A la indústria del metall, el mesurament necessita longitud, distància i posició és necessària en nombrosos processos de tall, alimentació, posicionament i manipulació de material. Els sensors làser de distància permeten realitzar aquests mesuraments sense contacte físic i transmetre el valor directament al PLC o sistema de control de la màquina.
Aquesta tecnologia es pot utilitzar tant en màquines de tall de barres, tubs i perfils com en línies de producció d'acer, sistemes de tall a longitud, posicionament de topalls i carros, control dimensional de slabs i altres aplicacions d'automatització industrial.
El principal avantatge és disposar duna referència absoluta de posició o distància sense elements mecànics en contacte amb la peça, evitant problemes associats al desgast de rodes de mesura, cables, regles o determinats sistemes mecànics de posicionament.
Aplicacions dels sensors làser en tall i producció de metall
Depenent de la geometria de la màquina, un sensor làser pot mesurar directament la posició de la peça o d'un element mòbil i utilitzar aquesta informació per determinar quan s'ha de fer el tall, posicionar un topall o verificar una dimensió.
| Procés | Variable mesura | Aplicació del sensor làser |
|---|---|---|
| Tall a longitud / Cut-to-Length | Posició o longitud | Determineu la posició del material abans d'executar el tall |
| Serra automàtica | Posició de peça o topall | Posicionament per tallar barres, tubs o perfils |
| Cisalla | Posició del material | Referència per a tall transversal o formats |
| Carro o topall mòbil | Posició absoluta | Realimentació de posició al PLC |
| Slabs i desbastos | Longitud, gruix, amplada o posició | Control dimensional i posicionament a la línia |
| Línies de transport | Presència i posició | Seguiment de grans peces d´acer |
| Màquines especials | Distància | Retrofit o substitució de determinats sistemes mecànics de mesura |
Control de tall a longitud o Cut-to-Length (CTL)
En processos de tall a longitud o Cut-to-Length (CTL), l'objectiu és obtenir peces o formats amb una longitud determinada a partir de xapa, barra, perfil, tub o altres productes metàl·lics.
En una línia automatitzada, el sensor làser es pot instal·lar en una posició fixa i mesurar la distància fins a l'extrem del material, un topall, un carro d'alimentació o una altra referència mòbil. El PLC utilitza aquesta distància per conèixer la posició i decidir quan s'ha arribat al punt programat per fer el tall.
La relació entre distància mesurada i longitud depèn de la geometria de la instal·lació. Per exemple, si el sensor coneix una distància fixa de referència, la posició de l'extrem de la peça es pot calcular a partir de la variació respecte a aquesta referència.
Aquest principi resulta especialment interessant en aplicacions on es vol evitar el contacte mecànic amb el material o disposar d'una mesura absoluta després d'una parada, reinici o canvi de format.
Dimetix disposa d'una aplicació industrial específica, AE-0509 Làser controlled cut-off solution, desenvolupada per a una instal·lació de producció d'acer. El sistema feia servir un sensor làser Dimetix, accionament lineal i control mitjançant PLC per automatitzar una solució de tall de barres d'acer mitjançant una serra industrial.
Mesura de barres, tubs i perfils en màquines de tall
Les serres automàtiques i altres màquines de tall necessiten posicionar correctament el material abans diniciar cada cicle. En aquest tipus de màquines es pot utilitzar un sensor làser per mesurar la posició de l'extrem d'una barra, tub, perfil o peça de gran longitud.
La mesura es pot mostrar a l'operari com a referència o enviar-se directament al sistema de control per automatitzar el posicionament.
En comparació amb un mesurament manual mitjançant regle, cinta o referència visual, la lectura automàtica permet reduir la intervenció de l'operari i mantenir una referència repetible entre cicles de producció.
En maquinària de nova construcció també permet al fabricant incorporar directament la mesura de posició al PLC, mentre que en determinats projectes de retrofit de maquinària es pot utilitzar per modernitzar sistemes de mesura existents.
Mesurament de slabs i grans productes d'acer en siderúrgia
En una aceria o planta siderúrgica les necessitats de mesura van més enllà del tall d'una peça individual. Durant la producció i transport de slabs, desbastos i altres grans productes d'acer pot ser necessari controlar dimensions, posició o alineació sense instal·lar elements de mesura en contacte amb el material.
Dimetix documenta específicament l'aplicació AE-0214 Slab production, on sensors làser d'alta precisió s'utilitzen per controlar dimensions dels slabs durant el refredament i transport.
En aquesta configuració es poden emprar dos sensors enfrontats o situats a banda i banda de la peça per obtenir informació dimensional. Dimetix indica la possibilitat de mesurar gruix, longitud i desviació angular o skew, depenent de la disposició dels sensors.
Per a aquesta aplicació, Dimetix proposa sensors com el DPE-10-500, amb precisió típica de ±1 mm i capacitat de realitzar mesuraments a llarga distància.
Dimetix disposa a més del cas AE-0705 Slab Position Monitoring, desenvolupat per a Voestalpine Rail Technology. En aquesta aplicació es va utilitzar un sensor DPE-30-500 per detectar presència i posició de slabs en un entorn amb elevada radiació tèrmica, fum, flames i reflexos. Després d'un període de prova de vuit setmanes, Dimetix documenta que el sistema va funcionar sense errades de detecció.
Posicionament de topalls, carros i elements mòbils
No totes les aplicacions requereixen mesurar directament la peça. En molts equips industrials resulta més pràctic mesurar la posició d'un topall, carro, actuador, capçal o element mòbil de la màquina.
