Лазерные датчики скорости и длины ИСД-5 и оптические датчики ИСД-3 компании «Сенсорика-М» обладают характеристиками, превосходящими аналоги как российского, так и зарубежного производства. Также в статье представлена новая разработка: двухосевой датчик, позволяющий движущемуся транспортному средству в замкнутом пространстве определять траекторию движения самостоятельно, без спутниковой навигационной системы.
ООО «ПТП «Сенсорика-М», г. Москва
Отечественная компания ООО «ПТП «Сенсорика-М» хорошо известна своими бесконтактными датчиками, нашедшими применение в различных отраслях промышленности. Прецизионные датчики скорости, длины и дистанции обеспечивают учет длины материалов (кабеля, проката, ткани, бумаги и т. д.) и используются в металлургической, кабельной, химической, целлюлозно-бумажной, текстильной и деревообрабатывающей промышленности, а также в автоматизированных системах управления, раскроя и учета. Однако «Сенсорика-М» не только занимается поставками приборов собственной разработки и изготовления, но и предлагает комплексные системы измерения на основе различных сторонних прецизионных бесконтактных датчиков измерения скорости, ускорения, пройденного пути, угловых скоростей и углов наклона транспортных средств, расхода топлива. После кратковременного перерыва возобновлены поставки датчиков зарубежных производителей.
Огромный опыт коллектив компании имеет в области стендовых испытаний с использованием лазерных сканеров и оптических микрометров. Поэтому «Сенсорика-М» может провести модернизацию существующих стендов, принять участие в создании новых стендов, например для испытаний со статическим или динамическим нагружением, виброиспытаний, ударных испытаний и тестирования вращающихся деталей машин. Кроме того, отличные результаты достигнуты в обеспечении дорожных испытаний транспортных средств.
Хотя сегодня много говорят и пишут о проблемах импортозамещения, то есть о том, как трудно найти отечественные аналоги для замены импорта, опыт компании «Сенсорика-М» показывает, что бывает и наоборот: среди зарубежных изделий не всегда удается найти аппаратуру, полностью отвечающую потребностям отечественных систем. Например, не так давно лазерный интерференционный датчик скорости и длины ИСД-5 (рис. 1) от «Сенсорика-М» был внедрен на производстве для измерений длины горячей трубы (около 1200 °C). Здесь не подходят простые измерительные средства. Механические системы с измерительным колесом (роликом) и кодировщиком нельзя приложить к горячей трубе, а оптические системы измерения «на просвет» не дают нужной точности, поскольку труба свободно лежит на роликах и ее скорость далека от стабильной. Однако датчик ИСД-5 имеет степень защиты от внешних воздействий IP67, поэтому не составило особых сложностей поместить его в охлаждаемый водой защитный кожух на расстоянии до 1,5 м от движущейся горячей трубы диаметром 50 мм. На входе приемника измерителя ИСД установлен интерференционный фильтр для подавления теплового излучения трубы.
Рис. 1. Лазерный датчик скорости и пройденного пути ИСД-5: а – исполнение «Стандарт»; б – исполнение «Мини»
Такие датчики имеют гибкие пользовательские настройки (частота измерений, чувствительность, фильтрация сигналов, возможность подавления импульсных помех и т. п.), что позволяет оптимизировать их параметры для конкретных объектов, в том числе со сложной поверхностью (витой сегментный кабель), а также для измерений поступательного движения вращающегося объекта. Поскольку витой кабель еще и вращается, для измерения длины используется сдвоенный (двухосевой) датчик (рис. 2).
Рис. 2. Измерение длины витого кабеля с помощью датчика ИСД-5
Остается добавить, что ИСД-5 в стандартном исполнении имеет диапазон измеряемых скоростей 0,01…50 м/с, точность измеряемой скорости (стандартное отклонение) ±(0,07…0,15) % или ±(0,02…0,1) %, может определять направления движения, обеспечивает высокую точность измеряемой длины (погрешность ±(0,03…0,1) %), имеет частоту измерений 10…90 Гц (типовая 54 Гц).
