Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
TermopastyTermopasty
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Czujnik do identyfikowania budowy wewnętrznej

13 Jun 2012 16:20 1357 18
  • Level 9  
    Witam,
    Szukam pewnego rozwiązania mojego problemu; poszukuję jakiegoś rodzaju czujnika, który potrafiłby wykryć budowę wewnętrzną stalowego pręta, tj. czy pręt jest pełny, czy jest on drążony (czy ma postać rurki). Uprzedzam pytanie - od czoła nie mogę tego sprawdzić :)
    W jaki sposób mógłbym to zrobić, czy istnieją jakieś czujniki do takiego zastosowania?

    Elektronika nie jest moją mocną stroną, dlatego zwracam się uprzejmie o pomoc.
    Jeśli ktokolwiek miałby coś do powiedzenia to zapraszam, każdą możliwość będę sprawdzał.
    Z góry dziękuję za pomoc :)
  • TermopastyTermopasty
  • TermopastyTermopasty
  • Level 43  
    A nie możesz w niego uderzyć i ocenić na słuch?
  • Level 32  
    Sam czujnik nie wystarczy, a całe urządzenie pomiarowe. Najbliższe wydaje mi się coś co się kiedyś nazywało "Defektoskop ultradźwiękowy". Dla regularnej budowy przedmiotu mierzonego typu "pełny-wydrążony" mogłoby to być coś znacznie uproszczonego w stosunku do pełnego defektoskopu.

    Krzysztof Podstawa
  • Level 9  
    czujnik, lub raczej system pomiarowy (detekcyjny) chcę zastosować w automatycznej linii montażowej, na jednej z podstacji, gdzie dany detal zatrzymuje się, jest stabilizowany w specjalnych szczękach i wykonywana jest na nim kolejna operacja montażowa

    Dodano po 3 [minuty]:

    jarek_lnx wrote:
    A nie możesz w niego uderzyć i ocenić na słuch?


    jeśli takowe zastosowanie mógłbym zrobić w sposób zautomatyzowany, co myślę, jest do zrealizowania, to tak. Pytanie, czy jestem w warunkach produkcyjnych (spory hałas) wychwycić różnicę w oddźwięku uderzenia w konkretny detal

    Dodano po 2 [minuty]:

    1st wrote:
    A możesz go zważyć?


    mogę, ale szukam właśnie innego rozwiązania. W podobnym przypadku waga (bazująca na tensometrach) ulegała częstym awariom.

    Dodano po 21 [minuty]:

    kpodstawa wrote:
    Sam czujnik nie wystarczy, a całe urządzenie pomiarowe. Najbliższe wydaje mi się coś co się kiedyś nazywało "Defektoskop ultradźwiękowy". Dla regularnej budowy przedmiotu mierzonego typu "pełny-wydrążony" mogłoby to być coś znacznie uproszczonego w stosunku do pełnego defektoskopu.

    Krzysztof Podstawa


    mogłbyś bardziej rozwinąć temat lub podać jakiś link do wiedzy na ten temat
  • Level 20  
    Hmmm jakaś linia produkcyjna...? Na pewno nie jesteś w stanie sprawdzić tego od czoła pręta? Co jeszcze mi przychodzi na myśl to jakiś czujnik magnetyczny... vide hallotron...
  • Level 9  
    1st wrote:
    Hmmm jakaś linia produkcyjna...? Na pewno nie jesteś w stanie sprawdzić tego od czoła pręta? Co jeszcze mi przychodzi na myśl to jakiś czujnik magnetyczny... vide hallotron...


    nie tak nie moge, co nic mi to nie da. Badany detal z zewnątrz jest identyczny, i to od czoła i to od powierzchni bocznej, dlatego żadna wizualna identyfikacja typu kamera wizyjna, nie chodzi tu w grę (o ile to miałeś na myśli) :)
    dlatego szukam czegoś nowego, tj. jakichś metod elektromagnetycznych, może ultradźwiękowych, może rentgenowskich, itp., które bez inwazyjnie mogłyby zbadać detal - coś na zasadzie badań niezniszczalnych z wytrzymałości materiałowej
  • Level 20  
    To chyba pozostaje magnetyzm... zainteresuj się hallotronem, ale ekspertem nie jestem :-)

