Témata
Zdroj: Micro-Epsilon

Měření vzdálenosti pomocí vířivých proudů v průmyslu

V průmyslu je často potřeba měřit v ne zrovna ideálním prostředí. Prach, špína a olej jsou naprosto běžnou součástí některých výrobních hal a ne vždy je možné vytvořit čisté a bezprašné prostředí, jaké je například v ESD prostorech elektrotechnických montáží. Tyto a další ztížené podmínky, jako je např. vysoká teplota či tlak, pravděpodobně zaměstnávají konstruktéry i ve vaší firmě. Tento článek představuje snímače vířivých proudů, které vynikají právě odolností vůči těmto vlivům, a to při zachování velmi vysoké přesnosti měření.

Ladislav Martínek

Pracuje ve společnosti Micro-Epsilon na pozici Technická podpora a marketing. Vystudoval v oboru elektrotechnika.

Reklama

Snímače vzdálenosti pracující na principu vířivých proudů nejsou žádnou novinkou a v portfoliu firmy Micro-Epsilon je v kategorii eddyNCDT najdete již řadu let. Přesnosti těchto systémů se pohybují v řádech desetin procent a měřicí rozsahy jsou větší než například u snímačů kapacitních. Stále je však nutné měřit proti vodivému materiálu, typicky kovu. Systém se skládá z vyhodnocovací jednotky, senzoru a kabelu. Vířivé proudy projdou právě přes výše zmíněný prach či olej. Jak to přesně funguje?

K jednotce měřicích systémů eddyNCDT 3060 a 3070 lze použít širokou škálu snímačů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Fyzikální princip

Snímač je tvořen cívkou, jíž protéká střídavý proud a která indukuje primární elektromagnetické pole. Toto primární pole vytváří v elektricky vodivém materiálu vířivé proudy. Ty indukují sekundární elektromagnetické pole na vodivém cíli, které zpětně ovlivňuje pole primární, a tím i impedanci cívky. Míra ovlivnění závisí na vzdálenosti cíle od snímače, a tak lze změnu impedance interpretovat na výstupu jako změnu vzdálenosti. Převedeno na matematický vzorec to vypadá takto:

kde f0 je frekvence kontroléru, L je indukce cívky a C je kapacita. Ta je dána částečně kontrolérem, ale částečně ji ovlivňuje i kabel vedoucí od snímače. To nám dává prostor k přizpůsobení senzorů na míru dané aplikaci, a také proto jsme jich za dobu výroby vyvinuli již přes 400 typů.

Schéma znázorňující fyzikální princip indukčního měření pomocí snímačů vířivých proudů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Kalibrace na konkrétní cíl

Dosáhnout vysoké přesnosti v řádech desítek mikrometrů v náročném prostředí při poměrně velkém měřicím rozsahu s ohledem na fyzikální princip lze díky důkladné kalibraci (katalogové snímače mají rozsah až 80 mm, typicky se ale pohybujeme do 10 mm od měřeného cíle). Standardní kalibrace eddyNCDT se u systémů určených pro měření proti feromagnetickým materiálům provádí s materiálem St 37 DIN1.0037 a u systémů pro měření proti nemagnetickým kovům s materiálem AICuMgPb 3.1645. Pro měření proti materiálu s jinou specifikací nebo speciálních tvarů je možné kalibrovat přímo v laboratořích Micro-Epsilon – zákazník pošle konkrétní vzorek a snímač bude kalibrován přímo pro něj. U vybraných řad je možné provádět kalibraci samostatně, tzv. field calibration. V závislosti na možnostech kontroléru lze provést kalibraci tříbodovou nebo pětibodovou. Kalibruje se podle toho, zda je cílový objekt z feromagnetického materiálu (např. ocel), či neferomagnetického (např. hliník) a zda je úhel sklonu cíle větší než 6°; kalibrací se nastavuje také teplotní kompenzace. Díky aktivní teplotní kompenzaci v rozsahu teplot od –40 °C do 200 °C i více je měření jedno z nejstabilnějších.

