Hallo zusammen, für ein Projekt an der Uni steh ich vor folgender Aufgabe: Wir sollen mit einem Roboter sensorgestützt einen Ausschenkvorgang realisieren. Der Roboter hat dabei eine Flasche, aus welcher er eine bestimmte Menge an Flüssigkeit in ein Gefäß ausgießen soll. Diese Menge soll zwischen 40ml und 160ml liegen bei einer Genauigkeit von etwa 5ml. Die Rückmeldung, wann die Menge erreicht ist und der Roboter den Ausschenkvorgang beenden soll, erfolgt über Sensorik, es darf kein handelsüblicher Dosieraufsatz verwendet werden. Das Gefäß ist aus Metall, hat einen Durchmesser von etwa 90mm und eine Höhe von etwa 150mm. Ich hatte bisher folgende Ideen: 1) Das Gefäß steht auf einer Wägezelle, die nach dem Prinzip der elektrodynamischen Kraftkompensation arbeitet, und den Einfüllvorgang überwacht. solche wägezellen gibt es bspw. von wipotec 2) Das Gefäß steht auf einem Kraftsensor wie bspw. diesem hier: https://www.buerklin.com/default.asp?event=ShowArtikel%2822K1466%29&l=d&jump=ArtNr_22K1466&ch=44979&ajaxLoad=true oder diesem: http://www.me-systeme.de/sensorik/kraftsensoren/kd45.html 3) das Gefäß steht auf einer mechanischen Konstruktion, ähnlich einer Balkenwaage. Ein Neigungssensor ist auf dem Balken befestigt und man zieht aus der Neigung Rückschlüsse auf den Füllstand. 4) ein optischer Sensor oder ein Ultraschallsensor überwacht die ansteigende Füllstandshöhe im Gefäß. Was aus ablauftechnischen Gründen nicht geht ist ein kapazitiver Füllstandsensor, der am Gefäß befestigt wird. Ich hab ebenfalls schon daran gedacht, eine billige Küchenwaage zu kaufen und auszuschlachten, aber ich hab in einigen Foren gelesen, dass Küchenwaagen sich nur für statische Messungen eignen.. Danke für jede Anmerkung! Flo
Meine 10EUR Küchenwaage (5kg/1g) hat eine Kraftsensor mit DMS. Damit kann man schon was anfangen, wenn man einen DMS Verstärker hat. Die eingbaute Elektronik wird für Deine Zwecke eh zu langsam sein. Wenn kein Schaum da ist, könnte man ja auch von oben den Pegel messen. Wenn Schaum, könnte man zwar immer noch Stimmzungen nehmen, aber ich vermute berührende Verfahren sind bäh ;)
Hallo Henrik, danke für die Antwort! Berührende Verfahren wollen wir vermeiden. Schaumbildung kann durchaus vorkommen, das hab ich ganz vergessen. Ich tendiere momentan Richtung Kraftsensor bzw. Küchenwaage ausschlachten..
hmm, ich denke der Ansatz mit dem wiegen ist fragwuerdig. Was hälst Du z.B. von einer Schlauchpumpe, da kannst Du sicher bei guter Auslegung locker die geforderte Genauigkeit einhalten. Eine Waage integriert in ein bewegtes System, das ist moeglich, aber nur mit grossem Aufwand. Grüße Nase
Hab mit dem KD45 sehr gute Erfahrung. Passenden Verstärker gibts dort auch. http://www.me-systeme.de/sensorik/kraftsensoren/kd45.html Ist halt nicht die billigste Lösung.
