비접촉 센서로 두께 측정

일반 감지 애플리케이션 노트 LA05-0021

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개요:

전도성 대상의 비접촉 두께 측정 방법에는 단일 채널 (양호) 및 이중 채널 (최고)의 두 가지 방법이 자세히 설명되어 있습니다. 일반적인 오류에 대해주의를 기울입니다.

단일 채널 방법

단일 채널 두께 측정은 부품이 평평하고 기준에 대해 완벽하게 안착되었다고 가정합니다.

그림 1 – 단일 채널 두께 측정에서는 부품이 평평하고 기준에 대해 완벽하게 안착되었다고 가정합니다.

단일 채널 두께 측정 (그림 1)은 테스트 대상 부품의 상단 표면 위치를 측정하며 부품이 기준 표면에 놓입니다. 많은 비접촉 응용 분야와 마찬가지로 공정 중 측정은 기준 측정과 관련이 있습니다. 알려진 두께는 기준점으로 설정되며 이후의 모든 측정은 해당 기준과의 편 차량을 나타냅니다.

기본 단일 채널 절차

1. 알려진 두께의 일부를 참조 표면에 놓습니다.

그림 2-변형 된 부품과 참조 표면 또는 참조와 부품 사이의 이물질은 단일 채널 시스템에서 두께 측정 오류를 생성합니다.

그림 2 – 변형 된 부품과 참조 표면 또는 참조와 부품 사이의 이물질은 단일 채널 시스템에서 두께 측정 오류를 생성합니다.

2. 센서를 조정하여 부품의 상단 표면을 측정하십시오. 센서는 측정 범위의 중앙 근처에 위치하여 기준 측정과 양수 및 음수 편차를 허용해야합니다.

3. 가능한 경우 측정 디스플레이를 사용하는 경우 센서 출력을 XNUMXV 또는 표시된 판독 값을 XNUMX으로 조정하십시오. 그렇지 않으면 테스트 부품을 측정 할 때 참조 할 수 있도록 "마스터"측정을 기록하십시오.

4. 참조 부품을 측정 할 부품으로 교체하십시오.

5. 디스플레이에서 두께 편차를 읽거나 출력 전압과의 편차를 계산하십시오.

정확도 제한

단일 채널 방법에서는 부품이 기준 표면에 대해 완전히 평평하다고 가정합니다. 부품 또는 기준 표면의 변형으로 인해 두께 측정에 오류가 발생합니다. 또한 부품과 기준면 사이에 공기를 포함한 이물질도 오류를 발생시킵니다 (그림 2).

듀얼 채널 방법

듀얼 채널 시스템은 부품의 하단 및 상단 표면의 위치 변화를 측정하여 부품 또는 휴면 표면의 변형을 보정합니다.

그림 3 – 이중 채널 시스템은 부품의 하단 및 상단 표면의 위치 변화를 측정하여 부품 또는 휴면 표면의 변형을 보정합니다.

이중 채널 두께 측정은 측정 할 부품을 두 센서 사이에 배치합니다 (그림 3). 부품의 각면은 별도의 센서로 측정됩니다. 두 센서의 측정 값의 합계는 최종 두께 측정 값을 제공합니다 (그림 4). 부품이 한 센서쪽으로 이동하면 다른 센서에서 멀어집니다. 센서 출력의 변경은 서로를 취소합니다. 이는 기형 및 / 또는 기준 표면과의 접촉으로 인한 단일 채널 문제로 인한 오류를 제거합니다.

나머지 표면에 장착 된 하나의 센서로 부품을 측정하거나 두 센서 사이에 부품을 매달 수 있습니다.

많은 비접촉 어플리케이션과 마찬가지로 측정은 기준 측정을 기준으로합니다. 알려진 두께가 기준점으로 설정되고 모든 후속 측정 값은 해당 기준과의 편 차량을 나타냅니다.

기본 듀얼 채널 절차

두 센서 채널을 합산하면 센서 사이의 부품 위치 변경을 취소하여 "두께 만"출력이 생성됩니다.

그림 4 – 두 센서 채널을 합산하면 센서 사이의 부품 위치 변경을 취소하여 "두께 만"출력이 생성됩니다.

1. 두 센서 사이에 알려진 두께의 일부를 배치하십시오.

2. 센서 위치를 조정하여 부품의 상단 및 하단 표면을 측정하십시오. 센서는 측정 범위의 중앙 근처에 위치하여 기준 측정과 양수 및 음수 편차를 허용해야합니다.

3. 가능하면 합산 기능이있는 측정 디스플레이를 사용할 때 센서 출력을 XNUMXV로, 표시된 판독 값을 XNUMX으로 조정하십시오 (아래 권장 사항 참조).

