Niezawodne i precyzyjne czujniki do zastosowania w branży kolejowej
| Prezentacje firmowe PomiaryOd pojazdów szynowych oraz infrastruktury kolejowej wymaga się gwarancji bezpieczeństwa i niezawodności, niezależnie od warunków pracy. Dlatego istotne jest monitorowanie ich zużywania, aby zapobiec niebezpiecznym incydentom. W tym celu wykorzystuje się zaawansowane czujniki, takie jak te produkowane przez firmę Micro-Epsilon. W artykule omawiamy trzy technologie pomiarowe wraz z przykładami ich zastosowań.
Czujniki firmy Micro-Epsilon są implementowane w tej branży w różnych miejscach: jako zintegrowane w pociągu, w wagonie pomiarowym, w systemach testowych i maszynach pomiarowych. Oprócz łatwości integracji charakteryzują się wysoką precyzją i solidną konstrukcją.
Czujniki elektromagnetyczne induSENSOR
Pierwszym, często stosowanym rodzajem sensorów są elektromagnetyczne czujniki drogi z serii induSENSOR, które działają na podstawie sprawdzonej zasady indukcyjności oraz zasady wiroprądowej. Są one z powodzeniem implementowane zarówno w pojedynczych aplikacjach OEM, jak i w dużych projektach. Do niewątpliwych zalet tych czujników przemieszczenia można zaliczyć wytrzymałość, niezawodność w trudnych warunkach, wysoką jakość sygnału oraz dobrą stabilność temperaturową.
Jednym z ciekawych przykładów zastosowania czujników induSENSOR jest pomiar kąta pochylenia w pociągach pasażerskich. Indukcyjne czujniki przemieszczenia EDS są integrowane w pociągach dużych prędkości w celu określenia nachylenia nadwozia wagonów wymaganego do pokonywania zakrętów. Zebrane dane trafiają do jednostek sterujących w kolejnych wagonach, które odpowiednio przechylają nadwozie wagonu, aby skompensować wynikające z tego przyspieszenie poprzeczne. Podczas pokonywania zakrętu nadwozie wagonu jest przechylane do wewnątrz zakrętu za pomocą siłowników hydraulicznych. Nachylenie kontrolują czujniki induSENSOR EDS. Zmniejsza to wpływ bocznych sił przyspieszenia na pasażera.
Indukcyjny czujnik przemieszczenia EDS służy też do pomiaru skoku cylindrów hydraulicznych w napędach spalinowo-hydraulicznych. Czujnik o długim skoku monitoruje niezamierzoną trakcję lokomotywy, a tym samym stanowi istotny element układu napędowego. Tylko wtedy, gdy przekładnia jest całkowicie odłączona, osoby takie jak manewrowy mogą pracować w pobliżu lokomotywy. Przekładnię lokomotywy napędza siłownik hydrauliczny. Czujnik indukcyjny monitoruje skok tłoka i określa w ten sposób stan sprzęgła. Modele induSENSOR EDS są niewrażliwe na olej oraz ciśnienie i można je zintegrować bezpośrednio z siłownikiem hydraulicznym.
Czujniki magnetyczno-indukcyjne mainSENSOR
Magnetyczno-indukcyjne czujniki mierzą odległość, pozycję lub przemieszczenie zdefiniowanego obiektu magnetycznego. Zakres pomiarowy od przodu wynosi standardowo 45 mm, lecz można go dostosować w zakresie od 20 mm do 55 mm, zmieniając magnes. Zgodnie z fizyczną zasadą pomiaru sygnał wyjściowy jest liniowy (2‒10 V i 4‒20 mA) i niezależny od zakresu pomiarowego.
W związku z wykorzystywanym efektem fizycznym, na pomiary nie mają wpływu materiały nieżelazne pojawiające się między czujnikiem a obiektem pomiarowym, takie jak aluminium, tworzywo sztuczne czy ceramika. Jest to bardzo przydatne podczas pomiarów w układzie zamkniętym. Możliwy staje się również montaż powierzchniowy w materiałach nieżelaznych.
Elastyczna konstrukcja oferuje wiele możliwości w zakresie projektu czujnika. Jest on dostępny jako proste PCB, w obudowie z tworzywa sztucznego lub ze stali nierdzewnej, odpornej na wiele chemikaliów, olej czy zabrudzenia.
mainSENSOR
Czujniki mainSENSOR mierzą odkształcenia spoin betonowych i podkładów kolejowych. Obciążenie szyn i podkładów jest bardzo duże, szczególnie na bardzo uczęszczanych zakrętach. Magnetoindukcyjne czujniki przemieszczenia służą do badania ruchu i odkształcenia podkładów betonowych na łukach. Czujniki są zamocowane w podłożu i mierzą za pomocą magnesu, przyłożonego do betonowej spoiny lub podkładu. Dzięki solidnej konstrukcji czujniki idealnie nadają się do użytku na zewnątrz i zapewniają długoterminowe stabilne wyniki pomiarów, które pozwalają na stwierdzenie deformacji.
