Компания ASTECH предлагает VLM500 в качестве чрезвычайно надежного, хорошо зарекомендовавшего себя датчика, точно приспособленного к требованиям промышленной практики. Независимо от материала, VLM500 измеряет бесконтактным способом длину и скорость, и благодаря его интерфейсам он может быть оптимальным способом интегрирован в процесс автоматизации и обеспечения качества. При измерении отсутствует контакт, проскальзывание и износ поверхностей, обеспечивается высокая точность, надёжность и экономичность применения, прибор несложен при вводе в эксплуатацию.

  • Бесконтактный высокоточный измеритель VLM500 предназначен для измерения с точностью до 0,05% длины и скорости различных непрерывно движущихся материалов, таких, как лист, труба, профиль, плёнка, керамика, бумага, древесина, резина, нить, фольга, текстиль, кабель. Прибор позволяет автоматизировать многие процессы, например, управление мерной нарезкой, контроль раскроенных листов и даже определение толщины листа при прокате.
  • VLM500 применяется при намотке катушек и рулонов, на экструдерах, при вальцовке, рихтовке, вытяжке и других технологиях обработки материалов. Принцип измерения нечувствителен к изменяющимся свойствам матовой, глянцевой, маслянистой, зернистой поверхности, к различным неровностям и загрязнениям. Посторонний внешний свет компенсируется программно-техническими методами. Для металлургии VLM500 выпускается также в специальном исполнении для работы с раскалёнными до высокой температуры светящимися трубами, профилями, листом, проволокой из различных металлов, включая сталь, медь, латунь, алюминий.

Принцип работы VLM500

Источник белого света, мощный светодиод (LED), посредством первого объектива создаёт на поверхности измеряемого материала световое пятно, изображение которого на уровне кристаллической решётки через второй объектив считывается фотодиодной матрицей высокого разрешения. Изображение анализируется быстродействующим мощным процессором, который по последовательности смены изображений расчитывает скорость материала, вплоть до 50 м/с. В основе датчика VLM500 лежит пространственно распределенный частотный фильтр (англ.: spatial filter), который позволяет выполнять бесконтактное измерение длины и скорости движущихся материалов. Такой принцип обеспечивает фильтрацию выделенных решетчатых структур (т. н. импульсная сеточная модуляция). Оптически различимые структуры поверхности материала распознаются, программно структурируются, как решётка и передаются на CCD-датчик. Оптические датчики, которые используют этот принцип, работают без соприкосновения с поверхностью объекта и обеспечивают таким образом полностью бесконтактное измерение.

Через объектив измеряемый объект отображается на строку датчика CCD, который действует как дифференциальная оптическая решетка. Это специализированная аналоговая микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, использующая технологию приборов с зарядовой связью. Строка CCD работает только как оптическая решетка и не используется для съёмки изображения. Интегрированный в датчик источник белого света служит для освещения измеряемого объекта. Влияние внешнего света эффективно подавляется в процессе отображения объекта, этот вопрос был решен технологически.

Вследствие импульсной сеточной модуляции при движении объекта возникает импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости объекта. Из измеренной частоты сигнала рассчитывается скорость и длина объекта. Благодаря многоконтурному регулированию сигнала и сложным алгоритмам происходит практически автоматическое приспособление датчика к различным структурам, освещенности и поверхности материалов.

  • VLM500 работает автономно; датчик, освещение, обработка сигнала и электропитание интегрированы в приборе. Благодаря цифровой концепции системы в распоряжении пользователя имеются разнообразные функции, гарантирующие гибкость применения. Благодаря имеющимся в приборе интерфейсам VLM500 легко сочетается с производственными процессами, органами управления и системами сбора результатов измерения, характеризуется простотой обслуживания и калибровки. Для использования в экстремальных условиях может быть поставлен специальный защитный корпус.
  • Программное обеспечение VLMTool предоставляется бесплатно, оно позволяет выполнять конфигурирование измерителя, менять настройки и параметры через интерфейс RS232. Все установки могут быть защищены паролем. Техника работы с программой детально описана в инструкции по эксплуатации. Опционально предлагается определение направления движения, часы реального времени, различные счетчики, монтажные принадлежности, защитный корпус, вентиляторный обдув, благодаря которому прибор может проводить измерения в условиях сильной задымленности, что характерно для металлургического производства.
  • Выходные сигналы VLM500 идентичны сигналам инкрементального энкодера, они вырабатываются быстродействующим процессором пропорционально скорости. Измеритель может интегрироваться в имеющуюся систему автоматизации или обработки данных. Все входы и выходы являются оптоизолированными, то есть они гальванически развязаны с остальной электроникой. Для программирования и конфигурирования предназначен интерфейс RS 232, который является стандартом и имеется в каждом приборе. Базовое исполнение VLM500 располагает картой AB3 с 4 выходами: один логический "Лампа ОК", два программируемых импульсных выхода (фазы A и B), а четвертый программируемый выход служит сигналом рабочего статуса.
  • VLM500 имеет три входа управления: Standby, направление и триггер. Дальнейшие последовательные и шинные интерфейсы, аналоговые выходы, различные импульсные выходы с высоким расширением опционально доступны в виде плат расширения.

