Меню

Датчик измерения длины движущегося полотна

Применение датчика ИСД-5 для измерения линейного перемещения

В статье описывается применение нашего датчика скорости и длины ИСД-5 в качестве датчика линейного перемещения.

Первичным измеряемым параметром является скорость объекта

  • Линейное перемещение вычисляется как сумма ΔSi = ΔVi*Δti , при этом время между измерениями Δt =30 мс (при частоте измерений 33 Гц), т.е. значение скорости (и пути) обновляется каждые 30 мс.
  • Частоту измерений значительно увеличить не удается, поскольку из общих принципов для точного измерения требуется некоторое время (его можно сократить, но соответственно ухудшится точность единичного измерения).

Промышленные применения: например необходимо контролировать линейное перемещение какого либо механического объекта относительно поверхности. Все вычисления линейного перемещения должны производиться относительно базовой точки контроллером без ОС, с жестким алгоритмом реального времени. При этом наиболее точным является перевод данных длины в непрерывную последовательность импульсов, частота которых жестко привязана к текущей измеренной скорости и эта частота обновляется каждые 30 мс.

Например, в контроллере выставлено, что скорости 1 м/с соответствует 1000 Гц импульсного выхода. За 1 с объект пройдет 1 м, соответственно, на каждый импульс приходится 1 мм перемещения. При 2 м/с выходная частота 2000 Гц и на каждый импульс опять приходится 1 мм. Т.е. для любой измеренной скорости выходная частота изменяется так, что всегда 1 имп = 1 мм. Это поясняется рис.1:

Рис.1. Изменение частоты импульсного сигнала (меандр) от измеренной скорости. Частота изменяется после очередного измерения скорости, но по достижении целого числа периодов предыдущего измерения, поэтому нет никаких скачков (дополнительных импульсов) при изменении частоты.
Здесь красная линия – реальная скорость, черные – измеренная скорость за предыдущие 30 мс.

Оценка погрешности измерений линейного перемещения из-за дискретности измерения скорости:
При переменной скорости ее нужно измерять чем чаще, тем лучше. Оценим, какая частота измерений достаточна (дальнейшее увеличение не приводит к увеличению точности отреза) исходя из критерия максимально физически возможного ускорения объекта. Пусть это будет 10 м/с2 (см. рис.2) Тогда за время 30 мс объект увеличит скорость на V=at = 0,3 м/с. Пусть при постоянной скорости 10 м/с мы измеряем перемещение за 2 измерения (за 0,06 с) при выставленном коэффициенте 1000 Гц/м/с. Получим 10000 имп/с *0,06с = 600 мм или по 300 мм на измерение. При ускорении объекта 10 м/с2 получим скорости, например, 9,7 и 10,3 м/с, соответственно частоты 9700 и 10300 Гц и число импульсов 291 + 309 = те же 600 мм. и переместится на S = at2/2 = 4,5 мм.

Рис.2. Перемещение объекта с постоянным ускорением 10 м/с2 и с переменным (пунктирные линии скорости).

То есть, при движении объекта с постоянным ускорением результат измерения линейного перемещения также не зависит от частоты измерения. Разумеется, при переменных ускорениях могут быть эффекты второго порядка нелинейности, например, при нарастании ускорения измеренное линейное перемещение немного занижается, а при нарастании замедления – завышается. Но, поскольку скорость перемещения колеблется относительно некоторой заданной для процесса, эти эффекты взаимно компенсируются, тем более на перемещениях в десятки метров. Практика показала, что частоты измерения 35 Гц (как сейчас) достаточно для практически всех применений (если не рассматривать импульсные процессы (ударные, с большими ускорениями и малыми временами)).

Читайте также:  Замена датчика температуры салона форд фьюжн

Таким образом, импульсный выход позволяет измерить линейное перемещение с практически любым разрешением (можно выставить и 0,1 мм/имп).
Как показывает практика работы с нашими датчиками ускорения движущихся объектов на которых они устанавливаются допустимо до 5 м/с2 в пределах паспортных данных по линейному перемещению.

Источник

Бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материалов
Датчик длины, расстояния и скорости металлопроката, бумаги, пластмассы и др.

