieb: > Ich soll am Ende meiner > Arbeit einfach sagen können, ob UV-Strahlen einen Einfluss auf die > Schweißnahtqualität hat. Wenn du nur die Menge der UV-Strahlen misst ohne sie ins Verhältnis zu anderen Wellenlängen zu setzen, merkst du nur ob der Sensor teilverdeckt war und wie die Oberflächen reflektieren. Messen könntest du per Digitaloszilloscope, und das nach jedem Schweissvorgang auslesen, entweder Photodiode direkt, Sperrstrom aus einer Spannungsquelle (9V Block) oder per Transimpedanzverstärker.
Hallo, @Stefan E.: deine Informationen sind mir weitgehend bekannt. Die Idee zum Vergleichen der Laserstrahlschweißnaht mit einer einfachen E-Schweißnaht finde ich gut. @Mawin: Wieso glaubst du, dass ich die UV-Strhalen ins Verhältnis zu den anderen elektromagnetischen Strahlen setzten sollte? Wenn ich z.B. die UV-C-Strahlen messe und davon ausgehe, dass ich sie absolut und ganz erfasst habt, dann kann ich doch auch eine Aussage darüber treffen, welche Auswirkung sie auf die Scheißnaht haben. Siehst du das etwa anders? Danke für den Vorschlag mit dem Digitaloszilloskop. Dazu werde ich noch recherchieren. Ich habe bisher zwei grobe Konzepte zum Messen: 1. UV-Sensor (mit Stromausgang) --> Transimpedanzverstärker Wird normalerweise noch ein Operationsverstärker(invertierender oder nichtinvertierednder) an de Transimpedanzverstärker nachgeschaltetr. Ich meine der Tramsimpedanzverstärker wandelt ja nur ein Stromsignal in ein Spannungssginal um. Müsste ich die ausgehende Spannung nicht noch verstärken lassen. Wie groß sollte die verstärkte Spannung überhaupt sein 2. UV-Sesnor (mit Spannungsausgan) --> Operationsverstärker Welches von diesen Konzepten würdet ihr bevorzugen und warum? Danke und freundliche Grüße Berus
Claude Juncker schrieb: > @Stefan E.: deine Informationen sind mir weitgehend bekannt. Mich würde mal interessieren, was du studierst bzw. was du arbeitest. Ich kenne kaum Studenten (Werkstoffkunde etc.), die sich so gut auskennen wie du. Ich könnte mal versuchen, für dich einen Zugang zu Laserschweißanlagen zu bekommen, die noch in der Entwicklung sind. Kann ich aber nicht versprechen. Melde dich mal bei Interesse.
>Immerhin habe ich die entsprechende Prüfung an der Uni gut geschrieben Als ob das ein Argument wäre. Was ich nicht ganz verstehe: Die UV-Strahlen entstehen doch im Lichtbogen, oder? Wieso sollten die Auswirkungen auf die Schweißnahtqualität haben? Wofür sind die denn ein Indikator? Für die Leistung die im Lichtbogen verheizt wird? Was genau willst Du damit nachweißen? Wie will man die UV-Strahlung, so man sie messen kann, denn als Stellgröße verwenden? Zu wenig UV, mehr Strom? Du kannst im Prinzip mit einem Sensor arbeiten, wenn Du davon ausgehst, dass Du Vergleiche nur innerhalb eines Schweißvorgangs machst. Über Teile hinweg wird es kritisch. Schon an einer Ecke dürfte die Abstrahlung sich massiv ändern. Dann musst Du wirklich ratiometrisch messen. Eine Herangehensweise wäre die, wie sie hier verwendet wird: http://www.hamamatsu.com/eu/en/product/category/3100/4001/4103/S2684-254/index.html UV-Filter vor einer normalen Si Diode. Filter gibts hier: https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3695 https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=6312 Aber insgesamt ist Dein Projektbudget viel zu niedrig für vernünftige Optiken etc. Ich denke, Du brauchst ca. 2000 für einen auch nur halbwegs ordentlichen Aufbau.