4. 참조 부품을 측정 할 부품으로 교체하십시오.

5. 합산 기능을 사용하여 디스플레이에서 두께 편차를 읽거나 두 개의 출력 전압을 추가하고 치수 단위로 변환하여 편차를 계산합니다.

듀얼 채널 예

예시 된 예는 10V / 1mm에 대해 교정 된 두 개의 센서를 사용합니다. 조건 1은 1mm 두께 대상을 0 볼트 기준으로 설정합니다. 조건 2는 1mm 두께의 대상을 하나의 센서에 더 가까이 이동시키는 효과를 보여줍니다. 조건 3은 두께가 1.5mm 인 테스트 부품의 비 중심 측정을 보여줍니다.

듀얼 채널 예

중요한주의 사항

고해상도 두께 측정에서 가장 큰 문제 중 하나는 프로브 장착 시스템의 설계와 테스트 영역이 측정 영역에 배치되는 방식입니다.

어떤 프로브와 대상 표면 사이의 거리 변화는 단일 프로브 시스템에서 두께 변화로 등록됩니다. 어떤이중 프로브 시스템에서 두 프로브 사이의 거리 변화는 두께 변화로 등록됩니다. 정밀한 미크론 이하의 수준에서 측정 할 때 너무 작아서 프로브 장착 시스템을 움직이면 측정 결과가 왜곡됩니다.

정밀한 프로브 장착 및 테스트 재료 위치는 정확한 결과를 위해 중요합니다. 프로브, 재료의 진동, 열팽창 / 수축 또는 기타 움직임은 신뢰할 수있는 결과를 방지합니다. 이것을 가볍게 가져 가지 마십시오. 마이크론을 측정하려면 마이크론보다 프로브 위치 안정성을 더 잘 제어해야합니다.

문제가있는 예 :

뜨거운 재료

일반적인 두께 측정 어플리케이션은 가공 중에 전달되는 재료 두께를 모니터링하는 것입니다. 이것은 때때로 재료가 뜨겁다는 것을 의미합니다. 운반 중 프로브 및 재료 위치 안정성에 대한 모든 우려 사항 (아래 참조) 외에도 뜨거운 재료는 프로브를 가열합니다. 모든 비접촉 프로브는 온도 변화에 어느 정도 민감합니다. 프로브의 온도 변화는 다양한 두께 측정을 의미합니다.

센서의 열 사양은 적용을 위해 고려되고 계산되어야합니다. 열 변화로 인한 변위는 원하는 두께 측정 정밀도보다 작아야합니다.

더 극단적 인 경우 프로브가 환경 제한을 초과하여 가열되어 손상 될 수 있습니다. 프로브의 환경 사양을 적용해야합니다.

롤러를 통과하는 재료의 두께

롤러 런아웃

롤러 런아웃 (롤러가 회전하는 동안 방사상 변위)은 종종 원하는 두께 측정 정확도보다 더 큰 오차를 도입하여 두께 측정을 어렵게합니다.

롤러를 통과 할 때 재료의 두께를 측정하면 어려운 문제가 발생합니다.

롤러의 런아웃 (표면이 회전함에 따라 반경 방향 이동)은 거의 항상 두께 측정에 필요한 정밀도보다 큽니다.

단일 프로브 방법

롤러 런아웃이 두께 측정의 정밀도보다 상당히 작지 않으면 롤러의 바로 위에 단일 프로브를 사용하여 재료의 상단 표면을 모니터링 할 수 없습니다. 이것은 드물다. 보다 극단적 인 런아웃을 사용하면 특히 프로브가 작은 경우 롤러 런아웃이 프로브의 측정 범위보다 클 수 있습니다.

측정 범위를 벗어나면 롤러 런아웃을 보정 할 수 있습니다. 시스템은 롤러의 런아웃을 측정하고 두께 측정에서 뺄 수 있습니다. 그러나 런아웃을 모니터링하는 프로브는 롤러의 모든 위치에서 런아웃이 일정하지 않기 때문에 두께 프로브와 가깝고 동일한 각도 위치에 있어야합니다.

이중 프로브 방법

롤러 런아웃 문제를 해결하기위한 한 가지 방법은 롤러 바로 앞이나 뒤에 재료가 매달려있는 이중 프로브 방법을 사용하는 것입니다. 원칙적으로 이것은 합리적인 아이디어입니다. 그러나, 재료는 롤러 런아웃뿐만 아니라 재료를지지하는 다른 메커니즘에서의 불안정성 또는 런아웃에 의해 여전히 편향된다. 이중 프로브 방법은 재료가 프로브 사이의 갭에서 위아래로 움직일 때 오류를 최소화하지만 이러한 움직임은 프로브의 측정 범위를 초과해서는 안됩니다.