Sensores de Medição e Inspeção
Medição e Inspeção
DIAGNOSTICS Error No.
Error TypeError No.Error Type System OK Emitter Error Align / blank Serial Comm Output Short EEPROM E / R Mismatch CPU Error Receiver Error Null / Span POWER 2 - TX3 - RX 5 - COM ALIGNMENT SWITCH DIAGNOSTICS INDICATOR RS-232 MAHCIP-1 HIGH RESOLUTION MINI-ARRAY CONTROLLER
1011121314151617181920 NC NC10-30VdcGATE NCTXTX +12VBR EMTR RCVR BU BK5 WiresWH 30V 150mA MAX OUTPUT#1 COMDRNT/RT/R 16-30V dc1A MAX POWER 1011121314151617181920 OUTPUTALARMGATEALIGN F1 30V(MAX)150mA MAX ALARM 10-30VdcALIGNRS-485 2,5 m 40° U-G AGE ™ LOGANA PO WER SIG NAL OUT PUT DIS CRE TE
Medição e Inspeção
Teoria de Medição e Inspeção ...102
Aplicações de Medição e Inspeção ...106
Sensor de Distância LT3 ...108
Sensor de Triangulação Q50 ...114
Sensor Laser de Medição LG ...120
Sensor Ultra-Sônico S18U ...126
Sensor Ultra-Sônico T30U ...132
Sensor Ultra-Sônico de Longo Alcance QT50U ...138
Barreira Óptica de Detecção de Peças LX ...144
Barreira Óptica Mini-Array & Mini-Array Alta Resolução...148
Sensor para Escaninho PVA & PVD ...158
Série VTB ...166
Guia de Seleção: Visão Geral...170
N
OTA DES
EGURANÇA!
Os sensores descritos nesta seção do catálogo não incluem os circuitos de autoverificação redundantes necessários para permitir seu uso em aplicações de segurança pessoal. Uma falha ou funcionamento incorreto do sensor pode resultar em uma condição de saída energizada ou não energizada.Nunca use estes produtos como dispositivos de segurança pessoal.
Teoria de Medição e Inspeção
Medição e Inspeção
Precisão
A precisão é definida como a diferença entre o valor indicado e o valor real à temperatura ambiente. Na maioria dos casos, a precisão é composta de duas fontes principais de erro: a resolução e a linearidade.
Saída Analógica
A saída analógica de um sensor é a saída contínua de uma variável medida. O formato desta saída pode ser 4 a 20 mA, 0 a 10 V ou outras.
Ângulo do Feixe
Sensores ultra-sônicos emitem energia sônica em cone que diverge com a distância. O ângulo deste feixe é normalmente definido como o ângulo total. Feixes ultra-sônicos não são cones perfeitos. A maioria da energia ultra-sônica está no centro do feixe. O nível de energia diminui com a aumento da distância da linha de centro. O ângulo do feixe é definido como a região onde a energia é 50% da energia medida na linha de centro. Veja Figura 1.
Efeitos da Cor
A cor do objeto medido pode afetar a resolução e precisão das leituras. Branco, vermelho, amarelo e laranja refletem mais luz que verde, azul ou preto. As especificações de resolução listadas neste catálogo são para alvos brancos. A resolução para alvos pretos pode ser até quatro vezes menor que para alvos brancos. A Figura 2 mostra a quantidade relativa de luz recebida que é refletida de várias cores de alvo. A resolução é afetada aprox. de
acordo com o quadrado da luz recebida. Por
exemplo, reduzindo a quantidade de luz pelo fator de nove degrada a resolução pelo fator de três. Note que sensores ultra-sônicos não são afetados pela cor ou transparência do alvo.
Sensibilidade à Cor
Para sensores ópticos, a sensibilidade à cor se refere à mudança na saída quando a cor do alvo muda. Por exemplo, o LG5 tipicamente muda menos de 75 µm quando o alvo muda de branco para quase preto (aproximadamente 90% de refletância para 10%. Nota: para medições muito precisas, a Banner usa alvos cerâmicos, como opostos aos alvos de papelão padrão Kodak).