Reklama
Reklama

Výkonný systém eddyNCDT 3300

Nejvýkonnějším měřicím systémem vířivých proudů v nabídce firmy Micro-Epsilon je systém eddyNCDT 3300. Díky výběru snímačů s měřicími rozsahy od 0,4 až po 80 mm, vysokým rozlišením a linearitou je ideální pro průmyslové aplikace velmi náročné na přesnost. Systém má robustní kontrolér s displejem. Dosahuje frekvence měření až 100 kHz, a proto jej lze v kombinaci s miniaturními, tlakově odolnými senzory použít i pro zkušební měření ve spalovacích motorech.

Novinka eddyNCDT 3060/3070

Modely eddyNCDT 306x a 307x jsou vybaveny kompaktním kontrolérem již bez displeje, vhodným pro integraci do strojů a výrobních linek. Kontroléry mají vlastní portfolio senzorů s rozsahem od 1 mm do 8 mm a díky kalibraci lze k jednotce eddyNCDT 3060 či 3070 použít snímače kontroléru eddyNCDT 3300 – portfolio je tedy opravdu variabilní. Přesností se tyto kontroléry blíží systému eddyNCDT 3300 a mají vynikající poměr výkonu k ceně.

Díky malým rozměrům a díky odolnosti vůči tlaku, olejům a nečistotám mohou snímače vířivých proudů sloužit k měření uvnitř různých strojů. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Kompaktní eddyNCDT 3001 a 3005

Produktové řady eddyNCDT 30013005 nabízejí díky integrovanému kontroléru nejmenší rozměry. Používají se tam, kde není dostatek místa pro instalaci. Jsou odolné, přesné a plní svou funkci za dobrou cenu. Nedočkáte se žádných pokročilých rozhraní, mají analogový výstup např. do PLC karty a jsou ideální pro aplikace ve výrobních strojích, kde je třeba přesně měřit a zároveň mazat emulzemi (obrábění, svařování).

Měření rychlosti otáček turbodmychadel

Vířivých proudů se využívá nejen k měření vzdálenosti. Snímače z kategorie turboSPEED DZ140 měří rychlost otáček turbodmychadla. Na snímači se nastaví počet lopatek a zaznamenává se pouze pohyb lopatky kolem snímače. Výpočtem z časové známky a počtu lopatek se určí otáčky. Vysoká přesnost snímačů tady není využita, ale využívá se právě vysoké odolnosti vůči oleji, nečistotám, vibracím a vysokým teplotám až do 285 °C. Rozsah otáček je od 200 ot.min-1 až do 400 000 ot.min-1.

Široká škála aplikací

Snímače vířivých proudů od společnosti Micro-Epsilon jsou aplikovány nejen pro měření různých stavů v motoru či v obráběcích strojích. Měří i zavírání dveří a podvozku v letadlech, stejně jako polohy hřídelí ve větrných elektrárnách a polohují zrcadla teleskopu. Jaká je vaše aplikace?

Související články
Inspekční a provozní měření
při výrobě baterií

Aktuální trend řešení klimatické krize vsadil na technologie, které pro uskladnění elektrické energie vyžadují enormní množství akumulátorů a baterií s vysokou kapacitou. V úvahu tak přichází jen plně automatizovaná výroba. Z technologických a bezpečnostních důvodů je nutné dodržet vysokou přesnost a bezchybnost výrobních procesů.

Směry vývoje kontroly povrchu

Zvýšení rychlosti kontroly a rozšíření možností aplikace metrologických prostředků a systémů v praxi patří k současným vývojovým trendům měření a hodnocení kvality povrchu. Pokrok v kontrole povrchu je představen na novinkách v optickém interferometrickém měření, které v uplynulém období zaznamenalo velmi intenzivní rozvoj.

Integrace měření drsnosti povrchu do obráběcích strojů

Blum-Novotest, přední výrobce inovativní a vysoce kvalitní měřicí a zkušební techniky, bude na veletrhu MSV 2014 prezentovat sondu na měření drsnosti povrchu TC64-RG. S tímto novým produktem je nyní možné automatické testování kvality povrchu obrobku v obráběcích strojích.

Související články
Vyhodnocování čistoty povrchu

Možnosti kontroly čistoty povrchu z hlediska mastných a prachových nečistot se rozšířily o metodu kontinuálního skenování v reálném čase. Metoda doplňuje již existující statický způsob detekce a přináší možnost snadné a rychlé namátkové kontroly komplexních kovových výrobků a součástí. Její univerzálnost dovoluje použití přímo v provozu, není zapotřebí žádné testovací temné komory, ani laboratoře.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Profilový skener přesně změří cokoli

Profilové skenery scanCONTROL z portfolia společnosti Micro-Epsilon patří k nejprodávanějším přístrojům své kategorie v České republice, a to díky univerzálnosti, kompaktnosti, a rovněž i dobrému poměru výkonu k ceně.

