Conceptos de Sistemas de Medición de Espesor

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Sistemas de medición de espesor ROLAND ELECTRONIC
Dependiendo de las tareas de medición y de las condiciones de funcionamiento correspondientes, como la situación de montaje y la ubicación específica, la precisión necesaria y las condiciones ambientales, se puede seleccionar entre una amplia gama de sistemas de medición de espesor de ROLAND ELECTRONIC.

 

Medición estática y dinámica de espesores

Básicamente, distinguimos dos tipos de sistemas de medición. En el caso de un sistema de medición estático (p. ej. LTM-BASE), el punto de medición no varía con respecto al sistema. En el caso del sistema de medición dinámico (p. ej. LTM-SMART), el punto de medición puede cambiar su posición y dentro del sistema puede depender del tiempo o de la distancia.

Sistemas de medición de espesor

Dependiendo de los requisitos o del sistema de medición de espesor seleccionado, están disponibles diferentes modos de medición. Estos pueden seleccionarse en el software de medición LTM-S y almacenarse con respecto al producto específico. Los sistemas de medición dinámica ofrecen una gama más amplia de modos de medición:

  • Medición de líneas
    El sistema de medición permanece en estado estático. La coordenada Y del sistema de medición permanece invariable durante el proceso de medición. A medida que el material se desplaza en la dirección X, los valores de medición del espesor se determinan a lo largo de una línea recta así formada.
  • Micro-Travesía
    Durante el microdesplazamiento, la coordenada Y del sistema de medición cambia dinámicamente. El sistema oscila entre dos coordenadas Y libremente seleccionables (Y1 e Y2) a una velocidad constante. El recorrido resultante es siempre menor que el ancho actual de la bobina o del material. A medida que el material se mueve en la dirección X, las mediciones de espesor se toman a lo largo de una línea sinusoidal. Sólo se mide un área parcial (tira o trazo) del material.
  • Macro-Travesía
    En caso de desplazamiento macro, la coordenada Y del sistema de medición cambia dinámicamente. De este modo, el sistema oscila entre dos coordenadas Y fijas (Y1 e Y2) a una velocidad constante.
    Las dos coordenadas Y1 e Y2 son el resultado de los dos bordes del material a medir. Sólo el movimiento del material en la dirección X produce mediciones de espesor a lo largo de una línea sinusoidal determinada. Se mide en todo el ancho de la banda o del material.
  • Macro-Travesía con medición en pista
    La macro-travesía con medición del rastro funciona básicamente como se ha descrito anteriormente. Además, el software de medición LTM-S puede utilizarse para subdividir el material en subáreas (pistas). Cada pista tiene dos coordenadas Y únicas (YS, YE), que determinan el ancho de la pista. De este modo, es posible ocultar pistas (áreas parciales) durante la medición, o incluir sólo las pistas relevantes para su posterior procesamiento en la evaluación de los datos de medición.

El principio de la medición de espesores por triangulación láser

Los láseres utilizados en los sistemas de medición de espesor funcionan según el principio de triangulación. Esto significa una determinación de la distancia mediante una simple función trigonométrica. Se proyecta un punto láser sobre la superficie del material. Dependiendo de la distancia de la superficie del material, el rayo láser reflejado se encuentra con el elemento receptor del láser en un ángulo determinado. A partir de este ángulo y de la distancia fija de la fuente láser a la pieza receptora, se puede determinar la distancia del láser a la superficie del material. En los sistemas de medición de ROLAND, un punto de medición siempre está formado por dos sensores láser que se encuentran exactamente enfrentados entre sí y entre los cuales se guía el material a medir. Cada sensor láser mide individualmente la distancia a la superficie del material (A1 o A2).

El espesor "d" del material se obtiene restando la suma de los valores medidos (A1 y A2) de la distancia de instalación (Ax).