Zona Morta
Zona morta refere-se à região onde o sensor não pode fazer medições. Por exemplo, a zona morta do sensor ultra-sônico Q45U é 100 mm,ou seja, a saída não funciona quando o alvo está nesta área de zona morta. Peças de montagem devem ser posicionadas de modo que o alvo esteja sempre dentro do alcance de detecção.
Saída Digital
Saídas digitais são saídas on-off que sinalizam quando uma medição contínua alcançou um valor específico. Saídas digitais são tipicamente sinaliza-das com transistores PNP ou NPN ou um relé eletromecânico.
Glossário de Termos
100 80 60 40 20 0Figura 2: Luz refletida relativa de uma fonte de luz LED vermelha
branco
vermelho laranja amarelo
roxo verde azul preto
% Reflectância
Figura 1: Ângulo do Feixe
ângulo do feixe sensor
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Resistor de Carga
Um resistor de carga, também chamado de resistor de queda, é um resistor de precisão usado para converter um sinal de 4 a 20 mA para um sinal de
tensão. O resistor de carga mais comum é 250 Ω ±
0,025 Ω, que converte a corrente para um sinal de
1 V a 4 V. Para boa estabilidade sobre temperatura, o resistor de carga deve ter um coeficiente de temperatura de 0,01% por ºC ou melhor.
Resposta de Freqüência
Resposta de Freqüência se refere à freqüência máxima que um sensor analógico pode captar. Todos sensores analógicos tem um tempo de resposta inerente que limita sua habilidade de medir movimentos periódicos a altas freqüências. Por exemplo, considere um sensor laser de
deslocamento com um tempo de resposta de 1,6 ms que está medindo o esvaziamento em um cilindro rotativo. Como o sensor laser está fazendo média de dados em um período de 1,6 ms, ele vai subestimar a amplitude do pico do esvaziamento. Este erro aumenta à medida que a velocidade de rotação aumenta. Tipicamente, este erro é especificado como a velocidade de rotação que produz um erro -3 dB (--3 dB é igual a um erro de -30%). Para um tempo de leitura de média de 1,0 ms, a resposta de freqüência de -3 dB é 450 Hz. A 450 Hz, um
deslocamento de 1,0 mm é mostrado como 0,7 mm pelo sensor laser. Para referência, note que o girabrequim do motor de um carro funcionando a 3.000 rpm é somente 50 Hz.
Escala Total
O alcance da escala total de um sensor representa o alcance máximo de medição possível. Por exemplo, um sensor laser de deslocamento que mede de 75 a 125 mm tem uma escala total de 50 mm. Mesmo que o usuário configure o sensor para leitura de 100 a 120 mm, a escala total permanece 50 mm. É importante ter isso em mente quando um fabricante listar uma especificação de performance em termos de “% da escala total”. Os erros não diminuem com o span, como diminuiriam se o fabricante listasse a especificação em termos de “% do span”.
Histerese
Histerese é normalmente usada para representar a diferença em pontos de chaveamento para saídas digitais. Por exemplo, uma saída pode ligar quando um alvo atingir 25 mm, mas não desliga até que o alvo atinja 24 mm. Portanto, há 1 mm de histerese. A histerese também é usada para sensores
analógicos para representar a diferença em uma saída de uma escala crescente para escala
decrescente. Por exemplo, uma sonda de contato é calibrada para saída de 4 a 20 mA de 0 a 10 mm. Ao mover-se de 0 a 10 mm, o ponto 5 mm corresponde a uma saída de 11,98 mA. Ao mover-se de 10 a 0 mm, o ponto 5 mm corresponde a 12,02 mA. Portanto, a histerese é de 0,04 mA ou 0,25% da distância de detecção. A histerese analógica em sistemas de medição eletromecânicos é
normalmente mensurável; em sensores não mecânicos, como fotoelétricos, é geralmente insignificante.
Linearidade
Linearidade na verdade se refere à quantidade máxima de não linearidade na saída do sensor. Ela é normalmente definida como o desvio máximo acima ou abaixo da saída ideal do sensor. Deve-se notar que erros de linearidade são erros que se repetem e não afetam a habilidade do sensor de ativar
repetidamente saídas digitais. Além disso, como erros de linearidade se repetem, eles são
potencialmente passíveis de correção dentro do sistema hospedeiro. Um esquema para linearidade no sistema hospedeiro pode consistir de uma tabela de valores reais e ideais que serve como tabela de interpolação. Veja Figura 3.