    [edit]
    tzn. nie podam gotowego rozwiązania...
  • Level 9  
    1st wrote:
    To chyba pozostaje magnetyzm... zainteresuj się hallotronem, ale ekspertem nie jestem :-)

    [edit]
    tzn. nie podam gotowego rozwiązania...


    spoko
    dzieki za pomysl, napewno przyblize sobie ten temat
    pzdr
  • Level 18  
    Jest to łatwe do zrobienia przy pomocy badania ultradźwiękowego. Nie bardzo można jednak uznać to za czujnik - konieczne jest zrobienie trochę bardziej złożonego urządzenia. Zajmujemy się takimi rzeczami i z chęcią podejmiemy się realizacji takiego zadania.
  • Level 32  
    koscielnyzst: Wiedzy o samej defektoskopii ultradźwiękowej jest bardzo dużo via Google, a przy okazji są też oferty handlowe. Przyznaję, że nie czytałem szczegółowo materiałów wskazanych przez wyszukiwarkę.

    Wiem tyle, że problemem może być przerwa powietrzna między czujnikiem, a badanym obiektem. Powietrze silnie tłumi ultradźwięki o częstościach powyżej 48 kHz, a w badaniach materiałów stosuje się m.in.: wyższe częstotliwości, doleganie czujnika do obiektu i wypełnienie wszelkich przestrzeni powietrznych odpowiednimi substancjami, np. olejami.

    Jak widać, kolega Wieslaw Bicz zadziałał rynkowo, oferując swoje usługi w tej sprawie. Sam wspominałeś o promieniach rentgena. Pomyślałem też o dość prostackiej metodzie elektromagnetycznej (a może magnetoelektrycznej lub indukcyjnej), ponieważ obiekt jest stalowy.

    Stalowy pręt umieszczony między biegunami czujników indukcyjnych określa stan obwodu magnetycznego. Jeżeli zmieni się przewodność magnetyczna części obwodu (wydrążenie), to zmieni się jego stan, co może wychwycić czuły detektor. To jest tylko bardzo ogólny opis zjawiska do dalszej dyskusji.

    Krzysztof Podstawa
  • Level 18  
    Użycie ultradźwięków w powietrzu jest mało realistyczne, Należy stosować kontakt, co w tym kontekście jest dość łatwe (detal jest chwytany szczękami). Czujniki indukcyjne mogą wchodzić w grę, ale z własnego doświadczenia wiem, że ciężko będzie je skalibrować (małe różnice pomiędzy prętem a rurką).
    Analizowałem bardzo podobny projekt i dlatego mogę z dość dużą pewnością stwierdzić, że urządzenie da się zrobić, ale nie jest to bardzo banalne zadanie. Nie wyjdzie z tego prosty czujnik, ale trochę bardzij złożone urządzenie.
  • Level 9  
    kpodstawa wrote:
    Pomyślałem też o dość prostackiej metodzie elektromagnetycznej (a może magnetoelektrycznej lub indukcyjnej), ponieważ obiekt jest stalowy.


    Możesz polecić jakieś szczególne źródło wiedzy na ten temat, czy raczej opierać się mam na wyszukiwarce?
  • Level 32  
    Pomysł z metodą indukcyjną wygrzebałem z zakamarków pamięci, kiedy jeszcze uczyłem się miernictwa przemysłowego lub bywałem na praktykach. Wtedy była tylko literatura papierowa. Zobaczę, czy mam w biblioteczce coś na ten temat.