Dimensiones funcionales mecánicas, rango de funcionamiento

Para la instalación del sistema de medición se necesita el conocimiento de las dimensiones mecánicas funcionales, especialmente el conocimiento de los puntos de medición, así como la línea de coincidencia del sistema. A diferencia del centro de medición, que es un tamaño dimensional fijo, se debe calcular la línea de coincidencia del sistema. El rango de funcionamiento se define como el área (dirección Z) en la que se permite que el material que debe medirse se mueva en la posición de trabajo para asegurar una adquisición de datos de medición plausible. El rango de funcionamiento no se puede utilizar completamente.

Medición de distancia, enfoque de medición, línea de coincidencia

La distancia de medición es el rango de distancia del láser al material (dirección Z) en el que es posible una adquisición de datos de medición plausible. El objetivo debe ser que el material a medir sea guiado más allá de los láseres con una distancia constante, idealmente, la distancia debe ser láser - o material idéntico. El foco de medición se define como el punto o la dimensión en la que se encuentran ambos haces láser, en la dirección Z a su distancia de medición óptima. El borde inferior del sistema siempre sirve como referencia. La línea coincidente resulta de la distancia entre el borde de referencia del sistema (dirección Z) y el punto central de medición menos la mitad del espesor del material. Como medida del espesor del material, se utiliza el espesor nominal más comúnmente medido.

Estructura de los sistemas de medición de espesor ROLAND ELECTRONIC

Durante el desarrollo de los sistemas de medición de espesor ROLAND ELECTRONIC se tuvieron en cuenta todos los requisitos necesarios en el campo de la mecánica y la electricidad, que serán el resultado de los modernos procesos de producción y de la tecnología de medición que se integrarán en los próximos años.

Diseño mecánico

En el diseño mecánico, se hizo especial hincapié en una construcción rígida, resistente a las vibraciones y a la temperatura. Las interfaces mecánicas permiten un fácil montaje e integración en el sistema del cliente.

Sistema de transferencia de material

Los sistemas dinámicos LTM-SMART , LTM-MAXI y LTM-ULTRA están diseñados estructuralmente para una actualización con un sistema de transferencia de material. Esto permite, si no es posible desde el sistema del cliente, el transporte sin problemas de los materiales, así como el guiado correcto de los mismos.

 

Concepto de control de LTM-ECO

El concepto de control para el sistema de medición de espesor LTM-ECO se basa en una solución integrada. Esto permite un diseño compacto y pequeño, lo que facilita la integración en el sistema del cliente. Todos los componentes necesarios para controlar y regular la tarea de medición del LTM-ECO están integrados en el dispositivo HMI. El funcionamiento se realiza a través de cuatro botones integrados, la visualización de la información a través de una pantalla de matriz de puntos (4x20). Para sincronizar las mediciones de espesor determinadas con la trayectoria del material asociado o la ubicación asociada en el material (coordenada X), el cliente debe integrar el encoder suministrado con el sistema en el sistema específico del cliente. La comunicación con el sistema de control superior se realiza a través de una interfaz definida (Profibus, Profinet). Todas las conexiones son conectables.

El concepto de control LTM-BASE, LTM-SMART, LTM-MAXI y LTM-ULTRA

 

El principio de control básico para los sistemas LTM-BASE, LTM-SMART, LTM-MAXI y LTM-ULTRA se basa en una solución servidor-cliente. Internamente, en la CPU (Beckhoff), se instala el servidor necesario y el cliente interno incluido.

Un monitor táctil opcional de 21,5" se utiliza para el sistema de medición. El ratón y el teclado del cliente se pueden conectar opcionalmente a través de USB.

Si es necesario, se pueden conectar clientes adicionales al controlador a través de Ethernet, lo que permite un concepto de funcionamiento casi abierto.

Para sincronizar las mediciones de espesor determinadas con la coordenada X asociada (trayectoria del material o ubicación asociada en el material), el cliente o el encoder debe proporcionar una señal de trayectoria separada, que se incluye opcionalmente en el volumen de suministro y debe integrarse en el sistema específico del cliente.

La comunicación con el sistema de control superior se realiza a través de una interfaz definida (Profibus, Profinet). Opcionalmente, existe la posibilidad de guardar los valores de medición de espesor determinados adicionalmente a la red del cliente, por ejemplo, en formato CSV.

