Laserowe czujniki triangulacyjne

Obie technologie wykorzystują triangulację optyczną jako zasadę działania, ale rozwiązują zasadniczo różne problemy pomiarowe.

Laserowy czujnik triangulacyjny mierzy pojedynczy punkt. Zwraca jedną wartość odległości na cykl pomiarowy — odległość od czujnika do jednej plamki na powierzchni obiektu. Dzięki temu jest właściwym narzędziem do pomiaru przemieszczenia, położenia, drgań, grubości i poziomu, gdy potrzebne są szybkie, dokładne dane z określonego miejsca.

A skaner laserowy 2D rzutuje pełną linię laserową zamiast punktu, jednocześnie rejestrując setki lub tysiące pomiarów odległości w poprzek przekroju obiektu. Wyjściem jest kompletny profil — kształt, szerokość, wysokość, kontur — a nie pojedyncza wartość. Gdy obiekt lub skaner się porusza, kolejne profile łączą się w model powierzchni 3D.

Praktyczna zasada: jeśli trzeba wiedzieć, jak daleko znajduje się powierzchnia, należy użyć laserowego czujnika triangulacyjnego. Jeśli trzeba wiedzieć, jaki kształt ma powierzchnia, należy użyć skanera laserowego 2D. W wielu systemach produkcyjnych obie technologie są używane razem — czujniki triangulacyjne do szybkiej kontroli punktowej, skanery 2D do weryfikacji geometrii i profilu.

Zakres mierzalnych parametrów jest szerszy, niż sugeruje nazwa. Laserowe czujniki triangulacyjne Riftek RF60x są używane do:

• Przemieszczenie i położenie — śledzenia ruchu lub położenia celu względem stałego odniesienia
• Wymiary — pomiaru długości, wysokości, uskoku lub grubości komponentów, w tym cienkich arkuszy i folii
• Profil powierzchni — budowa profilu 1D powierzchni przez skanowanie czujnikiem lub przemieszczanie obiektu
• Bicie i drgania — wykrywanie bicia promieniowego lub osiowego części wirujących, pomiar amplitudy i częstotliwości drgań
• Sortowanie — wykrywanie obecności, wysokości lub położenia obiektów na przenośniku na potrzeby zautomatyzowanego sortowania
• Poziomy cieczy i materiałów sypkich — bezkontaktowy pomiar poziomu w zbiornikach, lejach zasypowych i otwartych pojemnikach
• Odkształcenie — monitorowanie ugięcia konstrukcji lub rozszerzalności cieplnej pod obciążeniem

Seria sond laserowych RF609 rozszerza te możliwości o pomiar średnicy wewnętrznej otworów od 9 mm, dzięki czemu technologia triangulacyjna może być stosowana w zadaniach kontroli otworów, do których standardowe czujniki zewnętrzne nie mają dostępu.

Linia RF60x obejmuje wyjątkowo szeroki zakres — od 2 mm do 2 500 mm — rozdzielony między wyspecjalizowane serie modeli:

RF603 — seria uniwersalna. 26 modeli obejmujących zakresy od 2 mm do 1 250 mm. Liniowość ±0,05% zakresu, częstotliwość próbkowania 9,4 kHz. Dostępna z laserem czerwonym lub niebieskim. Standardowy wybór do większości przemysłowych zastosowań pomiarowych.

RF603HS — szybka wersja RF603. Te same zakresy pomiarowe (od 2 mm do 1 250 mm), ale z częstotliwością próbkowania do 160 kHz. Przeznaczona do rejestrowania szybkich zdarzeń, drgań i procesów produkcyjnych o dużej prędkości.

RF602 — superkompaktowe czujniki (39,5 × 30,5 × 17 mm, 40 g) dla zakresów od 10 mm do 500 mm. Liniowość ±0,05%, częstotliwość próbkowania 9,4 kHz. Stosowane tam, gdzie przestrzeń montażowa jest głównym ograniczeniem.

RF600 — czujniki o dużej bazie i dużym zasięgu, obejmujące zakres od 10 mm do 2 500 mm. Korpus czujnika 170 × 61 × 31 mm, 500 g. Przeznaczone do zdalnego pomiaru dużych obiektów, gorących powierzchni i zastosowań zewnętrznych.

RF609 / RF609Rt — sondy laserowe do pomiaru średnicy wewnętrznej. Średnica korpusu czujnika od 9 mm, pomiar otworów o średnicy od 9,2 mm do 48 mm. Dokładność ±2 µm.

RF60i — specjalistyczne czujniki do pomiaru profilu nawierzchni i tekstury powierzchni drogi. Wysoka odporność na promieniowanie słoneczne, stabilna praca na mokrych powierzchniach, częstotliwość pomiarów do 70 000 Hz.

RF605 — kompaktowe czujniki dla zakresów od 50 mm do 500 mm. Nie są już zalecane do nowych projektów, ponieważ ta seria jest wycofywana.

RF603 i RF603HS mają tę samą obudowę, masę i zakresy pomiarowe — od 2 mm do 1 250 mm — oraz są wizualnie niemal identyczne. Kluczowa różnica to częstotliwość próbkowania i odpowiadająca jej specyfikacja liniowości.

RF603 mierzy z częstotliwością do 9,4 kHz przy liniowości ±0,05% zakresu. Jest to wystarczające dla zdecydowanej większości przemysłowych zadań pomiarowych — kontroli wymiarowej, monitorowania przemieszczenia, pomiaru poziomu oraz skanowania profilu przy standardowych prędkościach produkcyjnych.