Выбор модели измерителя VLM500 в зависимости от минимальной и максимальной скорости материала.

VLM500 A универсальный измеритель с автоподстройкой к изменяющимся свойствам поверхности различных материалов.

VLM500 D специальный измеритель для металлов, имеет широкую гамму допускаемых дистанций.

VLM500 L специальный измеритель для малых скоростей.

VLM500 E универсальный измеритель с увеличенной до 330 мм рабочей дистанцией.

Все четыре модели измерителя VLM500 различаются зависимости от минимальной и максимальной скорости материала, а также рабочей дистанцией.

  • Бесконтактный высокоточный измеритель длины и скорости VLM500 требует поддержания стабильной дистанции измерения, то есть расстояния от прибора до поверхности материала. При работе с материалом различного размера необходимо в каждом случае изменять положение прибора с тем, чтобы измерительная дистанция в каждом случае составляла заданную величину (в зависимости от типа прибора).
  • В зависимости от кривизны и отражающей способности поверхности измеряемого материала может потребоваться поперечный наклон прибора до 10° в ту или иную сторону. Этот наклон позволяет скомпенсировать т.н. векторную погрешность, которая свойственна поверхностям с высокой отражающей способностью, а также некоторым типам пластмасс. Для решения этого вопроса предлагается монтажное приспособление MP3R, на которое устанавливается измеритель VLM500.
  • Бесконтактное измерение длины металлопроката (например, мерная нарезка) с помощью VLM500 требует применения двух световых затворов, которые обеспечивают режим СТАРТ-СТОП с высокой точностью. Измерение длины начинается, когда прокатом перекрыты оба световых затвора, и заканчивается, когда один из них освобождается. Указанные 200 + 200 = 400 мм программируются и могут быть изменены в любое время пользователем. Это расстояние 400 мм автоматически добавляется к измеренному результату. От быстродействия световых затворов зависит точность измерения.

    Световые затворы можно разместить как вертикально, так и горизонтально, с одной стороны металлопроката располагается затвор (излучатель со встроенным приемником светового сигнала), а с другой стороны устанавливается рефлектор (отражатель). Рефлектор должен быть достаточно большим, чтобы при вибрации стана отраженный сигнал не пропадал, а с другой стороны рефлектор должен быть достаточно маленьким, чтобы мелкий металлопрокат его перекрывал полностью, не прпуская отраженный луч и таким образом не создавая ложных срабатываний. Рекомендуемый размер рефлектора примерно 80 х 80 мм.

    Световые затворы можно не применять при малых и особо малых скоростях движения материала, а также при работе с рулонными материалами, когда погрешность измерения лежит в допустимых пределах.

    Практика точного измерения длины отдельных объектов с использованием измерителя VLM500 и пары световых затворов показана на примере в прилагаемом видеоролике. Звуковое сопровождение русском языке. Просим обращаться к нам за пояснениями, если что-то непонятно.

  • В этом разделе представлен опыт применения VLM500 для контроля длины и скорости погружаемой трубы в колтюбинге (coiled tubing), одном из перспективных направлений газонефтепромышленности. Колтюбинг использует гибкие непрерывные насосно-компрессионные трубы (ГНКТ) вместо традиционных сборных бурильных труб при работах внутри скважин. Оборудование для колтюбинга включает гибкие металлические трубы и различное внутрискважинное и наземное оборудование.

    В сотрудничестве с российской компанией в г.Сургут выполнен проект по адаптации измерителя VLM500 к сложным условиям северных нефтепромыслов и его успешного применения для измерения длины и текущей скорости погружённой трубы, а также индикации, регистрации и архивирования результатов измерения. Бесконтактное измерение пришло на замену механическим счётчикам с мерными колёсами. В суровых условиях российского севера из-за обледенения оборудования и примерзания мерного колеса к трубе, его заклинивания и проскальзывания невозможно было получить достоверные данные о длине погруженной трубы.