Figura 3: Linearidade saída saída real saída ideal distância linearidade
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Teoria de Medição e Inspeção
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Alcance de Medição
O alcance de medição representa o alcance máximo de valores que o sensor pode medir.
Span de Medição
O span de medição refere-se aos valores reais para os quais o sensor está configurado. Por exemplo, um sensor com um alcance de medição de 0,2 a 1 m, é ajustado com um span de medição de 0,5 a 0,8 m.
Condições de Referência
As especificações de performance para sensores de medição são tipicamente dadas para condições de referência. Condições de Referência são
normalmente 20 °C e 1 atmosfera de pressão (aproximadamente 1 Bar). Além disso, um alvo de referência deve também ser descrito nas
especificações. Para dispositivos de medição laser, um alvo cerâmico branco é normalmente usado. Para ultra-sônicos, tipicamente um alvo quadrado de metal.
Repetibilidade
A repetibilidade de um sensor é a diferença na saída do sensor quando a mesma entrada é dada
múltiplas vezes. A Banner tipicamente usa
repetibilidade para quantificar a performance de um sensor digital. Para um sensor digital, a
repetibilidade representa a variação nas distâncias de chaveamento para um alvo padrão em condições de referência. Por exemplo, um sensor laser de deslocamento é programado para chavear sua saída a uma distância de 100 mm. A distância de
chaveamento real é medida com um micrômetro 20 vezes. Os dados mostram um desvio padrão de 0,01 mm; a repetibilidade dois sigmas é 0,02 mm.
Resolução
A resolução é uma das mais importantes
especificações nos dispositivos de medição. Ela é a uma medida da menor mudança na posição de um alvo que pode ser detectada pelo dispositivo. Ela é também uma medida das flutuações esperadas na saída de um dispositivo quando o alvo está a uma distância fixa do sensor. Por exemplo, um
dispositivo com uma resolução de “0,2% da
distância de medição” está 100 mm distante do alvo. A resolução é 0,2% de 100 mm ou 0,2 mm. Isto significa que qualquer mudança maior que 0,2 mm na posição do alvo causa uma mudança mensurável na saída do sensor. Isso também implica que, se o alvo não mudar de posição, pode-se esperar que o ruído do sinal de saída seja menor que 0,2 mm. Às vezes, um fabricante especifica a resolução de saída em bits, p.e. “12 bit”. Isto significa que a porção de
saída do circuito tem uma resolução de um em 212
(4096). Se o sensor tem uma janela de 100 mm, isto equacionaria 100/4096 = 0,024 mm. Quando a especificação é escrita deste modo, certifique-se de que o resto do circuito tem resolução menor que a porção de saída (o conversor digital para analógico). Ou seja, se um sensor tem uma resolução de saída de 0,02 mm, e o resto do sistema de medição do sensor produz uma resolução de 0,5 mm, a
resolução geral é limitada a 0,5 mm. Influências na resolução incluem velocidade de resposta, condição do alvo, distância até o alvo e fatores externos, como ruído de saídas não terminadas e blindagem ou raio, motores, etc.
Tempo de Resposta
Tempo de resposta é uma medida da rapidez com que o sensor pode reagir à uma mudança na variável de entrada. Isto é normalmente definido como o tempo necessário para o sensor emitir um sinal, representando 63% da mudança na entrada. Por exemplo, um sensor de temperatura a 0 °C é colocado rapidamente em água a 100 °C. O sensor lê 63 °C após 4 segundos. Portanto, o tempo de resposta do sensor é 4 segundos.
Span
O span de um sensor é o alcance sobre o qual a saída linear é configurada. Por exemplo, um sensor ultra-sônico é calibrado de modo que 4 mA é igual a 500 mm; 20 mA é igual a 1200 mm. O span do sensor é 700 mm.