RF603HS mierzy z częstotliwością do 70 kHz — około 8 razy szybciej — przy liniowości ±0,1% zakresu przy maksymalnej prędkości. To sprawia, że jest właściwym wyborem, gdy obiekt pomiarowy porusza się szybko, drga lub gdy rejestrowane zdarzenie jest krótkotrwałe: szybkie linie wytłaczania, analiza drgań, profilowanie nawierzchni drogi z poruszającego się pojazdu albo każde zastosowanie, w którym 9,4 kHz nie wystarcza do uchwycenia dynamiki procesu.

Kompromisem jest liniowość: RF603HS przy 70 kHz ma wartość znamionową ±0,1% w porównaniu z ±0,05% dla RF603. Jeśli aplikacja nie wymaga dużej prędkości, RF603 zapewnia lepszą dokładność przy niższym koszcie.

RF609 to specjalistyczna sonda laserowa zaprojektowana do zadania, którego standardowe zewnętrzne czujniki triangulacyjne nie mogą wykonać: pomiaru średnicy wewnętrznej i geometrii otworów oraz rur od wewnątrz.

Korpus sondy jest cylindryczny — o średnicy 9 mm lub 15 mm w zależności od modelu — co umożliwia wprowadzenie jej do otworów i pomiar powierzchni wewnętrznej przez obrót wokół osi otworu. Obejmuje średnice wewnętrzne od 9,2 mm do 48 mm z dokładnością pomiaru ±2 µm i częstotliwością próbkowania 9,4 kHz.

Wariant RF609Rt zawiera wbudowany pierścień ślizgowy, który umożliwia ciągły obrót 360° bez nawijania kabla — co jest niezbędne przy w pełni zautomatyzowanej kontroli średnicy wewnętrznej zintegrowanej z liniami produkcyjnymi lub maszynami CNC.

Użyj RF609, gdy potrzebny jest bezkontaktowy pomiar średnicy otworu, owalności lub profilu powierzchni wewnętrznej — w zastosowaniach takich jak precyzyjnie obrabiane otwory, cylindry hydrauliczne, korpusy wtryskiwaczy lub dowolne wnęki cylindryczne, w których czujnik zewnętrzny nie ma linii widzenia do mierzonej powierzchni.

Większość czujników RF60x jest dostępna zarówno w wersji z laserem czerwonym (660 nm), jak i niebieskim (405/450 nm). Wybór zależy od materiału i stanu powierzchni obiektu pomiarowego.

Laser czerwony (660 nm) jest opcją standardową i dobrze sprawdza się na większości materiałów przemysłowych: metalach, tworzywach sztucznych, ceramice, powierzchniach malowanych i częściach obrabianych. Jest to właściwy wybór domyślny, chyba że materiał stanowi konkretne wyzwanie.

Laser niebieski (405/450 nm) jest zalecany w trzech sytuacjach. Po pierwsze, dla materiałów organicznych i półprzezroczystych — gumy, drewna, produktów spożywczych, tkanki biologicznej — gdzie laser czerwony przenika pod powierzchnię i zwraca rozproszony, niestabilny sygnał. Krótsza niebieska długość fali odbija się wyraźnie od warstwy powierzchniowej bez rozpraszania podpowierzchniowego. Po drugie, dla rozgrzanych do czerwoności lub żarzących się powierzchni metalowych, gdzie widmo emisji cieplnej pokrywa się z długością fali lasera czerwonego i pogarsza stosunek sygnału do szumu; laser niebieski znajduje się wystarczająco daleko od maksimum emisji, aby pozostać stabilny. Po trzecie, dla niektórych półprzezroczystych tworzyw sztucznych i powłok, gdzie odbicie powierzchniowe przy użyciu lasera czerwonego jest niewystarczające.

Jeśli Twoje zastosowanie obejmuje którykolwiek z tych warunków, przy zamówieniu określ opcję BLUE. W przypadku standardowych powierzchni metalicznych i nieprzezroczystych w środowisku fabrycznym wersja z laserem czerwonym jest wystarczająca i zwykle bardziej opłacalna.

Czujniki RF60x zapewniają zarówno wyjścia cyfrowe, jak i analogowe, dzięki czemu są kompatybilne z szeroką gamą przemysłowych systemów sterowania i urządzeń do akwizycji danych.

Interfejsy cyfrowe:

• RS232 (do 460,8 kbit/s)
• RS485 (do 921,6 kbit/s)
• CAN V2.0B (do 1 Mbit/s)
• Ethernet i

Wyjścia analogowe:

• 4–20 mA (obciążenie ≤ 500 Ω)
• 0–10 V

Dodatkowe wejścia/wyjścia:

• Wejście synchronizacji (wyzwalania) — CMOS/TTL, 2,4–5 V
• Programowalne wyjście logiczne — NPN, 100 mA maks., 40 V maks. — konfigurowalne do alarmu zakresu, ustawiania zera, wzajemnej synchronizacji wielu czujników lub sprzętowego sterowania włączaniem/wyłączaniem lasera

W przypadku integracji z PLC wyjście analogowe jest najprostszym rozwiązaniem. Przy wyższych częstotliwościach przesyłania danych lub konfiguracjach sieciowych preferowane są Ethernet i RS485. Interfejs CAN jest dostępny do zastosowań w środowiskach testów motoryzacyjnych lub systemach wbudowanych, w których magistrale CAN są standardem.

Typ interfejsu określa się w momencie zamawiania i stanowi część kodu modelu.