    Получаемые данные измерений длины ГНКТ контролировались независимой компанией средствами геофизических измерений. При погружении трубы на всю длину до отметки 2.200 м данные измерений VLM500 и данные геофизических измерений имели расхождение от 2 до 3 метров, что подтверждает паспортные характеристики прибора, заявленные производителем.

    VLM500 размещен в отдельном утеплённом обогреваемом металлическом боксе, имеющем в нижней части отверстие для прохождения световых лучей VLM500. На чертеже прямой и отражённый световые лучи выделены цветом, а направления лучей обозначены красными стрелками. Бокс размещён на внешней консоли с направляющими роликами для прохождения трубы, см. фото ниже. Такая конструкция обеспечивает стабильное расстояние от объектива прибора до поверхности трубы, равное 240 мм, что гарантирует высокую точность измерения.

    Поскольку в процессе погружения труба делает многочисленные остановки, а также реверс направления движения, то в применяемых измерителях VLM500 опционально установлена система автоматического распознавания направления движения. В результате вся длина трубы, пройденная в одном направлении, автоматически суммируется, а длина трубы, двигавшейся в обратном направлении вычитается и в итоге прибор выдаёт только "чистый" результат, а также протокол всего процесса, включая остановки и реверс.

  • Бесконтактное измерение скорости и длины горячих или холодных труб разных диаметров с помощью датчика VLM500 без изменения его положения.

    Позиционирование датчика VLM500 выполняется снизу под некоторым углом к горизонтали, но обязательно параллельно тангенте направляющего ролика на рольганге с целью обеспечить стабильную рабочую дистанцию, то есть расстояние от датчика до поверхности трубы. Такая технология монтажа датчика позволяет выполнять измерения на трубах разных диаметров, например, от 30 до 100 мм, без переустановки датчика. Красная пунктирная линия показывает прямой и отраженный световые лучи датчика.

  • Технология регулирования степени дрессировки E=(V0-V1):V0 и измерения толщины листопроката h1 с помощью бесконтактных измерителей скорости VLM500D. Холодная прокатка листового металла с малой степенью обжатия (дрессировка) создаёт упрочнение поверхностных слоев металла с тем, чтобы предупредить образование линий текучести и изломов при получении изделий методом глубокой вытяжки. Кроме того, дрессировкой на гладких твердых валках достигается улучшение поверхности листов. Поверхность становится ровной и гладкой.
  • Технология применения VLM500 для работы с вращающимися трубами и другими материалами. Типичная задача в трубной промышленности – бесконтактное измерение продольной скорости и длины труб, движущихся и одновременно вращающихся на рольганге. Суммарная скорость представляет собой сумму продольной Vx и поперечной Vy скоростей. Конструкционно заданный угол поворота направляющих роликов создает постоянное соотношение между обоими компонентами скорости. Суммарная скорость Vr, может точно измеряться посредством установки VLM500 под тем же заданным углом. Для вычисления только продольной скорости Vx программное обеспечение VLM500 учитывает косинус угла установки прибора при рассчете скорости и длины. Угол установки прибора задается, как один из параметров в VLM500.
  • Технология применения VLM500D для мерной нарезки металлопроката на отрезной машине, часто называемой "летучая пила". Для организации режима СТАРТ-СТОП и достижения высокой точности нарезки необходимо применять пару быстродействующих световых затворов, подключаемых к триггерному входу измерителя VLM500D.
Исполнение VLM500 VLM500 A VLM500 D VLM500 L VLM500 E
Дистанция измерения стандартная (точность измерения 0,05%) 185 ± 15 мм 240 ± 15 мм 185 ± 10 мм 330 ± 30 мм
Дистанция измерения расширенная (точность измерения 0,2%) 185 ± 15 мм 240 ± 30 мм 185 ± 15 мм 330 ± 30 мм
Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции 0,010...36,6 м/с
0,60...2200 м/мин
0,003...20,0 м/с
0,18...1200 м/мин
0,002...4,16 м/с
0,12...250 м/мин
0,010...33,3 м/с
0,60...2000 м/мин
Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции 0,020...50,0 м/с
1,20...3000 м/мин
0,012...40,0 м/с
0,72...2400 м/мин
0,005...10,0 м/с
0,30...600 м/мин
0,016...45,0 м/с
1,00...2700 м/мин
Пределы измеряемой скорости при стандартной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,006...4,6 м/с
0,35...280 м/мин
0,003...2,5 м/с
0,18...150 м/мин
0,002...1,6 м/с
0,08...100 м/мин
0,007...4,5 м/с
0,41...270 м/мин
Пределы измеряемой скорости при расширенной дистанции со встроенным фильтром FB2V 0,012...9,5 м/с
0,75...570 м/мин
0,007...5,5 м/с
0,42...330 м/мин
0,004...3,3 м/с
0,25...200 м/мин
0,014...9,0 м/с
0,82...540 м/мин
Datasheet_VLM500_EN_V1.9.pdf
Manual_VLM500_EN_V2.2.pdf

