Лазерные датчики расстояния ifm: принцип работы и применение

Лазерные датчики расстояния ifm представляют собой семейство высокоточных измерительных приборов, основанных на технологии времени пролёта с использованием фотонных смешанных устройств. Эта технология обеспечивает точные измерения независимо от цвета, материала и угла наклона объекта. В отличие от традиционных фотодатчиков, решения ifm обеспечивают стабильность измерений в сложных промышленных условиях, где наличие пыли, вибраций или изменчивая отражательная способность могут повлиять на достоверность данных.

ifm предлагает несколько серий датчиков расстояния, каждая из которых оптимизирована для конкретных применений.

OGD Precision Sensor

• Диапазон измерений: до 500 мм
• Точность: 4 мм
• Назначение: Обнаружение ошибок до того, как некачественные детали достигнут клиента. Технология времени пролёта обеспечивает стабильные измерения в задачах контроля качества.

OMH High-Accuracy Laser Sensor

• Диапазон измерений: до 500 мм
• Точность: 3 мм
• Назначение: Обнаружение проблем качества на ранних стадиях производственных процессов с разрешением до 0,01 мм. Соотношение цена-производительность делает OMH доступным и надежным решением для раннего обнаружения ошибок.

O1D PMD Sensor

• Диапазон измерений: до 10 м
• Точность: 30 мм на расстоянии 2 м; 140 мм на расстоянии 10 м
• Назначение: Обнаружение объектов на большом расстоянии и измерение расстояния. Может размещаться дальше в применении и при этом точно определять мелкие детали.

OID и O5D PMD Sensors

• Диапазон измерений: до 2 м
• Точность: 25 мм
• Назначение: Игнорирование случайных отражений от блестящих поверхностей. Независимость от цвета и отражательной способности, подавление фона делает их идеальными для транспортировочных применений.

Таблица: Сравнительные характеристики лазерных датчиков расстояния ifm

Технология времени пролёта, используемая в датчиках ifm, основана на измерении времени, которое требуется световому импульсу, чтобы пройти от датчика к объекту и обратно. Однако ifm усовершенствовала этот метод с помощью фотонных смешанных устройств, которые обеспечивают стабильность измерений при изменении освещенности, цвета и угла наклона объекта.

Ключевое преимущество технологии PMD заключается в ее способности игнорировать паразитные отражения от блестящих поверхностей — распространенная проблема в промышленных применениях, где присутствуют металлические детали или глянцевые упаковочные материалы. Это достигается за счет анализа не только времени пролёта, но и других характеристик светового сигнала, таких как амплитуда и форма импульса, что позволяет фильтровать помехи.

Практические применения: от обнаружения дефектов до прогнозного обслуживания

Контроль качества в производстве

OGD-датчики способны обнаруживать отклонения в положении крошечных деталей посредством измерения расстояния. Это позволяет выявлять ошибки до того, как некачественные детали достигнут клиента. Например, датчик может определить отсутствие резьбы в отверстии по изменению отражательной способности — обработанное отверстие имеет совершенно другую отражательную способность по сравнению с необработанным. Это применимо в автомобилестроении для контроля наличия гаек, шайб или проверки правильности сборки узлов.

Транспортировочные системы

В применении на двухступенчатой ленте транспортера датчики OGD демонстрируют преимущество подавления фона: отражения от металлических роликов не влияют на работу датчика. OGD также надежно обнаруживает объекты разных цветов. В этом применении первая точка переключения запускает снижение скорости ленты. Когда объект достигает второй точки переключения, транспортер останавливается. Это позволяет точно позиционировать грузы для последующей обработки или сортировки.

Пищевая промышленность

Производитель йогурта установил набор датчиков OID над транспортировочным конвейером для обнаружения наличия стаканчиков в лотке. Поскольку цвет, текстура поверхности и материал крышки варьируются, традиционные фотодатчики могли вызывать ложное срабатывание и, как следствие, незапланированный простой. Благодаря технологии времени пролёта, датчики OID надежно обнаруживают блестящие, матовые, тёмные или светлые поверхности любого цвета, обеспечивая бесперебойность производственной линии.

