Nosturin paikan mittaaminen

Abstract

Opinnäytetyössä käydään läpi nykyaikaisen nosturin paikan mittaamista. Mukana on kaksi mittausjärjestelmää, joita ei ennen ole käytetty nosturisovelluksissa. Näistä toista testataan loppuasiakkaalle asennetussa automaattinosturissa.

Nykyaikaista nosturia ohjaa lähes aina logiikka. Yksi oleellinen automaation osa on paikan mittaaminen. Erilaiset nosturisovellukset asettavat erilaisia vaatimuksia niin mittajärjestelmälle kuin mittauksesta saadulle datallekin. Nosturien vaihtelevat käyttöympäristöt ja asiakkaiden tottumukset lisäävät omat vaatimuksensa mittajärjestelmien valintaan.

Markkinoilla on saatavana satoja erilaisia mittalaitteita ja –järjestelmiä, jotka periaattteessa soveltuvat nosturisovelluksiin. Käyttöympäristön olosuhteet, nosturisovelluksen vaatimukset ja vaadittu automaation taso ovat ensimmäiset kriteerit valintaa tehtäessä. Asiakkaan toiveet ja vaatimukset saattavat ohjata valintaa tietyn valmistaja malleihin. Hankintahinnan lisäksi valinnassa tulee ottaa huomioon myös mittalaitteen asennuksesta, käyttöönotosta ja tarvittavien apurakenteiden valmistamisesta ja asentamisesta aiheutuvat kulut. Asiakasta luonnollisesti kiinnostaa järjestelmän huoltotarve, huollettavuus, käyttöikä ja varaosavaraston arvo. Joskus myös uudelleenkäytettävyys tai käytöstäpoistamiskulut arvioidaan.

GPS:ään perustuvaa paikannusjärjestelmää voidaan parantaa asettamalla katvealueille – kuten tehdashallien sisälle – signaalia tuottavia lisälähettimiä. Järjestelmä on kuitenkin herkkä mm. teräsrakenteista johtuville häiriöille. Myöskään tarkkuus ei vielä riitä useimmille nosturisovelluksille. Näiden tekijöiden parantuessa järjestelmä saattaa jatkossa olla varteenotettava paikoitusjärjestelmä varsinkin useiden nostureiden suuriin teollisuushalleihin.

Kiihtyvyysanturiin perustuvaa mittajärjestelmää testattiin asiakkalle asennettulla automaattinosturilla. Nosturissa absoluuttista paikkaa mittaavan laseranturin paikkatietoa verrattiin kiihtyvyysanturilta laskennan kautta saatuun paikkatietoon. Vaikka paikkatiedot erosivatkin paljon toisistaan, antoi testi viitteitä siitä, että valitsemalla oikeanlainen anturi ja kehittämällä laskentaa voidaan järjestelmästä saada nosturisovelluksiin riittävän tarkka paikkatieto. Kokonaiskuluiltaan kiihtyvyysanturi näyttäisi olevan kilpailukykyinen mihin tahansa muuhun paikanmittausjärjestelmään verrattuna, ja käytännössä täysin huoltovapaa rakenne kiinnostaa varmasti myös loppuasiakkaita.

This Bachelor’s thesis studies the location measurement of a crane. The focus is on two measurement systems which have not been used in crane applications before. One of the systems is also tested in an automated crane installed to a customer.

A modern crane is nearly always controlled by a PLC system. One essential issue of automation is location measurement. Different crane applications set different requirements for both the measurement system and the signal. Changing enviroments of the cranes and customers’ routines escalate the requirements for the system.

There are hundreds of different measuring devices and systems in the market, which are theoretically suitable for a crane application. The first criteria for selecting the location system are enviroment, requirements of the crane application and the grade of automation. Customers’ requests or requirements may specify the producer of the sensor. In addition to the prime cost, the assembly, comissioning and configuration costs have to be taken into account. The customer is definitely interested in the need of maintenance, maintainability, lifetime of the sensor and value of the spareparts. Sometimes also recycling and decommissioning costs are evaluated.

GPS positioning can be improved by assembling additional transmitter units in areas where the primary GPS-signal is not observed. However, the system is sensitive for e.g. interference caused by surrounding steel structures. Furthermore, the accuracy is not good enough for a crane application. In the future, if these two aspects of the system can be improved, GPS navigation might be a noteworthy measurement system especially in large environments where several cranes are operating.

A measurement system based on accelerometer was tested in an automatic crane. Laser sensor measures all the time the location of the crane. This location was compared to the location calculated from the acceleration. Even though the locations differ quite a lot, the test shows that by choosing the right accelerometer and improving the calculation, an accelerometer-based location system can be accurate enough for a crane application. Low overall costs and totally maintenance-free construction will undoubtedly also interest the customer