Precisión de medición

La resolución de un sistema de medición de espesor proporciona información sobre la precisión con la que se lleva a cabo o se realiza la detección metrológica deseada y cómo pueden controlarse de forma fiable las tolerancias especificadas. En muchas áreas de la industria, la regla sigue siendo "La regla de oro de la medición", que se utiliza como criterio para la preselección de los medios de medición y que establece que el límite de error máximo permitido (precisión de medición) del sistema de medición puede ser sólo el 10% de la tolerancia que se va a probar. Aunque la exactitud de esta regla se discute a menudo hoy en día, todavía tiene su justificación y también se puede utilizar para preseleccionar el Sistema de Medición de Espesor apropiado.

Ejemplo de cálculo utilizando la "regla de oro de la metrología":

En el caso de una chapa metálica, se controlará el cumplimiento de un espesor de material de 3 ± 0,1mm. Según la dimensión, la tolerancia es de 0,2mm. Al aplicar la regla de oro de metrología, el medidor de espesor debe tener una desviación de medición de menos de 0,02mm para asegurar el cumplimiento con el monitor de tolerancia especificado.

La precisión de medición de un medidor de espesores está determinada por una suma de variables de influencia con diferentes ponderaciones, cuyo control ha recibido una gran atención, especialmente durante el desarrollo de los sistemas de medición de espesores ROLAND ELECTRONIC.

Estos factores son:

  • La rigidez a la flexión y vibración de la construcción mecánica y sus elementos con alta resistencia a las variaciones de temperatura.
  • Los sensores láser seleccionados en términos de linealidad, repetibilidad, frecuencia de muestreo, etc.
  • Los herrajes eléctricos y mecánicos que se adaptan a los sensores.
  • El software de medición de espesores con los correspondientes elementos de medición y filtros eléctricos, funciones matemáticas-estadísticas, etc.

Por otro lado, la desviación de la medición está definida por el sistema mecánico (deformación de la carga, tolerancias de fabricación, etc.). El software de medición de espesores LTM-S con sus métodos estadísticos y filtros de medición integrados eluden cualquier medición incorrecta que pueda ocurrir. El error de linealidad se supone que es constante en la segunda ilustración inferior. Sin embargo, esta suposición implica que el material a medir se mueve a una distancia constante y fija dentro del rango de funcionamiento del láser. Cuando la distancia fluctúa, el error de linealidad correspondiente también cambiará. En consecuencia, cuando se mide el espesor con tecnología láser, se debe tener especial cuidado de que el material a medir esté guiado de forma óptima en el punto central de medición del sistema y a una distancia constante (transporte de material sin vibraciones).

Sistema de calibración

La calibración periódica del sistema puede tener una gran influencia en el resultado de la medición. En cada sistema de medición de espesores ROLAND ELECTRONIC está integrada una unidad de calibración. Los ciclos de calibración están implementados en el software y permiten el ajuste metrológico requerido del sistema. Además, el ajuste del sistema de medición se realiza en una pieza de prueba certificada (pieza de calibración) y también incluye el ajuste cero de los sensores láser.

Comprobación de la capacidad de medición

Para mantener la calidad de la medición, la precisión y la exactitud de la medición durante el proceso de producción actual, los sistemas de medición de espesor ROLAND ELECTRONIC LTM-BASE, LTM-SMART, LTM-MAXI y LTM-ULTRA disponen de una herramienta de software correspondiente para realizar el llamado "Análisis de sistemas de medición según el método 1". De este modo, el sistema de medición de espesor integra un patrón calibrado y lo mide al menos 25 ó 50 veces.

Según la norma ISO, el sistema excluye la influencia del operario. Los valores medidos registrados se ajustan a los métodos ISO definidos y se calculan los factores de capacidad Cg y Cgk. Sobre la base de estas características de capacidad Cg y Cgk se puede decidir si la medición del espesor que utiliza una norma certificada es adecuado para el uso previsto en las condiciones de funcionamiento dadas y puede aceptarse. La ventaja de los métodos ISO es que proporcionan un soporte de decisión sobre la capacidad de medición del equipo para los menos experimentados.