Немецкая компания ASTECH предлагает решения для бесконтактного измерения расстояния, длины, ширины, скорости, уровня наполнения, а также системы распознавания цвета. Фирма производит отдельные компоненты и комплектные системы, включающие в себя современные оптоэлектронные и лазерные сенсоры, модули обработки сигналов и интерфейсные модули для подключения к промышленным системам управления. На долю компании ASTECH приходится примерно треть европейского и более половины немецкого рынка металлургии и пластмасс в сегменте измерения скорости перемещения продукции.

VLM500 бесконтактный высокоточный датчик для измерения длины и скорости непрерывно движущихся различных материалов: металлический лист, труба, профиль, кабель, бумага, текстиль, пластик, резина, керамика, древесина. VLM500 позволяет решить самые разные задачи, например, измерение, мерная нарезка, позиционирование, регулирование, контроль качества итд. Применение датчиков VLM500 обеспечит безусловное технологическое преимущество предприятия в условиях конкуренции.

VLM500
Оптический
измеритель

Компания ASTECH предлагает VLM500 в качестве чрезвычайно надежного, хорошо зарекомендовавшего себя датчика, точно приспособленного к требованиям промышленной практики. Независимо от материала, VLM500 измеряет бесконтактным способом длину и скорость, и благодаря его интерфейсам он может быть оптимальным способом интегрирован в процесс автоматизации и обеспечения качества. При измерении отсутствует контакт, проскальзывание и износ поверхностей, обеспечивается высокая точность, надёжность и экономичность применения, прибор несложен при вводе в эксплуатацию.

Бесконтактный высокоточный измеритель VLM500 предназначен для измерения с точностью до 0,05% длины и скорости различных непрерывно движущихся материалов, таких, как лист, труба, профиль, плёнка, керамика, бумага, древесина, резина, нить, фольга, текстиль, кабель. Прибор позволяет автоматизировать многие процессы, например, управление мерной нарезкой, контроль раскроенных листов и даже определение толщины листа при прокате.

VLM500 применяется при намотке катушек и рулонов, на экструдерах, при вальцовке, рихтовке, вытяжке и других технологиях обработки материалов. Принцип измерения нечувствителен к изменяющимся свойствам матовой, глянцевой, маслянистой, зернистой поверхности, к различным неровностям и загрязнениям. Посторонний внешний свет компенсируется программно-техническими методами. Для металлургии VLM500 выпускается также в специальном исполнении для работы с раскалёнными до высокой температуры светящимися трубами, профилями, листом, проволокой из различных металлов, включая сталь, медь, латунь, алюминий.

Читайте также:  Как настроить фонарь с датчиком движения smartbuy 20 вт

Принцип работы VLM500

Источник белого света, мощный светодиод (LED), посредством первого объектива создаёт на поверхности измеряемого материала световое пятно, изображение которого на уровне кристаллической решётки через второй объектив считывается фотодиодной матрицей высокого разрешения. Изображение анализируется быстродействующим мощным процессором, который по последовательности смены изображений расчитывает скорость материала, вплоть до 50 м/с. В основе датчика VLM500 лежит пространственно распределенный частотный фильтр (англ.: spatial filter), который позволяет выполнять бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материалов. Такой принцип обеспечивает фильтрацию выделенных решетчатых структур (т. н. импульсная сеточная модуляция). Оптически различимые структуры поверхности материала распознаются, программно структурируются, как решётка и передаются на CCD-датчик. Оптические датчики, которые используют этот принцип, работают без соприкосновения с поверхностью объекта и обеспечивают таким образом полностью бесконтактное измерение.

Через объектив измеряемый объект отображается на строку датчика CCD, который действует как дифференциальная оптическая решетка. Это специализированная аналоговая микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, использующая технологию приборов с зарядовой связью. Строка CCD работает только как оптическая решетка и не используется для съёмки изображения. Интегрированный в датчик источник белого света служит для освещения измеряемого объекта. Влияние внешнего света эффективно подавляется в процессе отображения объекта, этот вопрос был решен технологически.

Вследствие импульсной сеточной модуляции при движении объекта возникает импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости объекта. Из измеренной частоты сигнала рассчитывается скорость и длина объекта. Благодаря многоконтурному регулированию сигнала и сложным алгоритмам происходит практически автоматическое приспособление датчика к различным структурам, освещенности и поверхности материалов.