Для сравнения рассмотрим изделия наиболее известных зарубежных изготовителей и начнем с лазерной доплеровской серии InteliSENS для измерения скорости и длины от британской компании Proton Products Group. Как и в ИСД-5, использовано освещение объекта интерференционным шаблоном, однако удаление (stand off distance) от измеряемого объекта составляет только 120 или 300 мм, что не спасет прибор от трубы с температурой 1200 °C при любой разумной системе охлаждения. Англо-американская NDC Technologies для измерения длины и скорости предлагает серию LaserSpeed Pro возрастом 25 лет. За это время технические характеристики стали такими, что компания не публикует их в свободном доступе на своем сайте (хотя следует признать, что NDC Technologies имеет наибольшее число установленных систем в мире – порядка 10 тысяч). Транснациональная, но изначально немецкая, компания SICK с «лазерными датчиками движения поверхностей» серии SPEETEC 1D также обеспечивает номинальную дистанцию измерений только 50 мм. Немецкая ELOVIS с серией µSPEED не может обеспечить дальность измерения свыше 240 мм, не говоря уже о степени защиты задней части прибора только IP20.
Кроме лазерных систем «Сенсорика-М» предлагает также оптический датчик ИСД-3 (рис. 3), предназначенный для высокоточного измерения дистанции, скорости и пройденного пути транспортного средства относительно дороги (в автомобильной промышленности) или измерения скорости и длины материалов, движущихся относительно датчика (в промышленности). Здесь метод измерения состоит в растровой пространственной фильтрации изображения объекта, причем использованный метод защищен патентами. Оптический принцип позволяет отказаться от лазера, чтобы безопасно вести измерения в местах, где могут появиться люди. Также, в отличие от лазерного, он гораздо менее чувствителен к загрязнениям оптики и перепадам температур, что позволяет использовать датчик в сложных окружающих условиях: при высокой запыленности, влажности и т. д. Яркий пример – измерение скорости водно-целлюлозной струи на бумагоделательных машинах (влажность 100 %, температура 60–70 °С). Кстати, ИСД-3 и ИСД-5 различаются только измерительными головками (оптическая в ИСД-3 и лазерная в ИСД-5), при этом у них общий алгоритм обработки сигнала и совместимый процессорный блок обработки.
Рис. 3. Оптический датчик пути и скорости ИСД-3
Технические характеристики оптического датчика пути и скорости ИСД-3:
- высокая точность измерений: 0,03…0,1 % в промышленности и 0,1…0,2 % в дорожных испытаниях;
- широкий диапазон номинальных расстояний до объекта (от 10 до 80 см) и широкий диапазон допустимых изменений расстояния в процессе измерений (в 4 раза);
- большая светосила оптики: до 1:4. Отсутствует необходимость в диафрагментировании приемной оптики. Для освещения объекта используется долговечный ИК-диод мощностью 3 Вт;
- широкий динамический диапазон яркости объекта (при измерениях может увеличиваться в 105 раз). Резкие перепады яркости не искажают результата измерений;
- легкий, но прочный и герметичный корпус, степень защиты от внешних воздействий IP67.
Как и лазерный ИСД-5, датчик ИСД-3 значительно превосходит зарубежные аналоги по дальности измерений. Например, немецкая ASTECH Angewandte Sensortechnik GmbH из Ростока предлагает только оптическую (не лазерную) серию VLM с дистанцией не более 330 мм, и хотя возможна доработка по требованиям заказчика, но доработанный вариант будет иметь уже совсем другую цену.
Примеры применения датчиков пути и скорости ИСД-3 приведены на рис. 4.
Рис. 4. Примеры применения датчиков ИСД-3: а – измерение скорости и длины арматуры; б – измерение дистанции, скорости и пройденного пути подвижного состава на железной дороге
В заключение необходимо рассказать об одном уникальном решении. Сейчас на завершающем этапе разработки в компании «Сенсорика-М» находится двухмерный (двухосевой) датчик, вообще не имеющий зарубежных серийных аналогов (разработаны только отдельные устройства, стоимость которых слишком велика). Датчики ИСД-5/ИСД-3 являются одномерными: они находятся перпендикулярно к объекту и измеряют скорость/перемещение только по одной траектории (оси): вперед или назад. Дополнительная измерительная головка с сенсором реверсного хода позволит регистрировать не только величину скорости, но и ее направление, что открывает огромные возможности для применения в самом разном оборудовании. Новый двухосевой датчик позволяет осуществлять локальную навигацию внутри замкнутых помещений. С его помощью транспортное средство работает автономно, определяя траекторию движения самостоятельно, без спутниковой навигации. Надеемся, что наш журнал вскоре сможет подробно рассказать об этой новинке.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(102)_2022
ООО «ПТП «Сенсорика-М», г. Москва,
тел.: +7 (499) 753-3990,
e-mail: info@sensorika.com,
сайт: sensorika.com
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")