Hallo nase und xxx, merci für die beiträge! Das mit der Schlauchpumpe ist ne coole Sache und funktioniert bestimmt, nur soll die Flüssigkeit ja direkt aus der Flasche in den Behälter ohne einen Umweg - ganz so als wenn ich mir ein Glas Apfelsaft einschenke. Daher geht das nicht. Anstelle des KD45 gibts bei sourcingmap.com aus China einen ähnlichen artikel, nur für einen bruchteil des Geldes, nämlich 8€. Ist nur dir Frage ob der was taugt.. http://www.sourcingmap.de/wiegen-wagezelle-sensor-fur-elektronische-waage-p-126206.html
Hallo stirni, falls die Füllmenge einmal fix eingestellt wird und immer gleich bleibt,dann würde ich zu einer mechanischen Lösung tendieren mit Balken und Poti dran der Roboter kann dann mit ansteigendem Gewicht die Flasche lagsam zurückfahren damit die Flüssigkeit nicht überschwappt. Sollte aber bei jedem Aufschankvorgang die Menge anwählbar sein ,wird´s komplizierter,evtl.Waagen für Kältemittel ,falls Preis keine Rolle spielt. http://www.mastercool.com/pages/german_charging_scales.html Wenn nun auch noch die Flüssigkeit in der Flasche unterschiedlich ist wird´s noch komplizierter wegen der unterschiedlichen Dichte,in diesem Fall wäre es wieder besser auf Optische oder Näherungssensoren zurückzugreifen http://www.sick.com/group/DE/home/products/product_portfolio/industrial_sensors/Seiten/capacitive_proximity_sensors.aspx da ein Durchflusszähler eh nicht in frage kommt. http://www.jesspumpen.de/html/durchflusszahler.html Hab nun mit meinem Beitrag villeicht nicht wirklich viel weitergeholfen aber ich hoffe ein paar Denkanstösse sind dabei.
Und wie löst du das Problem, daß durch den Impuls der in das Gefäß fliessenden Flüssigkeit deine Waage völlig unvorhersehbar zu viel anzeigt? Du müsstest wenn in einzelnen kleinen Etappen einschenken und dann in Ruhe messen.
Hallo Gerry und Udo, danke für eure Anmerkungen. Denkanstöße waren auf jeden Fall dabei! Momentan tendier ich dazu einen Kraftsensor mit DMS zu verwenden, das Signal zu verstärken und über nen Microcontroller der Robotersteuerung ab dem erreichten Gewicht ein HIGH zu geben. Das Problem mit dem Impuls beim Einschenken ist mir noch gar nicht in den Sinn gekommen. Da werd ich mir was einfallen lassen müssen. Vlt. wirkt sich das aber auch gar nicht so schlimm aus.
Man könnte doch mal messen wieviel Flüssigkeit bei bestimmten Bewegungsabläufen (Zeiten, Kippwinkel, Restfüllstand...) aus der Flasche läuft und damit dosieren ohne am Zielort zu messen.
gerry schrieb: > Wenn nun auch noch die Flüssigkeit in der Flasche unterschiedlich ist > wird´s noch komplizierter wegen der unterschiedlichen Dichte, Nicht nur das. Ich nehme an, daß das Einschenken über ein kippen der Flasche erzeugt wird, und das "regeln" der Ausflussgeschwindigkeit über den Kippwinkel passieren soll. Das wird so aber nicht funktionieren. 1. bei fast vollen Flaschen läuft die Flüssigkeit u.U. an der Flasche entlang ab. Das muss man erkennen. 2. bei etwa halbvollen Flaschen schwappt die Flüssigkeit hin und her. Die Frequenz hängt von der Flaschenlänge und evt. von der Füllmenge und Form der Flasche ab. Dieses Schwappen wird durch Regelbewegungen (weiter oder weniger kippen) angeregt. Dadurch hat man ggf. eine sehr ungleichmäßigen Volumen(Massen)strom und die Regelung wird evt. instabil.