Основные общие технические данные VLM500:

Диапазон измеряемых скоростей от 0,06 до 3000 м/мин, то есть от 0,001 до 50 м/с
Дистанция (расстояние до объекта) 170, 185 или 240 мм (разные модели)
Погрешность измерения по DIN 1319 0,1%
Детектор CCD (ПЗС) с дифференциальной модулирующей решеткой
Источник света LED белого цвета
Энергообеспечение 24 V DC
Потребляемая мощность до 20 W
Температурный режим 0...+50°C
Класс защиты IP 65
Размеры корпуса, мм 260 х 160 х 90
Точность при стандартной дистанции 0,025%
Точность при расширенной дистанции 0,2%
Повторяемость результатов 0,025%
Сохраняемая длина 400 км может долговременно сохраняться в памяти прибора
Вес прибора 3,3 кг
Стандартный выход OUT0 = логический выход, сообщение об ошибке
Стандартный выход OUT1 и OUT2 = 2 импульсных выхода 0,2 Гц...25 кГц с разрешением 5 нс, со смещением фазы, эмулятор инкрементального энкодера
Стандартный выход OUT3 = логический выход, сигнал статуса (рабочего состояния) прибора
Стандартный вход IN0 = логический вход Standby (0 или 24 В)
Стандартный вход IN1 = логический вход направления движения материала (0 или 24 В)
Стандартный вход IN2 = логический триггерный вход для организации режима СТАРТ - СТОП (0 или 24 В)
Опциональный выход Аналоговый выход 4...20 мА, разрешение 16 бит
Опциональный выход Интерфейсы RS485, RS422 или RS232
Опциональный выход Интерфейсы Ethernet (UDP/IP и TCP/IP) или Profibus DP
Опциональный выход Импульсный сдвоенный выход 0,2 Гц...50 кГц с разрешением 5 нс, со смещением фазы
Опциональный выход Импульсный сдвоенный выход 0,2 Гц...2 МГц с разрешением 5 нс, со смещением фазы
Опциональные принадлежности Световые барьеры, распознавание направления движения, различные счётчики и цифровые индикаторы

Различные дополнительные интерфейсные карты предлагаются для измерителя VLM500. На заводе могут быть установлены одна или несколько карт с последовательными интерфейсами для конфигурирования, а также одна или несколько выбранных заказчиком интерфейсных карт, необходимых для решения производственной задачи. Таким образом заказчик получает прибор, точно отвечающий запросу и оплачивает только необходимые ему функции, ничего лишнего.

Карта Назначение дополнительной выходной интерфейсной карты
1 IOPL Карта логических входов (триггер 1, триггер 2, направление) и выходов (статус, ошибка)
2 I232 Последовательный интерфейс RS232 для конфигурирования прибора, может использоваться для передачи данных
3 I4U2 Последовательный интерфейс RS485 (2-проводный) для конфигурирования прибора, может использоваться для передачи данных
4 I4U4 Последовательный интерфейс RS485 (4-проводный) для конфигурирования прибора, может использоваться для передачи данных
5 IUSB Последовательный интерфейс USB для конфигурирования прибора, может использоваться для передачи данных
6 IFPB Интерфейс Profibus DP, скорость передачи данных до 12 MBaud
7 IFFE Интерфейс Fast-Ethernet с протоколами TCP/IP и Telnet для коммуникации прибора с сетями Ethernet
8 IFPN Интерфейс Profinet для коммуникации прибора с сетями Profinet. Конфигурирование прибора через Profinet IO Controller
9 IPPL Импульсный двухфазный (как инкрементальный энкодер) выход с позитивной логикой до 25 кГц с разрешением 8 нс.
10 IPPP Импульсный двухфазный (как инкрементальный энкодер) выход Push-Pull (противофаза) до 4 МГц.
11 IP5V Импульсный двухфазный (как инкрементальный энкодер) TTL выход 5В до 4 МГц.
12 IA00 Аналоговый выход 0 ... 20 мА
13 IA04 Аналоговый выход 0 ... 24 мА
14 IA40 Аналоговый выход 4 ... 20 мА
15 ILBC Карта подключения контроллера LBC9-CA, позволяющего управлять до 9 световых барьеров (1 старт и 8 стоп).
16 IECC Карта подключения внешнего энкодера или второго измерителя VLM500
17 DIR1 Карта фильтра с дополнительным автоматическим распознаванием направления движения.