Leitfähige Materialdickenmessung mit kapazitiven Sensoren

Kapazitiver Anwendungshinweis LA03-0030

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Zusammenfassung der Dickenmessung

Abbildung 1 - Einkanaldickenmessungen setzen voraus, dass das Teil flach ist und perfekt an der Referenz anliegt.

Details zwei Methoden der kapazitiven, berührungslose Dickenmessung einer leitend Ziel: Einkanal (gut) und Zweikanal (am besten). Die hohe Auflösung kapazitiver Sensoren führt zu einer genauen, berührungslosen Dickenmessung mit hoher Auflösung.

Einkanalige Dickenmessmethode

Ein-Kanal Dickenmessungen (Abb. 1) Messen Sie die Position der Oberseite des Prüflings, während der Prüfling auf einer Referenzfläche aufliegt. Wie bei vielen kontaktlosen Anwendungen beziehen sich In-Process-Messungen auf eine Referenzmessung. Eine bekannte Dicke wird als Bezugspunkt festgelegt, und alle nachfolgenden Messungen zeigen den Betrag der Abweichung von dieser Referenz an.

Abbildung 2 - Verformte Teile und Referenzflächen oder Fremdkörper zwischen Referenz und Teil verursachen in Einkanalsystemen einen Dickenmessfehler.

Grundlegendes Verfahren zur Messung der Einkanalstärke

  1. Legen Sie ein leitfähiges Teil bekannter Dicke auf die Referenzfläche.
  2. Stellen Sie den Sensor ein, um die Oberfläche des Teils zu messen. Der Sensor sollte in der Nähe der Mitte seines Messbereichs positioniert werden, um positive und negative Abweichungen von der Referenzmessung zu berücksichtigen.
  3. Stellen Sie den Sensorausgang auf Null Volt oder einen angezeigten Wert von Null ein, wenn eine Messanzeige verwendet wird.
  4. Ersetzen Sie das Referenzteil durch ein zu messendes Teil.
  5. Lesen Sie die Abweichung der Dicke vom Display ab oder berechnen Sie die Abweichung von der Ausgangsspannung.

Genauigkeitsbeschränkungen der Einkanalmethode

Bei der Einkanalmethode wird davon ausgegangen, dass das Teil perfekt flach auf der Referenzfläche liegt. Jede Verformung des Teils oder der Referenzfläche führt zu einem Fehler bei der Dickenmessung. Auch Fremdkörper, einschließlich Luft, zwischen dem Teil und der Referenzfläche verursachen einen Fehler (Abb. 2).

Zweikanalige Dickenmessmethode

Abbildung 3 - Zweikanalsysteme gleichen Deformitäten im Teil oder in der Auflagefläche aus, indem sie Positionsänderungen der Unter- und Oberseite des Teils messen.

Doppelkanal Dickenmessungen Legen Sie das zu messende Teil zwischen zwei Sensoren (Abb. 3). Jede Seite des Teils wird von einem separaten Sensor gemessen. Die Summe der Messungen der beiden Sensoren liefert die endgültige Messung der Dicke (Abb. 4).

Wenn sich das Teil zu einem Sensor bewegt, bewegt es sich vom anderen weg. Die Änderungen an den Sensorausgängen heben sich gegenseitig auf. Dies eliminiert die Fehler, die sich aus einkanaligen Problemen mit Deformität und / oder Kontakt mit der Referenzoberfläche ergeben würden.
Das Teil kann mit einem Sensor gemessen werden, der in der Auflagefläche montiert ist, oder das Teil kann auf andere Weise zwischen den beiden Sensoren aufgehängt werden.

Wie bei vielen kontaktlosen Anwendungen beziehen sich die Messungen auf eine Referenzmessung. Eine bekannte Dicke wird als Bezugspunkt festgelegt, und alle nachfolgenden Messungen zeigen den Betrag der Abweichung von dieser Referenz an.

Abbildung 4 - Durch Summieren der beiden Sensorkanäle wird eine Ausgabe nur für die Dicke erzeugt, indem Änderungen der Teileposition zwischen den Sensoren aufgehoben werden.

Grundlegende Zweikanalprozedur

  1. Legen Sie einen leitenden Teil bekannter Dicke zwischen die beiden Sensoren.
  2. Passen Sie die Sensorpositionen an, um die Ober- und Unterseite des Teils zu messen. Die Sensoren sollten in der Nähe der Mitte des Messbereichs positioniert werden, um positive und negative Abweichungen von der Referenzmessung zu berücksichtigen.
  3. Stellen Sie die Sensorausgänge auf Null Volt und einen angezeigten Wert von Null ein, wenn Sie ein Messdisplay mit Summierfunktion verwenden (siehe Empfehlungen unten).
  4. Ersetzen Sie das Referenzteil durch ein zu messendes Teil.
  5. Lesen Sie die Dickenabweichung auf dem Display mit Summierungsfunktionen ab oder berechnen Sie die Abweichung, indem Sie die beiden Ausgangsspannungen addieren und in Maßeinheiten umrechnen.

Dual-Channel-Beispiel

Im folgenden Beispiel werden zwei Sensoren verwendet, die für 10 V / 1 mm kalibriert sind. Bedingung 1 setzt ein 1 mm dickes Ziel als Referenz auf 0 Volt. Bedingung 2 zeigt den Effekt, wenn das 1 mm dicke Ziel näher an einen Sensor herangeführt wird. Bedingung 3 zeigt die nicht zentrierte Messung eines Testteils, das 1.5 mm dick ist.

Empfohlene Ausrüstung

Der Elite-Serie von kapazitiven Sensorsystemen können mit einem Anzeigemodul (MM190), das die Messung in tatsächlichen Maßeinheiten anzeigt, Präzisionserfassungsfunktionen (CPL190 Driver) bereitstellen. Das MM190 kann auch die Summierung für Zweikanalbetrieb durchführen Dickenmessungen. Die Sensor Plug & Play-Kompatibilität erleichtert die Verwendung mit LabView ™.

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