Alcance de Ajuste do Span
Isto representa a quantidade do ajuste na saída linear do sensor. Por exemplo, um sensor laser de deslocamento pode ter um ajuste de span de 5 a 15 mm, significando que o sinal de 4 a 20 mA pode
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ser correlacionado a spans tão pequenos quanto 5 mm ou de até 15 mm. Este alcance é às vezes chamado de razão “turndown”. No exemplo acima, a razão turndown é 15:5 ou 3:1.
Distância de Afastamento
A distância da face do sensor até o ponto médio do alcance de medição.
Ângulo do Alvo
Para sensores ultra-sônicos, um alvo plano que está perpendicular ao eixo do feixe reflete mais energia de volta para o sensor. À medida que o ângulo aumenta, a quantidade de energia recebida pelo sensor diminui. Em algum ponto, o sensor não será mais capaz de “ver” o alvo. Para a maioria dos sensores ultra-sônicos, o ângulo do alvo deve ser 10º ou menos. Veja Figura 4.
Superfície do Alvo
Às vezes, a escolha de um sensor pode ser determinada pela superfície do alvo. Sensores ópticos normalmente não funcionam bem em superfícies espelhadas e podem haver erros resultantes de alvos semi-transparentes (como plástico transparente) ou de materiais porosos (como espuma). Sensores ultra-sônicos não funcionam bem em materiais que absorvem o som, mas são a melhor opção para superfícies
transparentes, de cores diferentes ou altamente refletivas.
Variação de Temperatura no Aquecimento
Erro que ocorre à medida que o sensor aquece no acionamento. Aguarde aquecimento adequado antes de programar ou operar.
Efeito da Temperatura
O efeito da temperatura é definido como a mudança máxima na saída por mudança na temperatura ambiente. Um exemplo de especificação de efeito da temperatura é “1% da distância por 10 °C”,
significando que a saída do sensor muda menos que 1% para cada mudança de 10 °C na temperatura. Para ultra-sônicos, a velocidade do som é depen-dente da composição química do gás em que ele se propaga, da pressão e temperatura do gás. Para a maioria das aplicações, a composição e pressão do gás são relativamente fixas, enquanto a temperatura não. No ar, a velocidade do som varia com a
temperatura de acordo com a seguinte aproximação:
Cm/s= 20 √ 273 + T
onde Cm/s= velocidade do som em m/s
T = temperatura em ºC
A velocidade do som muda aproximadamente 1% por 6 °C. Alguns sensores ultra-sônicos da Banner estão disponíveis com compensação de
temperatura. A compensação de temperatura reduz o erro devido à temperatura em torno de 2/3. Lembre-se que, se o sensor estiver medindo ao longo de um gradiente de temperatura, a técnica de compensação é menos efetiva.
Erro Total
A soma de todos os erros associados com Precisão (Linearidade, Resolução / Repetibilidade), Efeito da Temperatura e Variação de Temperatura no
Aquecimento. Para estimar o erro esperado de um dispositivo de medição, use a raiz da soma dos quadrados para combinar as fontes individuais de erro. Por exemplo, um sensor com resolução de 3 mm e linearidade de 4 mm teria um erro esperado
de √ 32+ 42= 5 mm.
Taxa de Atualização
A taxa de atualização de um sensor é a taxa com que um novo valor é emitido do sensor. Isso não deve ser confundido com tempo de resposta, que é freqüentemente mais lenta que a taxa de atualização. Por exemplo, um sensor pode computar uma média variável de 10 ms de dados que é emitida a cada 1 ms. Neste caso, a taxa de atualização é 1/1 ms ou 1 kHz, enquanto o tempo de resposta seria 6 ms.
Figura 4: Ângulo do alvo
ângulo do alvo ≤ 10º sensor
Aplicações para Sensores de Medição e Inspeção
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CONTROLE DECORTEA LASER
Aplicação: Verificar se os furos cortados em um chassis
estão corretamente posicionados.
Sensor: Sensor LT3 modo difuso.
Operação: Um processo de corte a laser é usado para
fazer aberturas em chassis automotivos. Assim que uma seção é cortada, o LT3 inspeciona a região para verificar se o furo está no local correto. Como o sensor não pode ser colocado dentro do alcance do movimento do robô, o longo alcance de operação do LT3 é vital para este processo.