Factores y condiciones:

  • Calidad superficial del material a medir.La calidad de la superficie del material a medir tiene una influencia limitada en los resultados de la medición. Dependiendo de la superficie, color, recubrimiento y cantidad de aceite, el comportamiento de reflexión del material puede variar ligeramente. Por consiguiente, la intensidad de la luz recibida en el láser puede cambiar. En el caso anterior, los láseres están diseñados para ajustar automáticamente la intensidad de la luz. Además, al elegir la pieza estándar de calibración con una superficie similar, este efecto se tiene en cuenta y se compensa.
  • Velocidad del material
    La medición de espesores con tecnología láser sólo puede realizarse cuando se produce un movimiento relativo entre el material a medir y los láseres.
  • Medición de la densidad
    De acuerdo con la aplicación del cliente, cada sistema de medición de espesor LTM se dimensiona de acuerdo con sus dimensiones y cada láser de medición tiene una frecuencia de muestreo definida. Con la ayuda de la frecuencia de muestreo [Hz] y la velocidad del material[m/s] del cliente, se puede calcular la densidad de medición (número de valores medidos por pista).
  • Guiado de material
    La guía del material tiene una influencia decisiva en el resultado de la medición (véase el apartado Área de trabajo o Distancia de medición). Por lo tanto, en las proximidades de los sensores láser se debe garantizar un guiado transporte de material sin vibraciones. El lugar de instalación de los sistemas de medición debe seleccionarse para cumplir estos requisitos.

Soluciones especiales

En general, todos los sistemas de medición de espesor de la serie de productos LTM pueden combinarse fácilmente entre sí. Por lo tanto, es posible medir distancias superiores a 1000mm, o sólo para medir el área del borde, por ejemplo, utilice nuestra experiencia. ¡También encontraremos una solución para su reto!

Medición de bordes en tándem con medición de línea central combinada (2 x LTM-MAXI y 1 x LTM-BASE)

Solución en tándem con un ancho de banda de 1600mm (2 x LTM-MAXI)

 

Serie de productos LTM de ROLAND ELECTRONIC

ROLAND ELECTRONIC ha desarrollado una amplia gama de sistemas de medición de espesor para una gran variedad de aplicaciones o para tareas metrológicas.

Los sistemas de medición de espesor se diferencian no sólo de la posibilidad de muestreo de datos estático o dinámico, sino también de la velocidad de muestreo de datos y la precisión con la que se capturan los datos y se suministran para su uso posterior.

Las opciones de funcionamiento y los diferentes modos de funcionamiento sirven como criterios de selección para ayudarle a elegir el sistema de medición de espesor más adecuado de nuestra gama de productos LTM.

El sistema más adecuado para su aplicación

Le ayudamos a aclarar todas las cuestiones importantes durante la fase de diseño y desarrollamos junto con usted el perfil de requisitos para una solución personalizada y eficiente.

Para elegir el sistema más adecuado para su aplicación, es necesario aclarar de antemano algunas cuestiones, como por ejemplo:

  • Tipo de material, forma y acabado de la superficie
  • Dimensiones geométricas como el ancho del material, la longitud, etc.
  • Rango de espesores incluyendo tolerancias de espesores que deben ser medidas o monitorizadas, análisis de capacidad de medición, etc.
  • Modos de funcionamiento deseados como medición de línea, desplazamiento, etc.
  • Tamaños cinemáticos, por ejemplo, velocidad de transporte, tiempo de ciclo, etc.
  • Temperatura ambiente y del material
  • Condiciones de montaje y lugar de montaje, guiado del material y transporte sin problemas del material
  • Concepto de funcionamiento
  • Interfaz eléctrica, tipo de respaldo de datos y, respectivamente, longitudes de cable, etc.

Con mucho gusto le ayudaremos a seleccionar el sistema que mejor se adapte a sus necesidades. Una buena ayuda es nuestro cuestionario para encontrar el sistema que mejor se adapte a sus necesidades.

 

 

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