    To, o czym pisał Wieslaw Bicz z małą różnicą oporności magnetycznej może być przeszkodą w taniej realizacji. "Za moich czasów" scalone wzmacniacze różnicowe nie były powszechne, a obecnie można skutecznie "wydobywać" z sygnałów jakieś promilowe zmiany w parametrach. Ale łatwo nie będzie.

    Trzeba też obiektywnie przyznać, że ultradźwięki (czy w ogóle metody akustyczne) są bardzo wygodnym medium pomiarowym. Wiem to z praktyki - robiłem pracę dyplomową z wibrometrii ultrasonicznej.

    Zatem propozycja "kontrolowanego, mechanicznego pobudzenia pręta w zakresie słyszalnym" (uczona nazwa walnięcia w niego czymś twardym, np. gumą) i "słuchania" reakcji (czyli analiza dźwięków, jakie wyda uderzony pręt), to też może być rozwiązanie.

    Krzysztof Podstawa
  • Level 18  
    kpodstawa wrote:
    .

    Trzeba też obiektywnie przyznać, że ultradźwięki (czy w ogóle metody akustyczne) są bardzo wygodnym medium pomiarowym. Wiem to z praktyki - robiłem pracę dyplomową z wibrometrii ultrasonicznej.

    Zatem propozycja "kontrolowanego, mechanicznego pobudzenia pręta w zakresie słyszalnym" (uczona nazwa walnięcia w niego czymś twardym, np. gumą) i "słuchania" reakcji (czyli analiza dźwięków, jakie wyda uderzony pręt), to też może być rozwiązanie.

    Krzysztof Podstawa


    To jest dobra idea (tzw. analiza rezonansowa), ale mam wrażenie, że trudniej będzie to zrealizować, niż analizę w oparciu o zwykłą transmisję ultradźwięków. A przyczyna jest prosta: konieczność kalibracji dla każdego typu materiału, zależność od sposobu uchwycenia, itd.
  • Level 9  
    w moim przypadku dochodzi jeszcze jeden element problematyczny - szybkosc identyfikacji.
    czas cyklu od którego jestem uzalezniony to ok. 7,5 sek
  • Level 18  
    koscielnyzst wrote:
    w moim przypadku dochodzi jeszcze jeden element problematyczny - szybkosc identyfikacji.
    czas cyklu od którego jestem uzalezniony to ok. 7,5 sek


    To akurat nie jest żaden problem. Detekcja może być zrobiona w ułamku sekundy.
  • Level 32  
    Zgodnie z obietnicą przejrzałem moje zasoby biblioteczne. Dużo do myślenia dał mi mój zeszyt do miernictwa przemysłowego "Aparatura Kontrolno-Pomiarowa", czyli nie mogę powołać się na źródło. Z książek przytoczę najbardziej przydatną: Stanisław Malzacher "Elektronika przemysłowa", Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1976. Uprzedzając ewentualne zarzuty o przestarzałość: Książka jest dobrze napisana, a podstawy fizyczne opisywanych metod i urządzeń częściowo nadal są aktualne. Dzisiaj jest inna realizacja praktyczna, np. lampy zastąpiono półprzewodnikami.

    Czyli tak: Bezpośrednie metody indukcyjne mogą się nie sprawdzić, ponieważ bazują na zmianie parametrów obwodu magnetycznego przez zmiany przenikalności magnetycznej w obszarze ferromagnetyk-powietrze. W interesującym nas przypadku powietrze jest tak otoczone metalem, że nie stanowi prosto mierzalnej zmiany oporności magnetycznej. Zastosować oczywiście można, ale trzeba wziąć pod uwagę koszty wdrożenia.

    Pozostaje zatem rozważyć jeszcze metody różnicowe, a może nawet dałoby się "wymyśleć" jakąś metodę kompensacyjną. Tu trzeba zastosować jakiś element odniesienia (nie chcę stosować określenia "wzorcowy", chociaż z metrologicznego punktu widzenia jest to wzorzec) o stabilnych parametrach. Czyli można wyobrazić sobie kawałek pełnego pręta o określonej długości, średnicy i w miarę jednorodnej budowie wewnętrznej, który będzie stałym elementem układu pomiarowego.