Página: 108
PERFILAGEM DEMADEIRA
Aplicação: Controle de perfis de madeira; inspeção de
dimensões fresadas.
Sensor: Sensor LG10A65NU
Operação: O LG10, com afastamento de 100 mm e janela
de detecção de 50 mm, pode controlar precisamente uma grande variedade de perfis de madeira em aplicações de fresagem. O LG10 não só é rápido e preciso, como também muito tolerante à variação de cores da madeira. Por exemplo, mudança de marrom escuro para cinza claro não requer mudança na configuração do sensor.
Página: 120 O ATMEAL O ATMEAL O ATMEAL RAN GE IN OUT TEA CH OU TPU T
To Set NEAR and F
AR Limits. 1. Press and hold Teach button until the
Teach light turns on (RED)
2.
Adjust target to 1st limit position. Press T
each button. (Teach flashes) Emitter Receiver
CONTROLE DE NÍVEL DEENCHIMENTO
Aplicação: Monitorar e controlar o nível de enchimento de
cereais no processo de embalagem.
Sensor: Sensor Q50BU.
Operação: Muitas linhas de processamento de comida
agora enchem por nível, em vez de peso. Sensores infravermelhos analógicos Q50 são a melhor opção para monitoramento de nível de enchimento de superfícies irregulares como cereais secos.
Página: 114
U-GAGE™ANALOGPOWERSIGNALOUTPUTDISCRETE
U-G
AGE
™ SIGNALOUTPUTDISCRETE ANALOGERPOW
ANTI-COLISÃO DEGUINCHO
Aplicação: Assegurar que o aparato do guincho não entre
em contato com o topo do container.
Sensor: Sensor T30UDNBQ.
Operação: O T30U detecta a distância até o topo do
container e emite um sinal se a distância for menor que o valor crítico pré-estabelecido.
Medição e Inspeção
VERIFICAÇÃO DE PERFIL DEPACOTES
Aplicação: Medir precisamente caixas a serem
despachadas.
Sensor: 3 emissores de alta resolução MINI-ARRAY
MAHE64A e receptores MAHR64A.
Controle: 3 módulos de controle MAHCN-1.
Operação: As 3 matrizes são posicionadas em ângulos
retos umas às outras. Os controles das matrizes transmitem dados do comprimento, largura e altura da caixa para o controle do processador hospedeiro. O hospedeiro compila informações de tamanho para todas as caixas e determina um programa de embalagem que otimiza o uso de espaço no container de carga.
Páginas: 148
MODE
MONITORAÇÃO DETAMANHO DEROLO
Aplicação: Monitorar o tamanho de um grande rolo de
uma distância de até 8 m.
Sensor: Sensor QT50U
Operação: Durante o processador de impressão, o rolo de
papel, que pode estar montado em um local inconveniente próximo do teto, deve ser monitorado para evitar falta de papel durante a impressão. Um sensor QT50U é montado perpendicular ao rolo, a uma distância de até 8 m de um rolo vazio. Como o sensor pode ser programado remotamente, ele também pode ser posicionado próximo do teto.
Página: 138
CONTAGEM DEPEÇAS
Aplicação: Contar peças quando elas saem de um
alimentador vibratório.
Sensor: Emissor LX6ESR e emissor LX6RSR. Operação: A saída do receptor LX6RSR inclui um
alongamento de pulso de 5 ms para aumentar a precisão de contagem. Peças sucessivas devem estar separadas por pelo menos 7 ms. O tamanho mínimo de detecção de objeto é 5,6 mm.
Página: 144
ORDEM DECOLETA DOESTOQUE
Aplicação: Indicar de qual escaninho retirar e verificar se
o item foi removido.
Sensor: Pares emissor/receptor série PVA. Operação: O controle do sistema (tipicamente um
computador) emite uma instrução para apanhar um item de um local em particular. O controle liga as “luzes de trabalho” do PVA no local especificado. As luzes apagam quando um item daquele local é removido. Se múltiplos itens forem solicitados de um local, a luz fica acesa até que o número correto de itens seja removido.
