Τα μη επαφικά μετρητικά μηχανήματα μήκους (VLM) με λέιζερ είναι βιομηχανικά όργανα υψηλής ακρίβειας για τη μη επαφική μέτρηση της γραμμικής ταχύτητας και του συνολικού μήκους κινούμενων προϊόντων. Χρησιμοποιούν λέιζερ Doppler ή αρχές διασταυρούμενης συσχέτισης εικόνας για τη μη επεμβατική μέτρηση της ταχύτητας του προϊόντος, με ακρίβεια συνήθως της τάξης του 0,05% της ένδειξης. Αντικαθιστούν τα συστήματα τροχών μέτρησης σε εφαρμογές όπου η φυσική επαφή δεν είναι επιθυμητή λόγω φθοράς, μόλυνσης, θερμοκρασίας προϊόντος ή απαιτούμενης ακρίβειας.
Θέλετε βοήθεια στην επιλογή του προϊόντος;
Αρχή Doppler λέιζερ
Η κλασική αρχή Doppler (DGV – Doppler Global Velocimetry ή LDV – Laser Doppler Velocimetry) χρησιμοποιεί δύο συνεκτικές δέσμες λέιζερ που τέμνονται πάνω από την περιοχή μέτρησης, σχηματίζοντας ένα πλέγμα συμβολής με μια κροσσίδα γνωστού βήματος. Όταν ένα κινούμενο σημείο προϊόντος διασχίζει τις κροσσές, το σκεδαζόμενο φως διαμορφώνει την έντασή του σε συχνότητα ίση με την ταχύτητα του προϊόντος διαιρούμενη με το βήμα της κροσσής. Ένας φωτοηλεκτρικός αισθητήρας μετρά τη συχνότητα διαμόρφωσης και τα ηλεκτρονικά υπολογίζουν την ταχύτητα. Η μέθοδος είναι εξαιρετικά ακριβής και ανεξάρτητη από τα χαρακτηριστικά του προϊόντος, τις δονήσεις εγκατάστασης και την απόσταση εργασίας (εντός της εστιακής ζώνης).
Αρχή της διασταυρούμενης συσχέτισης
Η μέθοδος διασταυρούμενης συσχέτισης χρησιμοποιεί δύο οπτικούς αισθητήρες (κάμερες ή συστοιχίες εικονοστοιχείων) τοποθετημένους σε γνωστή απόσταση κατά μήκος της κατεύθυνσης κίνησης. Και οι δύο συλλέγουν τη δομή της επιφάνειας του προϊόντος (φυσικό μοτίβο τραχύτητας, κοκκιώδες, εκτυπώσεις, σημάδια) σε πραγματικό χρόνο. Η ανάλυση διασταυρούμενης συσχέτισης υπολογίζει την χρονική καθυστέρηση μεταξύ των δύο σημάτων: τ = d/v όπου d είναι η απόσταση μεταξύ των αισθητήρων και v είναι η ταχύτητα. Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα αξιόπιστη σε προϊόντα με εμφανή υφή επιφάνειας και είναι ανθεκτική στις διακυμάνσεις του προϊόντος (ανακλαστικότητα, χρώμα, υφή επιφάνειας).
Προδιαγραφές
Οι βιομηχανικοί μετρητές γραμμικής ταχύτητας λέιζερ καλύπτουν εύρη ταχυτήτων από 0,1 m/min έως 6000 m/min και άνω, με τυπική ακρίβεια 0,05% της μετρούμενης ταχύτητας και 0,02% του ολοκληρωμένου μήκους. Η ανάλυση μήκους είναι συνήθως 0,1 mm. Οι ψηφιακές διεπαφές (Profinet, EtherCAT, Modbus, OPC UA) επιτρέπουν την ενσωμάτωση σε πραγματικό χρόνο με συστήματα γραμμής. Η τυπική απόσταση εργασίας είναι 100-300 mm από το προϊόν, με ανοχή ±15-30 mm στη θέση του προϊόντος (σημαντικό για τη σταθερότητα της βιομηχανικής εγκατάστασης). Είναι συμπαγείς, με ανθεκτικό βιομηχανικό σχεδιασμό.
Πλεονεκτήματα έναντι των τροχών μέτρησης
Τα κύρια πλεονεκτήματα έναντι των συστημάτων τροχών είναι: η απουσία ολίσθησης (ένα χρόνιο πρόβλημα με τη μέτρηση των τροχών, το οποίο δημιουργεί συστηματικά σφάλματα μήκους), η απουσία επαφής με το προϊόν (εξάλειψη σημαδιών, φθοράς και μόλυνσης), η εφαρμογή σε θερμά προϊόντα (έξοδος από ελασματουργείο, θερμές εξωθήσεις), η ανώτερη ακρίβεια (0,05% λέιζερ έναντι 0,5-1% τυπικού τροχού), η μειωμένη συντήρηση (κανένα μηχανικό μέρος δεν υπόκειται σε φθορά) και η μακροπρόθεσμη αξιοπιστία (ελάχιστη απόκλιση βαθμονόμησης). Το αρχικό κόστος είναι υψηλότερο, αλλά η απόδοση της επένδυσης είναι θετική για εφαρμογές υψηλής παραγωγής ή υψηλής ακρίβειας.
Εφαρμογές
Οι βιομηχανικές εφαρμογές περιλαμβάνουν: έλαστρα χάλυβα, αλουμινίου και χαλκού (έλεγχος ταχύτητας και μήκους για προγράμματα κοπής και πιστοποιητικά παρτίδας)· γραμμές εξώθησης σωλήνων και προφίλ (υπολογισμός των παραγόμενων μηκών και κοπή σε μήκος)· παραγωγή συρμάτων και καλωδίων (έλεγχος μήκους κατά την παραγωγή και την εμπορία)· γραμμές περιστροφικής εκτύπωσης (συγχρονισμός και έλεγχος ταχύτητας για εκτύπωση)· κλωστοϋφαντουργική βιομηχανία για ταινίες και μη υφασμένα υφάσματα· χαρτοβιομηχανία (ρολά χαρτιού και χαρτονιού)· και παραγωγή πάνελ και laminate.
Κριτήρια επιλογής
Η επιλογή ενός VLM λέιζερ εξαρτάται από το εύρος ταχύτητας, τα χαρακτηριστικά του προϊόντος (ανακλαστικότητα, δομή, θερμοκρασία), το πλάτος του προϊόντος (για το μέγεθος του παραθύρου μέτρησης), την ενσωμάτωση με το PLC γραμμής και το MES, την βαθμολογία προστασίας IP για βιομηχανικά περιβάλλοντα (συνήθως IP65-IP67) και τις απαιτήσεις συντήρησης (καθαρισμός οπτικών παραθύρων). Για γραμμές με ακραίες ταχύτητες ή ακρίβεια, συνιστάται μια μελέτη σκοπιμότητας με προκαταρκτικές δοκιμές στο πραγματικό προϊόν.