Měření v sub-nanometrech

Nejen díky rozvoji nanotechnologie, kdy je potřeba měřit opravdu malé polovodičové součástky, má společnost Micro-Epsilon ve svém portfoliu optické interferometrické měřicí systémy. Interferometr dosahuje sub-nanometrického rozlišení při zachování relativně velkého měřicího rozsahu a offsetu, který umožňuje větší vzdálenost od měřeného cíle. Pro představu, průměr lidského vlasu se pohybuje v desítkách tisíc nanometrů.

Průmyslové měření polohy, profilu a teploty

Společnost Micro-Epsilon se déle než padesát let věnuje vývoji a výrobě průmyslových snímačů vzdálenosti, polohy, profilu a teploty. Představujeme vám několik novinek, se kterými se můžete seznámit na MSV Brno 2021.

Snímače ušité potřebám na míru

Elektromagnetická indukce oslaví 190 let od svého objevení a za tu dobu našla využití snad ve všech odvětvích průmyslu. Moderní automatizace a robotizace se na tento princip stále spoléhá při měření vzdálenosti a polohy indukčními snímači. Tyto snímače máme v Micro-Epsilon zařazeny v produktové kategorii induSENSOR a nabízíme je pro přesné měření již od roku 1987. V článku si kategorii přiblížíme a podíváme se na novinky uplynulého roku.

Laserový skener v CNC řezacím zařízení

Pokročilé 3D skenování pomocí mapovacího softwaru umožňuje firmě MicroStep, výrobci a dodavateli CNC strojů na dělení materiálů plazmatem, laserem, autogenem, vodním paprskem a vysokootáčkovým vřetenem, měření skutečných rozměrů kopulí.

Snímače s vysokou přesností a kompaktním designem

Od srpna 2020 je na trhu novinka mezi laserovými triangulačními snímači pro měření vzdálenosti a polohy - optoNCDT 1900. Tento inovativní snímač, který nabízí jedinečnou kombinaci vysoké rychlosti, kompaktního designu a přesnosti, je mimo jiné vybaven integrovanou vysoce výkonnou řídící jednotkou pro rychlé a vysoce přesné zpracování a výstup naměřených hodnot.

Konfokální chromatické snímače

Širokou paletu snímačů a řídicích jednotek od společnosti Micro-Epsilon lze díky dostupným rozhraním použít v celé řadě odvětví, jako např. ve výrobě polovodičů, skla, zdravotnické techniky, plastů a spotřební elektroniky. Konfokální snímače nabízejí spojení moderních technologií, vysoké rychlosti a maximální přesnosti. Díky svým přednostem tyto všestranné snímače polohy a vzdálenosti splňují vysoké nároky průmyslu 4.0.

Nejmenší lankový snímač

Lankové snímače dokáží přesně měřit polohu a vzdálenost v celé řadě průmyslových odvětví a ve výzkumu a vývoji. Díky své spolehlivosti, snadné instalaci a relativně nízkým nákladům jsou ideálním řešením do sériové výroby. Společnost Micro-Epsilon nabízí širokou paletu lankových snímačů, mezi nimiž nechybí ani nejmenší snímač tohoto typu na světě, který je navržen pro vysoce rychlá měření.

Přesné snímače pro automatizaci z Bechyně

Automatizovaná výroba se neobejde bez senzorů, které hlídají její bezchybný provoz. Světově známý výrobce senzorů pro přesná měření vzdálenosti má své zastoupení také v České republice. Společnost Micro-Epsilon sídlí od roku 1991 v jihočeské Bechyni a disponuje vlastními výrobními prostory. Následující reportáž byla napsána na základě návštěvy této výroby.

Přesné měření a kontrola v praxi

Společnost Micro-Epsilon nabízí už 50 let spolehlivá, vysoce výkonná a jedinečná řešení, zejména při požadavku na přesné měření nebo kontrolu. Ve své expozici na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně představí novinky z oblasti přesného měření vzdálenosti, polohy a profilu, dále bezkontaktního měření teploty, detekce barev a průmyslových endoskopů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit