旋转工件的直径和厚度测量

距离、直径和厚度测量在工业生产中发挥着核心作用。无论是圆形工件的质量保证、生产步骤的监控还是过程控制,测量传感器技术都为可重复性结果提供了基础。但是,当表面旋转、粗糙或易变时,如何实现精确测量?激光测距传感器又是如何进行厚度测量的?本文将为您一一解答。

激光测距传感器可在工业生产环境中无接触测量线圈的材料厚度
利用激光测距传感器进行非接触式厚度测量

使用激光测距传感器测量厚度–工作原理

使用激光测距传感器进行厚度测量时,需要测量对象相对面上的两个距离值,并计算其差值。与使用触觉测量头的传统方法不同,光学测量具有多种优势:

  • 非接触式:工件上无机械负载
  • 高测量频率:适用于动态过程
  • 在一定程度上与颜色/材料无关
  • 几乎没有磨损:测量头中没有活动部件

在实际操作中,两个式传感器的定位是分别照亮物体的一面。距离值在控制系统中相减,并直接作为材料厚度输出。

这常开触点包括以下应用:

  • 薄膜或胶带的厚度控制
  • 板材宽度和厚度测试
  • 挤压型材的质量控制

激光三角测量 – 轮廓的特殊优势

激光三角测量传感器是一种特殊形式的激光测距仪。它们根据角度原理工作:激光束击中表面,接收探测器通过反射位置确定距离。这种原理适用于

  • 详细的测量任务
  • 表面不平整或轻微反光
  • 高分辨率测量点

与简单的 Sensor 时间传递测量法相比,三角测量法的精度更高,非常适合十分之一到百分之一毫米范围内的厚度和直径计算。

测量旋转工件–为什么动态测量有帮助

在旋转应用中,例如车削部件的检测,对象的移动往往会产生积极而非消极的影响。工件旋转时,激光光斑在工件表面滑行。因此,颗粒、局部不平整或单个切屑等微小异常都会被 “平均化”,从而提高了测量稳定性。而且:由于不平衡或形状误差会有规律地在测量信号中重复出现,因此可以立即识别。

应用:测量车刀的直径

一个实际例子很好地说明了这一点:需要检测一个旋转木制芯轴的直径。P3 系列的激光三角测量传感器直接用于该过程。由于旋转的原因,距离值提供了一个有意义的测量变量,通过几何形状计算出直径。

激光测距传感器测量检测系统中旋转工件的厚度
旋转部件的厚度测量

有两个概念是可能的:

  1. 单次测量(半径计算): 传感器测量到表面的距离。由于车削直径已知,因此可以通过几何形状计算出厚度或直径。
  2. 双 Sensor 概念(直接厚度测量): 两个式传感器同时测量工件的相对面。测量点之间的距离直接给出厚度/直径。

这两种方法都可以在生产或测试过程中灵活使用–尽管单个系统通常更具成本效益,也更易于集成。

获得稳定结果的实用技巧

为了确保测量任务在实际条件下也能可靠地运行,必须注意以下几点:

  • 传感器位置和观察角度: 尽可能垂直于表面的观察角度可减少测量误差。
  • 观察工作距离: 激光三角测量传感器有一个最佳测量范围,在此范围内稳定性和精确度最高。
  • 将表面因素考虑在内: 高光泽或反光表面会增加反射测量的难度–具有自适应评估功能的合适式传感器可以克服这一问题。
  • 防止外部影响: 灰尘、润滑油或振动都会干扰测量信号–评估中合适的机械防护罩或滤光片可以在这方面提供帮助。

结论

无论是旋转工件还是静止对象,激光三角测量传感器都能提供非常可靠的厚度和直径检测方法。高测量频率、高精度和非接触式操作使其成为各行各业生产和质量控制任务的首选解决方案。

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