MKK-LDV-08 промышленный лазерный доплеровский измеритель скорости и длины

Лазерный доплеровский измеритель скорости движения объектов серии MKK-LDV — это промышленная система бесконтактного измерения скорости, длины и положения движущихся объектов, предназначенная для работы в тяжёлых производственных условиях.

Устройство обеспечивает высокоточную онлайн-измерительную обработку независимо от вибраций, температуры поверхности и состояния материала. LDV-измерители широко применяются в металлургии, прокатных производствах, бумажной и упаковочной промышленности, транспортной отрасли, системах машинного зрения и лазерной маркировки, а также в научных и высокоскоростных измерительных задачах.

Технические характеристики:
• использование высокоточного АЦП и высокоскоростной обработки на базе FPGA, что обеспечивает высокую точность и низкий уровень шума;
• применение современного инфракрасного источника излучения с длиной волны 1550 нм, безопасного для зрения;
• автоматическое определение направления движения;
• измерение в прямом и обратном направлениях, включая возможность измерения нулевой скорости;
• возможность высокоточного измерения практически на любой поверхности;
• конструкция, устойчивая к электромагнитным помехам, обеспечивающая стабильную и надёжную работу;
• исполнение без дополнительной защиты допускает эксплуатацию при температуре окружающей среды от -40 до +60 °C;
• не требует прогрева и сразу после включения питания переходит в стабильный рабочий режим;
• непрерывная работа в режиме 7×24 ч без температурного дрейфа и без необходимости температурной компенсации

Лазерный доплеровский измеритель скорости и длины серии MKK-LDV-08
• расстояние установки: выбирается в диапазоне от 13 до 350 см;
• точность: <0,05 %;
• погрешность повторяемости: 0,02 %;
• направление движения: автоматическое определение;
• минимальная скорость: 0;
• максимальная скорость: 20 000 м/мин;
• допустимое ускорение: 600 м/с;
• напряжение питания: 20–28 V DC;
• потребляемая мощность: <11 Вт;
• температура окружающей среды: от -40 до +60 °C (базовое исполнение, без дополнительной защиты);
• уровень устойчивости к электромагнитным помехам: стандартный уровень 3;
• режимы обнуления: по высокому уровню, по низкому уровню, по переднему фронту, по заднему фронту;
• выходные сигналы: импульсы A/B, RS-422, RS-485, TCP/IP;
• параметры импульсного выхода: выбор 5 В / 24 В;
• импульсный выход: настраиваемый;
• промышленные протоколы: Modbus, Profinet;
• время выборки: 0,01 мс (100 000 раз в секунду);
• степень защиты: IP66.

Модификация MKK-LDV-08, специально разработанная для машин непрерывного литья, адаптирована для работы на низких скоростях и оснащена функцией автоматической регулировки усиления для поверхностей, покрытых окалиной. Точность измерения достигает ±0,1 %, что при применении на линиях непрерывного литья примерно в три раза превышает показатели зарубежных аналогов.

Интегрированный водоохлаждаемый прибор измерения скорости и длины MKK-LDV-09

Данное изделие выполнено в интегрированном исполнении с водяным охлаждением, что позволяет существенно уменьшить общую массу и габариты, значительно повысить эффективность охлаждения и упростить монтаж. Прибор может напрямую измерять параметры объектов в высокотемпературных условиях, включая непрерывнолитые стальные заготовки с температурой свыше 1200 °C, горячекатаные листы и трубы.

• габаритные размеры: 224 × 120 × 100 мм;
• масса: <6 кг (без охлаждающей жидкости);
• номинальное расстояние измерения: 700–3500 мм;
• присоединение водяного охлаждения: наружная резьба 1/4.

Специализированный прибор измерения скорости и длины для линий производства прутка MKK-LDV-10

Прибор MKK-LDV-10 имеет антивибрационную конструкцию, обеспечивающую точное измерение скорости и длины прутка при его высокоскоростном перемещении с одновременными вертикальными вибрациями. Это позволяет эффективно решить задачу измерения длины на линиях производства прутка.

• габаритные размеры: 211 × 146 × 76,5 мм;
• масса: 3,5 кг;
• амплитуда вибрации: ≤10 мм;
• расстояние измерения: 1000 мм;
• точность: ≤0,05 %.

Миниатюрный доплеровский прибор измерения скорости и длины MKK-LDV-11

• расстояние установки: 13 см;
• малогабаритное миниатюрное исполнение, подходящее для установки в ограниченном пространстве;
• раздельное исполнение блока детектирования и блока обработки данных;
• габаритные размеры: 70 × 90 × 48 мм;
• автоматическое определение направления движения, измерение скорости от 0;
• широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +60 °C;
• не требует прогрева и после включения питания сразу переходит в стабильный рабочий режим без температурного дрейфа.

