Czujniki optyczne w wymagających aplikacjach pomiarowych

DLACZEGO POMIARY LASEROWE?

Fot. 1. Wdrożona aplikacja - pomiar krawędzi deski

Użycie lasera w pomiarach odległości zapewnia wysoką dokładność i rozdzielczość. W tym przypadku można stosować czujniki pracujące w oparciu o zasadę triangulacji laserowej, jak również uzyskać dwuwymiarowy pomiar profilu powierzchni. Zasada triangulacji laserowej jest podobna do metody stosowanej w geodezji, gdzie wykorzystuje się teodolit.

W tym przypadku laser oświetla punkt na powierzchni podlegającej pomiarowi, następnie sygnał jest przekazywany na światłoczułą tablicę, gdzie jego wartość jest kontrolowana w czasie rzeczywistym. Jeżeli odległość pomiędzy czujnikiem a powierzchnią się zmienia, kąt padania plamki światła na światłoczułą tablicę CCD również się zmienia. Tę zmianę dystansu można bardzo precyzyjnie określić za pomocą prostych obliczeń trygonometrycznych. Dzięki temu można też uzyskać rozdzielczość w zakresie mniejszym od mikrometrów.

Za pomocą lasera można mierzyć prawie każdy rodzaj powierzchni. Istotną zaletą tej techniki pomiarowej jest możliwość montażu czujnika w dużym oddaleniu od obiektu pomiarowego. Charakterystyczna jest również wysoka częstotliwość pomiarowa do szybkiego przetwarzania oraz niezwykle mała plamka lasera.

POMIAR SZEROKOŚCI DESKI

Fot. 2. Zasada pomiaru różnicowego

Częstym zastosowaniem laserowych czujników optycznych jest bezkontaktowy pomiar wysokości czy szerokości elementu. Jedną z ciekawych aplikacji jest użycie czujników do mierzenia szerokości desek. Aby uzyskać informację o szerokości obiektu, realizuje się pomiar różnicowy. W tym celu dwa czujniki laserowe np. z serii optoNCDT 1700 należy zamontować naprzeciwko siebie równolegle do linii produkcyjnej i podłączyć je do wskaźnika MD152A przeznaczonego do pomiarów różnicowych.

Gdy przycięta deska wejdzie w zakres pomiarowy czujników, automatycznie przerwie wiązki laserów z obu stron, a w kontrolerze zostanie obliczona grubość mierzonego obiektu. Natomiast informację o wysokości można uzyskać, montując czujnik optyczny nad linią, po której przesuwają się produkty.

POMIAR KRAWĘDZI DESKI

Fot. 3. Czujnik optoNCDT 1401

Innym interesującym zadaniem pomiarowym realizowanym w obróbce drewna jest pomiar krawędzi deski. W tartaku drewno na wstępie poddawane jest okorowywaniu, a następnie jest cięte na deski za pomocą piły bramowej, tarczowej lub paskowej. Po wstępnej obróbce deski nadal mają zaokrąglone krawędzie z zewnętrznej strony - naturalną powierzchnię pnia drzewa. Dlatego wykonuje się frezowanie powierzchniowe w celu eliminacji tych krawędzi.

W zależności od części pnia, z którego wycięta jest deska, krawędź może być płaska lub wypukła, a deska węższa lub szersza. Aby uzyskać optymalną ilość drewna podczas bocznego obrzynania, należy określić szerokość krawędzi, tak aby można było odciąć właściwy fragment. Jeżeli odetnie się za dużo, traci się wartościowy materiał, z drugiej strony jeżeli zbyt mało materiału zostanie usunięte, może się okazać, że gotowa deska nadal ma zaokrąglone krawędzie.

Dokładny pomiar krawędzi to zadanie bardzo trudne, szczególnie gdy drewno jest mokre i ma śliską, błyszczącą powierzchnię. W takim wypadku doskonale sprawdzą się czujniki optoNCDT Micro-Epsilon, które pracują bazując na zasadzie triangulacji laserowej. Te bezkontaktowe czujniki pomiaru przemieszczenia zostały z sukcesem zastosowane w urządzeniach do obróbki drewna firmy Esterer WD GmbH.

Fot. 4. Wskaźnik MD152A

W maszynach do obróbki krawędzi drewna tej firmy zostały zaimplementowane czujniki laserowe optoNCDT 1401 o zakresie pomiarowym 200 mm. Czujniki służą do pomiaru profilu krawędzi deski. Standardowo pomiar realizowany jest od góry. Alternatywnie czujniki można rozmieścić od dołu i z góry - w takim układzie możliwy jest pomiar krawędzi deski w każdej pozycji.

W czujnikach laserowych opto-NCDT 1401 jako światłoczuły element pomiarowy zastosowano matrycę CMOS. Czujniki są bardzo kompaktowe, dzięki czemu mogą być łatwo integrowane do gotowej maszyny, nawet gdy przestrzeń montażowa jest ograniczona. Inną zaletą jest fakt, że w obudowie zawarta jest cała elektronika czujnika. Wysoki stopień ochrony (IP67) oraz aluminiowa obudowa sprawiają, że czujnik idealnie nadaje się do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak smary, zapylenie oraz trociny, które nie mają wpływu na jego wydajność.

Laserowe czujniki triangulacyjne poza pomiarami drewna mogą być stosowane do pomiarów różnorodnych obiektów i powierzchni. Aby uzyskać więcej informacji, zapraszamy do kontaktu ze specjalistami firmy WObit, która jest wyłącznym przedstawicielem firmy Micro-Epsilon w Polsce.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl

Ilustracja tytułowa: Laserowe czujniki triangulacyjne optoNCDT