VLM500 работает автономно; датчик, освещение, обработка сигнала и электропитание интегрированы в приборе. Благодаря цифровой концепции системы в распоряжении пользователя имеются разнообразные функции, гарантирующие гибкость применения. Благодаря имеющимся в приборе интерфейсам VLM500 легко сочетается с производственными процессами, органами управления и системами сбора результатов измерения, характеризуется простотой обслуживания и калибровки. Для использования в экстремальных условиях может быть поставлен специальный защитный корпус.

Программное обеспечение VLMTool предоставляется бесплатно, оно позволяет выполнять конфигурирование измерителя, менять настройки и параметры через интерфейс RS232. Все установки могут быть защищены паролем. Техника работы с программой детально описана в инструкции по эксплуатации. Опционально предлагается определение направления движения, часы реального времени, различные счетчики, монтажные принадлежности, защитный корпус, вентиляторный обдув, благодаря которому прибор может проводить измерения в условиях сильной задымленности, что характерно для металлургического производства.

Читайте также:  Самодельный датчик уличной температуры baxi

Выходные сигналы VLM500 идентичны сигналам инкрементального энкодера, они вырабатываются быстродействующим процессором пропорционально скорости. Измеритель может интегрироваться в имеющуюся систему автоматизации или обработки данных. Все входы и выходы являются оптоизолированными, то есть они гальванически развязаны с остальной электроникой. Для программирования и конфигурирования предназначен интерфейс RS 232, который является стандартом и имеется в каждом приборе. Базовое исполнение VLM500 располагает картой AB3 с 4 выходами: один логический «Лампа ОК», два программируемых импульсных выхода (фазы A и B), а четвертый программируемый выход служит сигналом рабочего статуса.

VLM500 имеет три входа управления: Standby, направление и триггер. Дальнейшие последовательные и шинные интерфейсы, аналоговые выходы, различные импульсные выходы с высоким расширением опционально доступны в виде плат расширения. Подробнее об оснащении измерителя, опциональных интерфейсных картах и принадлежностях на следующей странице.

VLM500 A универсальный измеритель с автоподстройкой к изменяющимся свойствам поверхности различных материалов.

VLM500 D специальный измеритель для металлов, имеет широкую гамму допускаемых дистанций.

VLM500 L специальный измеритель для малых скоростей.

VLM500 E универсальный измеритель с увеличенной до 330 мм рабочей дистанцией.

Отдельно представлены и проиллюстрированы многочисленные особенности применения бесконтактного датчика VLM500 для решения различных производственных задач.

В представленной фотогалерее размещены 28 фотографий из имеющихся примерно 300 фотографий бесконтактного датчика VLM500 на реальном производстве.

Исполнение VLM500 VLM500 A VLM500 D VLM500 L VLM500 E
Дистанция измерения стандартная (точность измерения 0,05%) 185 ± 15 мм 240 ± 15 мм 185 ± 10 мм 330 ± 30 мм
Дистанция измерения расширенная (точность измерения 0,2%) 185 ± 15 мм 240 ± 30 мм 185 ± 15 мм 330 ± 30 мм
Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции 0,010. 36,6 м/с
0,60. 2200 м/мин
0,003. 20,0 м/с
0,18. 1200 м/мин
0,002. 4,16 м/с
0,12. 250 м/мин
0,010. 33,3 м/с
0,60. 2000 м/мин
Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции 0,020. 50,0 м/с
1,20. 3000 м/мин
0,012. 40,0 м/с
0,72. 2400 м/мин
0,005. 10,0 м/с
0,30. 600 м/мин
0,016. 45,0 м/с
1,00. 2700 м/мин
Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,006. 4,6 м/с
0,35. 280 м/мин
0,003. 2,5 м/с
0,18. 150 м/мин
0,002. 1,6 м/с
0,08. 100 м/мин
0,007. 4,5 м/с
0,41. 270 м/мин
Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,012. 9,5 м/с
0,75. 570 м/мин
0,007. 5,5 м/с
0,42. 330 м/мин
0,004. 3,3 м/с
0,25. 200 м/мин
0,014. 9,0 м/с
0,82. 540 м/мин

Основные общие технические данные VLM500:

Источник

Adblock
detector