Profilometry laserowe scanCONTROL
Laserowe skanery profilu Micro-Epsilon są jednymi z najbardziej wydajnych czujników profili na świecie pod względem dokładności i szybkości pomiaru. Wykrywają, mierzą i oceniają profile na różnych powierzchniach obiektów bezdotykowo. Dostępne modele nadają się do wielu zastosowań przemysłowych. Zintegrowany kontroler z zaawansowaną analityką w głowicy czujnika (scanCONTROL SMART) rozwiązuje wszechstronne zadania pomiarowe. Dla integratorów przeznaczone są modele do własnego programowania przez klienta. Przykładowo, seria scanCONTROL LLT30x2 dostarcza skalibrowanych danych profilowych 2D z prędkością do 5,12 mln punktów na sekundę. Z maksymalną częstotliwością profilu 5 kHz skanery są przeznaczone do precyzyjnych pomiarów profilu w dynamicznych procesach. Matryca czujników oferuje rozdzielczość 1024 punktów przy odległości punktów od 24 μm. Oznacza to, że możliwe jest niezawodne wykrywanie nawet drobnych szczegółów.
Profilometry laserowe Micro-Epsilon są dostępne z czerwoną (645 μm) i niebieską (405 μm) diodą laserową. Do wykonywania wielu zadań wystarczają właściwości czerwonego lasera, jednak w przypadku pomiaru profilu na rozżarzonych do czerwoności metalach, a także na powierzchniach półprzezroczystych i organicznych najlepiej sprawdzi się laser niebieski. Zapewnia on większą stabilność pomiarową, gdyż niebieska wiązka o krótszej długości fali nie przenika przez mierzony obiekt.
Profilometry scanCONTROL stosowane są m.in. do pomiarów w procesie spawania odcinków szyn. Roboty spawalnicze szynowe służą do konserwacji i budowy nowych torów. Dzięki dużej automatyzacji roboty uzyskują spoiny szyn o niezmiennie wysokiej jakości. Laserowe czujniki profilu scanCONTROL wykorzystywane są do wyrównania końców szyn względem siebie. Solidne skanery laserowe wykrywają profil z dwóch stron i obliczają wartości pomiarowe bezpośrednio w czujniku. Odpowiednie wartości pomiarowe są wysyłane do sterownika robota, co umożliwia podniesienie i wyrównanie szyn.
Innym przykładem aplikacji jest kontrola profilu szyny podczas szlifowania i frezowania. Pociągi do frezowania szyn służą do napraw torów. Aby wykryć profil szyny przed i po frezowaniu, stosuje się laserowe czujniki profilu scanCONTROL bezpośrednio przed i za ściernicą. W ten sposób stan docelowy i rzeczywisty są automatycznie rejestrowane i przesyłane do centralnej jednostki sterującej w ciągu frezarskim. Skanery laserowe scanCONTROL mają zintegrowany kontroler, dzięki czemu ocena profilu odbywa się bezpośrednio w czujniku. Dzięki wysokiej rozdzielczości i wysokiej częstotliwości profilu skanery mogą być używane podczas bieżącej jazdy.
Profilometry weryfikują również zużycie szynoprzewodu i jego grubość. Do kontroli szynoprzewodów używany jest wagon pomiarowy, który zawiera łącznie sześć laserowych skanerów profili scanCONTROL. Skanery te wykrywają profil szynoprzewodów od dołu, od góry i z boku. Duże pole pomiarowe skanerów pozwala na rejestrację wielu parametrów podczas jednego pomiaru. Szerokość szynoprzewodu i wysokość szyn prowadzących po obu stronach są określane jednocześnie i oceniane bezpośrednio w czujniku. Skanery działają niezawodnie w zmieniających się warunkach środowiskowych i zapewniają precyzyjne wyniki pomiarów pomimo zmian powierzchni (np. zabrudzenia czy światło).
Ciekawym zastosowaniem profilometrów scanCONTROL jest pomiar optyczny wału napędowego, tarczy hamulcowej i obręczy kół. Powierzchnie bieżnika obręczy kół narażone są na ogromne obciążenia. Dlatego tarcze kół muszą być regularnie sprawdzane. Tylko w ten sposób można określić stan podzespołów, wykryć usterki i na czas podjąć działania naprawcze. Zestawy kołowe są najpierw testowane na maszynach pomiarowych z czujnikami optycznymi firmy Micro-Epsilon. Obrotowy zestaw kołowy jest mierzony za pomocą laserowych czujników odległości, które określają bicie osiowe i promieniowe. Laserowe skanery profili wykrywają również cały profil w wybranych punktach pomiarowych.
Więcej informacji dotyczących czujników Micro-Epsilon oraz ich zastosowań można znaleźć na stronach www.wobit.com.pl oraz www.micro-epsilon.pl. Zapraszamy również do kontaktu z naszymi specjalistami, którzy pomogą dobrać optymalne rozwiązanie.
P.P.H. WObit E. J. Ober s.c.
Dęborzyce 16
62-045 Pniewy
wobit@wobit.com.pl
tel. +48 61 22 27 422
fax +48 61 22 27 439
www.wobit.com.pl