El sensor làser es manté en una posició fixa i mesura contínuament la distància fins a l'element mòbil. La mesura es pot utilitzar com a realimentació de posició i comparar-se amb la consigna programada al PLC.
Aquest sistema es pot aplicar a màquines de tall, serres, sistemes d'alimentació, transportadors, manipuladors i maquinària especial on hi hagi línia de visió entre el sensor i l'objectiu.
Integració del sensor làser amb PLC i automatització
Per a un fabricant de maquinària, la mesura de distància és només una part del sistema. El valor s'ha d'integrar amb el control de la màquina per utilitzar-lo en seqüències automàtiques, receptes de producció, canvis de format, posicionament o alarmes.
Els sensors industrials Dimetix disposen de diferents interfícies de comunicació i sortides que permeten connectar-los a PLC, controladors i sistemes dadquisició de dades. Depenent del model i de l'arquitectura escollida es poden utilitzar comunicacions sèrie, SSI, sortida analògica i diferents solucions d'integració a xarxes industrials.
| Dada del sensor | Tractament al PLC | Acció possible |
|---|---|---|
| Distància absoluta | Comparació amb consigna | Posicionar un carro o topall |
| Posició de la peça | Comparació amb longitud programada | Autoritzar el cicle de tall |
| Variació de posició | Control de tolerància | Generar alarma o rebuig |
| Presència a determinada distància | Detecció de finestra | Activar una seqüència automàtica |
| Mesurament continu | Registre i supervisió | Control del procés i traçabilitat |
Mesurament sense contacte en ambients industrials exigents
Les instal·lacions siderúrgiques i de mecanitzat poden presentar condicions complicades per a qualsevol sistema òptic: pols, vibracions, superfícies brillants, pellofa, fum, canvis de reflectivitat i materials a elevada temperatura.
Per aquest motiu, la selecció i la ubicació del sensor s'ha d'estudiar en funció de l'aplicació real. La distància de treball, l'angle d'incidència, la superfície objectiu, la temperatura al punt d'instal·lació i la presència de fum o partícules poden influir en la qualitat del mesurament.
Quan cal, el sensor es pot instal·lar a una distància segura de la zona de procés, utilitzar proteccions mecàniques o sistemes auxiliars i mesurar sobre un objectiu específicament definit per a l'aplicació.
Sensor làser, encoder, roda de mesura o velocímetre làser?
La tecnologia més adequada depèn de quina variable realment necessita la màquina. Un sensor làser de distància Dimetix mesura distància i posició; no s'ha de confondre amb un velocímetre làser destinat a mesurar directament la velocitat superficial d'una banda en moviment.
| Necessitat | Tecnologia habitual |
|---|---|
| Posició absoluta de peça, carro o topall | Sensor làser de distància |
| Distància fins a l'extrem d'una barra o perfil | Sensor làser de distància |
| Mesurament sense contacte a diversos metres | Sensor làser de distància |
| Posició angular o revolucions dun eix | Encoder |
| Longitud acumulada mitjançant contacte amb el material | Encoder + roda de mesura |
| Velocitat o longitud superficial contínua sense contacte | Velocímetre làser / tecnologia Doppler |
En determinats sistemes es poden combinar diverses tecnologies. Per exemple, un encoder pot controlar el moviment dun accionament mentre un sensor làser proporciona una referència absoluta independent de posició.
Avantatges del sensor làser per a fabricants de maquinària
- Mesurament sense contacte amb la peça o element mòbil.
- Possibilitat de fer mesuraments a diversos metres de distància.
- Referència absoluta de posició.
- Absència de cables extensibles o elements mecànics de mesura en contacte.
- Integració amb PLC i sistemes dautomatització.
- Possibilitat d'instal·lar el sensor protegit i allunyat de la zona del procés.
- Aplicable tant a maquinària nova com a determinats projectes de retrofit.
- Mesurament sobre peces de grans dimensions on un transductor mecànic seria difícil d'instal·lar.
Selecció del sensor Dimetix per a una màquina de tall o línia d'acer
La selecció del sensor s'ha de fer a partir de les condicions reals de la màquina. No n'hi ha prou de conèixer únicament la longitud màxima que es vol mesurar.
Per dimensionar correctament una aplicació convé definir:
- distància mínima i màxima de mesura;
- precisió i repetibilitat requerides;
- velocitat de moviment de la peça o del carro;
- freqüència d'actualització necessària;
- tipus i acabat de la superfície objectiu;
- temperatura i condicions ambientals;
- angle disponible per realitzar el mesurament;
- interfície disponible al PLC o sistema de control;
- necessitat de mesura contínua o únicament durant determinades fases del cicle.
Per a aplicacions de llarg abast i elevada precisió es pot estudiar, entre altres models, el Dimetix DPE-10-500, mentre que altres models de la sèrie D poden resultar més adequats quan canvien l'abast, la velocitat o les característiques de l'aplicació.
Podeu consultar la gamma disponible de sensors làser de distància industrials o facilitar-nos les dades de la màquina per estudiar quina configuració resulta més adequada.
Aplicacions en siderúrgia, tall i mecanitzat
Aquestes solucions es poden utilitzar en projectes relacionats amb acereries, centres de servei de l'acer, fabricants de línies de tall, fabricants de serres industrials, integradors d'automatització i constructors de maquinària especial.
Entre els materials i productes que es poden trobar en aquest tipus d'instal·lacions s'hi inclouen xapa, bobina, fleix, barra, tub, perfils, palanquilles, slabs i altres productes llargs o semielaborats d'acer, acer inoxidable i alumini.
GUEMISA pot ajudar a seleccionar el sensor, definir la distància de treball i integrar la mesura amb el sistema d'automatització de la màquina.