Измерение диаметра в упаковочном оборудовании

Для обеспечения непрерывной подачи плёнки для автоматического упаковочного оборудования, рулон плёнки меняется на ходу. Для минимизации простоя и отходов плёнки, точное измерение диаметра рулона плёнки является критически важным. Датчики расстояния OID обеспечивают надёжную и точную передачу значений расстояния для непрерывной работы оборудования, позволяя автоматически активировать процесс сменя рулонов.

Интеграция с промышленными системами и возможности IO-Link

Многие датчики расстояния ifm поддерживают IO-Link — последовательный протокол связи, который позволяет не только передавать данные измерений, но и удалённо конфигурировать параметры датчика. Это особенно полезно в применениях, где требуется адаптация к изменяющимся условиям производства, например, при переналадке линии на выпуск новой продукции.

Через IO-Link доступны различные данные, включая:

• Фактическое расстояние до объекта
• Значение отражательной способности
• Температура датчика
• Статус предупреждений и ошибок
• Данные о времени наработки и состоянии устройства

Эта возможность позволяет реализовать более сложные сценарии контроля, например, одновременное обнаружение наличия объекта и оценку качества его поверхности, а также организовать прогнозное техническое обслуживание оборудования.

Режимы работы: тонкая настройка под применение

Датчики OGD ifm имеют три режима работы, позволяющие оптимизировать работу под конкретные задачи:

1. Точный режим — оптимизирован для обнаружения мельчайших объектов, обеспечивает максимальное разрешение.
2. Стандартный режим — сбалансированная производительность для размера объекта и скорости измерения.
3. Быстрый режим — оптимизирован для высокодинамических применений, где критически важна высокая частота измерений.

Выбор режима позволяет найти оптимальный баланс между точностью измерения и скоростью отклика, что особенно важно в высокоскоростных производственных линиях, таких как упаковочное или печатное оборудование.

Стратегические преимущества внедрения датчиков ifm

Сокращение затрат на обслуживание

Благодаря надёжности и стабильности измерений, датчики ifm способствуют снижению незапланированных простоев, которые являются основным источником потерь в производстве. В одном из случаев внедрения, производитель смог значительно сократить затраты на замену деталей и бракованную продукцию за счет раннего обнаружения дефектов.

Универсальность и гибкость

Независимость от цвета и отражательной способности позволяет использовать один тип датчика для различных применений, сокращая номенклатуру запасных частей и упрощая процесс обучения персонала. Это также снижает затраты на логистику и складские запасы.

Поддержка Industry 4.0

Интеграция с промышленными системами через IO-Link делает датчики ifm частью комплексной стратегии цифровизации производства, позволяя собирать данные для анализа и оптимизации процессов. Данные с датчиков могут быть интегрированы в системы управления предприятием для повышения общей эффективности оборудования.

Рекомендации по выбору и внедрению

При выборе датчика расстояния ifm следует учитывать:

1. Диапазон измерений — выбирайте датчик с запасом по расстоянию для компенсации возможных колебаний положения объекта.
2. Требуемая точность — для задач позиционирования критически важны высокоточные модели серии OMH.
3. Условия окружающей среды — наличие пыли, влаги или вибраций может влиять на работу датчика, необходимо учитывать степень защиты.
4. Интерфейс связи — необходимость интеграции с системой контроля через IO-Link или аналоговые интерфейсы.
5. Скорость измерения — для быстродвижущихся объектов требуется датчики с минимальным временем отклика и высокой частотой обновления данных.

Для сложных применений рекомендуется использовать инструменты подбора на сайте ifm, которые позволяют оценить работу датчика в различных режимах работы и на разных расстояниях.

Датчики расстояния ifm — это решения, сочетающие передовые технологии с глубоким пониманием промышленных потребностей. Благодаря технологии времени пролёта, они обеспечивают надёжность измерений в условиях, где традиционные оптические датчики бессильны.

Их способность работать с объектами любого цвета и отражательной способности, интегрироваться в современные системы автоматизации через IO-Link и адаптироваться к различным скоростным режимам делает их выбором для специалистов, стремящихся оптимизировать производственные процессы и создать добавленную стоимость.

Внедрение этих датчиков — это вклад в стабильность производства, снижение затрат на техническое обслуживание и повышение общей эффективности оборудования, что в конечном итоге определяет конкурентоспособность предприятия.