    Tu dygresja, bo chyba nam umknęło to, jaki efekt mierniczy jest do osiągnięcia: "Pomiar" dwustanowy z jakąś tolerancją (pełny-wydrążony), czy jakoś zdefiniowany zakres "pełności-wydrążoności"? Trochę to wygląda na kabaret typu "Struganie patyka jest jednym z zastosowań metody kolejnych przybliżeń", ale ja jestem teraz jak najbardziej poważny. W przypadku pomiaru dwustanowego wszystko może znacznie się uprościć, ale oczywiście nie musi być proste.

    Najprościej byłoby zastosować jakiś wariant tzw. transformatora różnicowego. Aha, nie napisałem. Podaję tylko hasła do dalszych rozważań, a i tak już się zrobił ogrom czytaniny w tym poście. Jednak najbardziej czułe z metod różnicowych lub kompensacyjnych są metody mostkowe. Ale dla naszego przypadku gotowego rozwiązania nie znalazłem. Ponieważ ryzykuję tylko publiczne wyśmianie na specjalistycznym portalu, więc moja odwaga bardzo staniała. Patrząc na różne 4-ramienne mostki pomiarowe i coś tak egzotycznego, jak "mostkowy konduktometr gazowy" wymyślił mi się "mostek impedancyjno-reluktancyjny.

    Typowy układ: w jednej gałęzi element odniesienia, w następnej element mierzony, w dwu pozostałych jakieś impedancje (może wystarczą zwykłe opory), jedna przekątna pobudzana przebiegiem zmiennym, w drugiej przekątnej detektor stanu równowagi.

    Problemy, na które obecnie nie umiem odpowiedzieć:
    - Minimalizacja pasożytniczych indukcyjności wzajemnych, ale jakie sprzężenie magnetyczne?
    - Rodzaj pobudzenia: sinusoida, prostokąt, częstotliwość (najlepiej 50 Hz), amplituda?
    - Rodzaj detekcji: mostek zrównoważony lub nie; jeżeli równowaga, to jak zdefiniowana?
    - Wszystko inne, czego nie wiem.

    Czyli jak widać, pytań jest więcej, niż odpowiedzi. Może do dyskusji włączy się ktoś, kto już coś takiego przerabiał i wie, np. że szkoda zachodu dla jednego prototypu lub rzecz nie ma wartości metrologicznej.

    Reasumując, wygląda na to, że trzeba zastosować doktrynę inż. Mamonia, czyli "najbardziej lubimy to, co już znamy". A co znamy dobrze i stąd bardzo lubimy, jeżeli nie jest to kosztowna aparatura rentgenowska? Wszyscy zgadli: Ultradźwięki! Uff. Dziękuję za cierpliwość i przepraszam za tak dużo tekstu.

    Krzysztof Podstawa
  • Level 18  
    kpodstawa wrote:


    Reasumując, wygląda na to, że trzeba zastosować doktrynę inż. Mamonia, czyli "najbardziej lubimy to, co już znamy". A co znamy dobrze i stąd bardzo lubimy, jeżeli nie jest to kosztowna aparatura rentgenowska? Wszyscy zgadli: Ultradźwięki! Uff. Dziękuję za cierpliwość i przepraszam za tak dużo tekstu.

    Krzysztof Podstawa

    Mały komentarz: Akurat tak się składa, że próbowaliśmy zastosować metodę magnetyczną w bardzo podobnym kontekście i stąd wiem, że wykrycie różnicy "pręt - rurka" jest możliwe, ale na granicy czułości. Wątpię, żeby się to udało łatwo zaimplementować w praktyce przemysłowej, ale nie potrafię tego wykluczyć. W przypadku ultradźwięków różnice są łatwo wychwytywalne. To można zademonstrować na poczekaniu i wynika też z prostej fizyki.