Датчик длины и пройденного пути; ИСД-5

Датчик длины и пройденного пути – ИСД-5

Датчик длины и пройденного пути ИСД-5

ИСД-5 предназначен для бесконтактного измерения в металлургической, кабельной, химической, целлюлозно-бумажной, текстильной и деревообрабатывающей промышленности в автоматизированных системах управления, раскроя и учета.

При установке сенсора на подвижном объекте, он способен измерять скорость и пройденный путь. Так же он способен измерять скорости и линейные размеры проходящих мимо транспортных средств, подвижных устройств, конструкций

Общее описание

В настоящее время имеется 2 модели ИСД-5 с различными версиями для обеспечения номинальных рабочих расстояний до объекта от 10 до 1000 мм. Возможны также заказные конфигурации с параметрами, отличающимися от параметров, указанных ниже.

В дальнейшем серия дополнится двумерными датчиками, измеряющими скорость одновременно по двум координатам. Например, это позволит измерять поступательную скорость вращающихся объектов (применение в трубопрокатном производстве) или траекторию движения, например, отслеживать поперечные смещения движущихся объектов.

Также предполагается создание специализированных лазерных датчиков для автомобильной промышленности (измерение динамических характеристик транспортных средств).

Применение в промышленности:

• Измерение длины и скорости материалов, движущихся относительно датчика.
• Измерение пройденного пути и положения объектов, движущихся возвратно-поступательно относительно датчика, либо относительно земли (сенсор установлен на объекте, например, на рельсовом кране, автомобиле, вагоне…).

Главные отличительные черты:

• Прецизионные измерения: 0,02 – 0,1 % (в зависимости от абсолютной скорости и частоты измерения, см. таблицу далее), 1 м).
• Возможность работы по любым поверхностям, включая стекло.
• Широкий диапазон номинальных расстояний до поверхности: от 10 см до 150 см и более.
• Оригинальный моноблочный расщепитель пучка, обеспечивающий стабильность интерференционной картины и широкий диапазон допустимых изменений расстояния до объекта (до ±25% от номинального).
• Термокомпенсированная конструкция, обеспечивающая стабильность измерений в широком диапазоне температур без термостабилизации измерителя * .
• Небольшая потребляемая мощность (0,5 – 2 Вт в зависимости от используемого лазера) и микроконтроллерного блока обработки сигнала (1 Вт).
• Широкий динамический диапазон освещенности объекта (от темноты до яркого солнечного света) и нечувствительность к резким перепадам освещенности (включая люминесцентное освещение) и яркости объекта.
• Небольшие габариты и вес датчика (300 – 400 г), класс защиты – IP67.

* В диапазоне температур измерителя +15…+50˚С температурный дрейф отсутствует. При низких температурах может использоваться система термостабилизации (опция).

Электромагнитная совместимость
ИСД-5 разработан для использования в промышленности и соответствуют следующим стандартам:

• EN 55022:2006 Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Пределы и методы измерений.
• EN 61000-6-2:2005 Электромагнитная совместимость. Общие стандарты. Помехоустойчивость к промышленной окружающей среде.
• EN 61326-1:2006 Электрооборудование для измерения, управления и лабораторного использования. Требования к электромагнитной совместимости. Общие требования

Лазерная безопасность
ИСД-5 соответствует следующим классам лазерной безопасности по IEC
60825-1:2007

Лазерная безопасность класса 3B
В модели Стандарт, в зависимости от рабочего расстояния, могут быть установлены полупроводниковые лазеры с непрерывным излучением видимого диапазона мощностью 5 – 20 мВт или ИК мощностью до 120 мВт (метровый рабочий диапазон). Все они относятся к классу 3В лазерной безопасности. На корпусе размещена соответствующая предупредительная этикетка:

Лазерная безопасность класса 3R
В модели Мини установлен полупроводниковый лазер с непрерывным излучением видимого диапазона с максимальной выходной мощностью 5 мВт. Он относятся к классу 3R лазерной безопасности. На корпусе размещена соответствующая предупредительная этикетка:

Обозначение для заказа

ИСД – 5 – St – 30cm – ET+232+CAN – AN(U) – PL – SM – 3m – H – P

ET – Ethernet – базовый вариант, другие – опции:

232 или 485– RS232 (485),

Состав и схема соединений

Состав системы и схема соединений показаны на рисунке.