Florian Stirner schrieb: > Hallo Gerry und Udo, danke für eure Anmerkungen. Denkanstöße waren auf > jeden Fall dabei! Momentan tendier ich dazu einen Kraftsensor mit DMS zu > verwenden, das Signal zu verstärken und über nen Microcontroller der > Robotersteuerung ab dem erreichten Gewicht ein HIGH zu geben. Das > Problem mit dem Impuls beim Einschenken ist mir noch gar nicht in den > Sinn gekommen. Da werd ich mir was einfallen lassen müssen. Vlt. wirkt > sich das aber auch gar nicht so schlimm aus. Hallo Florian, aus Deinen Angaben entnehme ich, dass die Roboterachsen keine Kraftueberwachung/messung haben. Das Ausschenkproblem ist nicht leicht, da eine Gewichtsmessung sehr unruhig wird (ruecklaufende Blasen in der Flasche,Udos Hinweis geht dahin...) Hast Du optischen Zugriff auf den Behaelter IN DEN eingeschenkt wird? Ist die Flache aus der geschenkt wird, immer die gleiche? Und das ander Gefaess? Ich wuerde bei Sichtbarkeit auch mal an einen Kamerasensor denken (SICK i40 oder ifm). Bei der geforderten Genauigkeit kien Problem, aber 1. Sicht auf mindestens eines der Gefaesse mit Inhalt und 2. Geometrische Konstanz sind gefordert. Wenn aber eine Waegezelle am einzuschenkenden Glas moeglich ist, sollte das das leichteste sein, zusammen mit etwas Intelligenz, die die Dynamik der einfliessenden Fluessigkeit herausrechnet (Integrator)! Gruss Michael
Udo, deine Annahme ist richtig. allerdings wollen wir nichts regeln, sondern lediglich eine einzige, langsame Bewegung zum Ausgießen aus der Flasche haben. Das Problem mit der rücklaufenden Luft wollen wir umgehen, indem wir einfach passend langsam ausschenken. Damit Flüssigkeit nicht am Flaschenhals abläuft, verwenden wir evtl. einen Aufsatz und kippen die Flasche ausreichend schnell. ich denke, hier werden wir bisschen rumspielen müssen. Dieses Video der Uni Heilbronn zeigt beide Probleme, die du erwähnt hast: http://www.youtube.com/watch?v=CGXT_6o2oFQ&list=UUww9UNr-4wYK-PH3by0tuyA&index=19&feature=plcp Michael (danke für deine Anmerkung) richtig, unser Roboter hat keine überwachten Achsen. Optischer Zugriff ist möglich, und das Gefäß ist ebenfalls immer dasselbe, allerdings ist die geometrische Konstanz nicht gegeben und das Gefäß darüberhinaus aus Edelstahl, sodass eine kamera wohl nicht gehen wird.
Na dann viel Spass und viel Erfolg kannst ja die Ergebnisse ggf. mal hier posten
Den fallenden Strahl kannst Du noch nicht wiegen, nur mehr oder weniger gut schätzen ;) (Startimpuls, Volumenstrom) Daher ist das Wiegen der Flasche evtl. einfacher (also zwei Kraftsensoren) und es kann gleich eine Runde eingeschekt werden :D
Die Flasche wiegen...wird bei uns wohl schwierig aufgrund des robotergreifers. Ich hoff ich vergess es nicht, das ergebnis zu posten - dauert noch bis märz, bis wir fertig sind. Danke schonmal an alle die sich zum problem geäußert haben!