Hallo @Gerald: Dass die Noten irgendwelcher Art kein Spiegel der dadurch ausgedrückten Leistung sind, ist mir klar. Aber sie können dafür ein Richtwert sein. Danke für dein Auskunft. Die Links sind nützlich. Was ich nicht verstehe: Warum sollte man Vergleiche nur innerhalb eines Schweißvorganges vornehmen können? Soviel Geld habe ich tatsächlich nicht. Aber so teuer soll es auch nicht werden. Es soll mit einem geringen Budget realisiert werden. Ob es klappt oder nicht, werde ich ja noch sehen. Des Weiteren kann man es einfach als Prototyp betrachten, der noch weiter ausgereift werden kann. Ganz nach dem Motto: Probieren geht über Studieren, aber nicht Probieren ohne zu studieren. Danke Berus
Die Lichtbogenintensität ist nie konstant, daher kannst du es fast nicht auf mehrere Vorgänge ausweiten. Zur Vorgehensweise: Du müsstest viele Materialien untersuchen, verschiedene Legierungen mit verschiedenen Wärmeleitwerten. Das UV-Licht entsteht aber, wie schon gesagt, im Lichtbogen, weil die Elektronen auf ihrer Wanderung das Schutzgas ionisieren. Im Lichtbogen wird das abgeschmolzene Material mit der Elektronenbewegung mitgerissen und in das Schmelzbad eingebracht. Die Wärmeenergie entsteht dabei durch das Auftreffen der Elektronen auf dem zu schweißenden Material, weniger durch die Lichtbogenwärme selbst. Da bei einigen 10 bis 100 Ampere die Elektronenwanderung schon sehr gewaltig ist, kannst du z.B. auch überkopf schweißen, ohne dass das Schmelzgut in den Brenner tropft. Die Wirkung des UV-Lichtes auf das Material kannst du chemisch ermitteln (Strahlungsenergie über Wellenlänge auf Kristallgitter usw.) Die Hauptenergieflussrichtung des Lichtbogens ist axial, die Abstrahlrichtung hauptsächlich radial. Du kannst daher nur die Auswirkung der UV-Strahlung auf umgebende Materialien beobachten/ermitteln. Auf kaltes Metall hat UV-Strahlung keinen Einfluss. Aber wie sieht es mit rot-glühendem Metall aus? Oder flüssigem Metall? Das wird eine gewaltige Versuchsanordnung, aber würde dir vielleicht gewisse Messwerte und Erfahrungen bringen. Aber vielleicht eine kleine Idee für deine Arbeit: Die Menge und das Spektrum der UV-Strahlung ändert sich mit der Menge des Schutzgases. Du könntest also über eine UV-Erkennung ermitteln, ob sich genügend Schutzgas um die Schweißnaht befindet. Aber auch da musst du differenzieren: viele Gase enthalten Kohlenstoff, der beim Schweißen mit in das Schmelzbad eingebracht wird, um die Naht stabiler zu machen (ArCox 18).
>Warum sollte man Vergleiche nur innerhalb eines >Schweißvorganges vornehmen können? Weil Du verschiedene Werte bekommen wirst, abhängig ob der geschweißte Körper silbern oder schwarz, konvex oder konkav ist. Es wird keine fixe quantitative Auswirkung zwischen UV und Schweinahtqulität geben. >Probieren geht über Studieren, aber nicht Probieren ohne zu studieren. Nunja, es ist Deine Zeit. Aber vor jedem Experiment sollte man sich schon fragen, was a) die genaue Hypothese ist und b) wo Schwachstellen des Herangehens sind. Ich glaube, Du gehst eher nach dem Motto: wenns klappt ist es der Hit vor. Wahrscheinlich hättest Du mit besserer Planung mehr Chancen auf Erfolg...
Stefan E. schrieb: > Aber auch da musst du differenzieren: viele Gase > enthalten Kohlenstoff [...] Ich sollte meine Beiträge auch fertigschreiben... Je höher der Anteil an CO im Schutzgas ist, desto geringer wird der "UV"-Bereich, hauptsächlich an der UV-C und der unteren UV-B-Linie erkennbar.
hallo ich bin euch für eure Beiträge dankbar, doch ich möchte mich noch ein wenig belesen bevor ich darauf antworte. Ich möchte einiges von dem, was ihr schreibt, nicht wahr haben. Wenn das alles von euch Geschriebene richtig ist, dann wäre das für mich demotivierend. Das soll euch aber nicht entmutigen erneut zu schreiben. Eure Informationen gefallen mir zwar nicht 100 %, aber dennoch sind sie konstruktiv. Ich melde mich nachher noch mal. Danke Berus
Angehängte Dateien:
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Roboter.jpg
1,7 MB
Hier mal ein Bild von dem Schweißroboter. Er besitzt alle sechs Freiheitsgrade: Wenn das Drehen des Fotos um 90 Grad nicht funktioniert, dann deutet es an. Danach würde ich es noch mal in richtiger Ausrichtung versuchen zu posten.
Ein Reis SRV 30-16 mit Cloos Zwischenschlauchpaket :D Aber noch das alte ZSP mit 2x 16mm², die Dinger werden gerne warm.
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