Комплектность

– Оптический блок измерителя ИСД-5 – 1 шт.
– Процессорный блок обработки сигнала – 1 шт.
– Сигнальный кабель – 1 шт.
– Кабель питания – 1шт.
– Инструкция по эксплуатации – 1 шт.
– Паспорт – 1 шт.

Бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материалов
VLM500 — датчик длины, расстояния и скорости металлопроката, бумаги, пластмассы и др.

1. Выбор модели измерителя VLM500 в зависимости от минимальной и максимальной скорости материала.

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.

Все четыре модели измерителя VLM500 различаются зависимости от минимальной и максимальной скорости материала, а также рабочей дистанцией.

2. Бесконтактный высокоточный измеритель длины и скорости VLM500 требует поддержания стабильной дистанции измерения, то есть расстояния от прибора до поверхности материала. При работе с материалом различного размера необходимо в каждом случае изменять положение прибора с тем, чтобы измерительная дистанция в каждом случае составляла заданную величину (в зависимости от типа прибора).

3. В зависимости от кривизны и отражающей способности поверхности измеряемого материала может потребоваться поперечный наклон прибора до 10° в ту или иную сторону. Этот наклон позволяет скомпенсировать т.н. векторную погрешность, которая свойственна поверхностям с высокой отражающей способностью, а также некоторым типам пластмасс. Для решения этого вопроса предлагается монтажное приспособление MP3R, на которое устанавливается измеритель VLM500.

4. Бесконтактное измерение длины металлопроката (например, мерная нарезка) с помощью VLM500 требует применения двух световых затворов, которые обеспечивают режим СТАРТ-СТОП с высокой точностью. Измерение длины начинается, когда прокатом перекрыты оба световых затвора, и заканчивается, когда один из них освобождается. Указанные 200 + 200 = 400 мм программируются и могут быть изменены в любое время пользователем. Это расстояние 400 мм автоматически добавляется к измеренному результату. От быстродействия световых затворов зависит точность измерения.

Световые затворы можно разместить как вертикально, так и горизонтально, с одной стороны металлопроката располагается затвор (излучатель со встроенным приемником светового сигнала), а с другой стороны устанавливается рефлектор (отражатель). Рефлектор должен быть достаточно большим, чтобы при вибрации стана отраженный сигнал не пропадал, а с другой стороны рефлектор должен быть достаточно маленьким, чтобы мелкий металлопрокат его перекрывал полностью, не прпуская отраженный луч и таким образом не создавая ложных срабатываний. Рекомендуемый размер рефлектора примерно 80 х 80 мм.

Световые затворы можно не применять при малых и особо малых скоростях движения материала, а также при работе с рулонными материалами, когда погрешность измерения лежит в допустимых пределах.

Практика точного измерения длины отдельных объектов с использованием измерителя VLM500 и пары световых затворов показана на примере в прилагаемом видеоролике. Звуковое сопровождение русском языке. Просим обращаться к нам за пояснениями, если что-то непонятно.

5. В этом разделе представлен опыт применения VLM500 для контроля длины и скорости погружаемой трубы в колтюбинге (coiled tubing), одном из перспективных направлений газонефтепромышленности. Колтюбинг использует гибкие непрерывные насосно-компрессионные трубы (ГНКТ) вместо традиционных сборных бурильных труб при работах внутри скважин. Оборудование для колтюбинга включает гибкие металлические трубы и различное внутрискважинное и наземное оборудование.

