回归基础:非接触式激光测量

随着制造商提高效率和提高产品质量，他们测量长度和速度的能力变得至关重要。提高过程控制自动化的核心是制造商在生产过程中准确测量产品长度和速度的能力。

传统上，长度和速度的测量是通过机械测量方法获得的，如旋转编码器、转速表和驱动编码器。接触测量方法可能存在机械和校准问题，导致昂贵的测量误差。

基于激光的非接触式编码器正在迅速成为许多常见制造应用的标准测量技术，例如测量连续产品的长度和速度，控制切割系统，调节差动产品速度和定位产品。非接触式编码器被用于生产纸张、薄膜和铝箔产品的生产线上;包装;无纺布和纺织材料;建筑材料;金属;等工业产品。非接触式激光编码器的高测量精度使制造商能够实现显著的产品质量改进、节约生产和快速的投资回报(ROI)。

接触vs非接触

通常，产品长度和速度的测量是使用连接到与产品接触的滚轮或车轮的转速表进行的。由于污垢积聚或磨损，辊或轮的直径发生变化，这些机械系统会发生滑移和校准变化。机械系统的测量误差会随着材料和生产线条件的变化而变化，要求工厂操作人员使用手动或称重方法不断检查长度或速度精度。然后操作人员调整生产线，使产品长度或线速度在规格范围内。

使用机械接触编码器具有很高的机械复杂性，产品长度或速度误差可能高达2%或更高，这取决于应用。大量产品的2%的误差就会转化为大量的材料报废、浪费、金钱和不必要的费用。

激光精密

非接触式编码器采用独特的激光测量技术，不会与产品接触。该测量系统是永久校准，没有运动部件磨损。它的工作原理是在产品表面投射出独特的图案。

当产品移动时，光被散射回编码器。这些信息被转换为产品速度，并产生脉冲以确定产品的长度，与形状、表面或颜色无关。然后将脉冲输出(脉冲/单位)发送到控制系统，如PLC，以触发诸如长度计数、产品定位、切割控制、打印和其他任务等动作。长度和速度测量的捕获精度优于+/-0.05%和+/-0.02%的重复性。

下面介绍了使用非接触式激光测量来控制生产过程的一些典型应用。

瓦楞包装

瓦楞纸箱制造商需要在正常生产和“尾出”情况下准确控制产品速度。接触编码器的滑动和“校准错误”的拉辊在切割中产生了差异，最终导致材料报废。非接触式激光编码器，可准确测量产品进入切刀时板的速度;来自该单元的速度信号为控制系统提供精确的脉冲计数来控制横切刀。这种准确性有助于显著减少废料和提高产品质量。该公司每年节省了20多万美元。

无纺布，玻璃，石棉

一家玻璃棉制造商在切割长度操作过程中，产品长度和速度误差高达1%。接触轮编码器由于生产过程中产生的灰尘和杂物以及玻璃棉垫的柔软成分，会与表面滑动和失去接触。车轮接触压力的增加也会导致产品损坏。测量不准确抛出了切割和标记系统，导致馈电玻璃棉垫和斩波机横向运动之间的同步问题。激光编码器的实现提供了一种非接触式和无滑移的方法来测量玻璃棉的长度和速度，精度接近0.05%。这种非接触式方法改进了切至长度控制，减少了浪费，并能够生产出更高质量的产品。

木材板

一家木材公司在锯木厂使用机械轮编码器来测量产品的长度和速度。机械编码器的轮子会滑倒，因为板的表面不均匀，而且会充满灰尘和碎片。为了减少这种滑移，工厂工作人员会增加车轮的接触压力。这种方法损坏了电路板的表面，也很快磨损了编码器的轮子。

不准确的长度和速度信息使切割和销售系统的准确性降低了1%，导致送料板和锯子横向运动之间的同步问题。用非接触式激光测量系统取代机械轮编码器，使工厂能够在切割之前直接测量板的真实长度和速度。该数据以每秒1000次的速度更新，然后以高达250千赫的频率传输，以控制切割系统。

其他应用程序

虽然非接触式激光编码器已经在一系列制造应用中证明了自己，但它在其他行业也取得了成功。例如，它用于控制造纸中的飞行拼接操作，汽车制动管生产中的飞行锯应用，汽车橡胶轮胎衬垫的切割长度，橡胶和塑料型材，以及其他自动化控制挑战。

Jay Luis是Beta LaserMike的市场经理。www.laserspeedgauge.com．由Mark T. Hoske编辑，CFE媒体，控制工程，www.globalelove.com。

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