Da hast Du ja viele Ausschlußkriterien gesammelt. Schauen wir uns doch mal die !normale! Realität an: da hat ein Mensch eine Flasche in der Hand und kippt den Inhalt in ein Glas. Regeln tut er das über ein optisch mechanisches System und dieGenauigkeit ist entweder sehr relativ oder aber per Eichstrich definiert. Eichstrich funktioniert nur richtig bei Glas, nicht bei einem Metallbehälter... Deine Aufgabenstellung elemeniert den optischen Ansatz und will ihn mit dem Gewichtsansatz ersetzen. Leider ist davon auszugehen, daß - Gewicht und Volumen nicht immer im gleich sind - der Behälter nicht immer gleich schwer ist - das Gewicht eher dynamisch aufläuft... Die von Dir genannten Ausschlußbedingungen sind bildlich gesprochen eine Gleichung mit mehr Unbekannten als benotigt wird um die Gleichung direkt zu lösen. Da bleibt dann nur, sich schrittchenweise an das Ergebnis anzunaehern. , z.B. einen Überlaufsensor zu basteln, sprich eine Art Schwimmerschalter, denn bei viel Flüssigkeiten ist nicht mit Leitfähigkeit... frei dem Motto: voller als voll geht nicht ... Fragestellung war Volumen, Fazit: Gewicht geht nicht!! Die Aufgabenstellung nicht geeignet, und weiter noch, ich behaupte, die Aufgabenstellung ist unsinnig! Klar, das will der Prof nicht hören... ... aber dann muß er eben auch den nötigen Spielraum zur Verfügung stellen... Schlicht und einfach: Volumetrische Anforderung ist nur mit volumetrischer Messmöglichkeit zu erschlagen. Das bedingt immer den Einsatz eines volumetrischen Normales, egal in welcher Form. Grüße Nase
Weil wenn ich mal was einschenken will und es ist dunkel, dann nehme ich meinen Finger um zu spüren wie voll der Behälter schon ist. ich auch den Ansatz weiterverfolgen es mit mehren Sensoren durchzuführen, -Wie schon oben erwähnt zwei kraftsensoren zu verwenden um zwei informationswege zu haben, aber eine Optische Auswertung mit einer Kamera, würde ich auch mit einbauen, weil da gibt es schon sehr viel Vorarbeit, weil wenn ich es erkennen kann, optisch ob ein Behälter voll ist warum sollte es nicht auch ein Microkontroller erkennen. Zurnot schaltet man eben noch einen Fpga davor der dann die Wichtigen Bildinformationen rausfiltert. Gruß, Matthias K.
> Schlicht und einfach: Volumetrische Anforderung ist nur mit > volumetrischer Messmöglichkeit zu erschlagen. Das bedingt immer den Das ist garnicht so dumm.....lass den ROboter mit "seiner zweiten Hand" ;-) eine Art Trichter dazwischenhalten. Oder bringe den Trichter ueber dem Glas an. IN den Trichter kommt eine volumetrische Messzelle, aehnlich Zahnradmesszelle oder Benzinmengenmesser..... Gruss Michael
nase schrieb: > Schlicht und einfach: Volumetrische Anforderung ist nur mit > volumetrischer Messmöglichkeit zu erschlagen. schwachsinn... das würde nur stimmen, wenn kein zusammenhang zwischen volumen und irgend einer anderen messbaren größe existieren würde.
@ Michael H. .. na, dann hättest Du ja wenigstens die messtechnisch Größe nennen können... Komm, hilf dem Schwachsinnigen auf die Beine...mir will die gerade nicht einfallen... Und nun komm mir nicht mit Gewicht, denn das würde bedeuten, daß Du nicht lesen kannst... Grüße Nase
Von den Punkten 1 bis 4 kommt nur der Letzte infrage. Es sei denn, Du kannst eine, immer nach unten orientierte Waage, im Dreh-/Kippgelenk der Ausschenkvorrichtung installieren. Je nach Füllmenge bzw. Restmenge gibt es keinen vorhersehbaren Dreh-/Kippwinkel + Zeit um die ausgelaufene Menge zu bestimmen. Dazu brauchst Du Dir nur mal, die verschiedenen Flächen, die die Flüssigkeitsoberfläche in einer Flasche, während einer Drehung um 180° bildet, vor Augen halten. Die Brutto-, Netto- und Trara-Spielerei geht aber immer bei einem, auf einer Waage stehenden, Gefäß. Nur der, aus der Strömung selbst entstehende Zusatzdruck, könnte eine gewisse Ungenauigkeit erzeugen.
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