В сотрудничестве с российской компанией в г.Сургут выполнен проект по адаптации измерителя VLM500 к сложным условиям северных нефтепромыслов и его успешного применения для измерения длины и текущей скорости погружённой трубы, а также индикации, регистрации и архивирования результатов измерения. Бесконтактное измерение пришло на замену механическим счётчикам с мерными колёсами. В суровых условиях российского севера из-за обледенения оборудования и примерзания мерного колеса к трубе, его заклинивания и проскальзывания невозможно было получить достоверные данные о длине погруженной трубы.

Получаемые данные измерений длины ГНКТ контролировались независимой компанией средствами геофизических измерений. При погружении трубы на всю длину до отметки 2.200 м данные измерений VLM500 и данные геофизических измерений имели расхождение от 2 до 3 метров, что подтверждает паспортные характеристики прибора, заявленные производителем.

VLM500 размещен в отдельном утеплённом обогреваемом металлическом боксе, имеющем в нижней части отверстие для прохождения световых лучей VLM500. На чертеже прямой и отражённый световые лучи выделены цветом , а направления лучей обозначены красными стрелками. Бокс размещён на внешней консоли с направляющими роликами для прохождения трубы, см. фото ниже. Такая конструкция обеспечивает стабильное расстояние от объектива прибора до поверхности трубы, равное 240 мм, что гарантирует высокую точность измерения.

Поскольку в процессе погружения труба делает многочисленные остановки, а также реверс направления движения, то в применяемых измерителях VLM500 опционально установлена система автоматического распознавания направления движения. В результате вся длина трубы, пройденная в одном направлении, автоматически суммируется, а длина трубы, двигавшейся в обратном направлении вычитается и в итоге прибор выдаёт только «чистый» результат, а также протокол всего процесса, включая остановки и реверс.

6. Бесконтактное измерение скорости и длины горячих или холодных труб разных диаметров с помощью датчика VLM500 без изменения его положения.

Позиционирование датчика VLM500 выполняется снизу под некоторым углом к горизонтали, но обязательно параллельно тангенте направляющего ролика на рольганге с целью обеспечить стабильную рабочую дистанцию, то есть расстояние от датчика до поверхности трубы. Такая технология монтажа датчика позволяет выполнять измерения на трубах разных диаметров, например, от 30 до 100 мм, без переустановки датчика. Красная пунктирная линия показывает прямой и отраженный световые лучи датчика.

7. Технология регулирования степени дрессировки E=(V-V₁):V и измерения толщины листопроката h₁ с помощью бесконтактных измерителей скорости VLM500D. Холодная прокатка листового металла с малой степенью обжатия (дрессировка) создаёт упрочнение поверхностных слоев металла с тем, чтобы предупредить образование линий текучести и изломов при получении изделий методом глубокой вытяжки. Кроме того, дрессировкой на гладких твердых валках достигается улучшение поверхности листов. Поверхность становится ровной и гладкой.

7. Технология применения VLM500 для работы с вращающимися трубами и другими материалами. Типичная задача в трубной промышленности – бесконтактное измерение продольной скорости и длины труб, движущихся и одновременно вращающихся на рольганге. Суммарная скорость представляет собой сумму продольной Vx и поперечной Vy скоростей. Конструкционно заданный угол поворота направляющих роликов создает постоянное соотношение между обоими компонентами скорости. Суммарная скорость Vr, может точно измеряться посредством установки VLM500 под тем же заданным углом. Для вычисления только продольной скорости Vx программное обеспечение VLM500 учитывает косинус угла установки прибора при рассчете скорости и длины. Угол установки прибора задается, как один из параметров в VLM500.

8. Технология применения VLM500D для мерной нарезки металлопроката на отрезной машине, часто называемой «летучая пила». Для организации режима СТАРТ-СТОП и достижения высокой точности нарезки необходимо применять пару быстродействующих световых затворов, подключаемых к триггерному входу измерителя VLM500D.