Пояснение к глубине резкости

В лазерных доплеровских измерителях скорости используется двухлучевая схема. В качестве примера рассмотрим расстояние установки 100 см. Два параллельных луча диаметром 5 мм каждый пересекаются на расстоянии 100 см от выходного стеклянного окна прибора. В зоне пересечения лучей образуется область в форме ромба. Для возникновения доплеровского эффекта и формирования доплеровского сигнала поверхность измеряемого объекта должна находиться именно в этой зоне. Продольная длина ромбовидной области, обозначенная как H, называется глубиной резкости. В точке A, расположенной на расстоянии 100 см, перекрытие двух лучей является максимальным. В этой зоне формируется наиболее сильный доплеровский сигнал, что обеспечивает наивысшую точность измерения. При смещении от точки A к точкам B и C площадь пересечения лучей постепенно уменьшается, доплеровский сигнал ослабевает, и точность измерения соответственно снижается. Это является оптическим принципом работы доплеровского измерителя скорости. Поэтому при установке прибора крайне важно строго соблюдать указанное монтажное расстояние.

Металлургическая промышленность
Серия MKK-LDV-08 предназначена для применения на линиях производства проволоки, листа, полосы, горячекатаной и холоднокатаной продукции, труб и металлических заготовок. Система обеспечивает непрерывное высокоточное измерение скорости и длины в режиме реального времени и может использоваться для измерения стальных заготовок с температурой поверхности свыше 1000 °C.

Прокатные и сортопрокатные линии
На непрерывных сортопрокатных линиях прутки перемещаются с высокой скоростью и одновременно совершают вертикальные колебания в ручье. Обычные доплеровские измерители в таких условиях могут терять сигнал из-за вибраций, что снижает точность измерения длины.
Модификация MKK-LDV-08 имеет антивибрационную конструкцию и допускает работу при амплитуде колебаний до 10 мм, обеспечивая стабильное измерение скорости и длины даже при одновременном высокоскоростном движении и вибрации проката.

Бумажная и упаковочная промышленность
LDV-измеритель применяется в системах резки картона и бумаги без механического контакта с материалом. Это исключает появление вмятин, деформаций и накопленных погрешностей измерения.
Точность поперечной резки достигает ±0,5 мм независимо от длины материала. Отсутствие механического контакта снижает износ оборудования и уменьшает затраты, связанные с обслуживанием измерительных роликов, регулировкой зазоров и возвратами продукции.
Система также применяется для измерения длины текстиля, бумаги, древесины, плёнок и кабельной продукции.

Контроль поверхности и машинное зрение
Лазерный доплеровский измеритель скорости выполняет измерение скорости и длины движущихся объектов в режиме реального времени и формирует программируемые импульсы для синхронизации работы камер.
Даже при резких изменениях скорости система обеспечивает получение чётких, пропорционально масштабированных изображений поверхности объекта, что позволяет эффективно выявлять дефекты и выполнять автоматизированный визуальный контроль.

Лазерная маркировка и позиционирование
LDV-система обеспечивает точные данные о скорости и положении объекта для лазерных маркировочных установок. Программируемые импульсы управляют процессом нанесения текста, логотипов и QR-кодов, обеспечивая равномерное качество маркировки независимо от скорости движения материала.

Измерение мгновенной скорости
Модификация MS-S-InstantS предназначена для сверхбыстрого измерения мгновенной скорости. Частота дискретизации достигает 50 000 измерений в секунду, а минимальное время выборки составляет 0,01 мс.
Система способна измерять мгновенную скорость до 300 м/с и формировать несколько импульсов за крайне короткое время, что позволяет измерять скорость объектов длиной всего несколько сантиметров.
Типичные области применения включают измерение параметров ускоренного движения цилиндров и поршней, а также контроль скорости стержней Хопкинсона.

Железнодорожный транспорт
LDV-измерители применяются для измерения скорости и определения положения поездов. Диапазон измеряемых скоростей зависит от измерительного расстояния и параметров оптической схемы, реализующей принцип доплеровского смещения.

При измерительном расстоянии 50 см доступны следующие диапазоны
• 0–160 км/ч — метрополитены и городские железные дороги
• 0–400 км/ч — высокоскоростные поезда
• 0–1100 км/ч — маглев-поезда сверхвысокой скорости

Система используется для динамического контроля состояния поездов без остановки движения. Импульсы LDV-измерителя синхронизируют высокоскоростные линейные камеры, обеспечивая получение неизкажённых изображений даже при значительных колебаниях скорости.

Принцип работы
Laser Doppler Velocimeter MicroCenti представляет собой двухлучевую лазерную доплеровскую систему с фазовым модулятором и спектральным анализом на основе быстрого преобразования Фурье.
Излучение DFB-лазера разделяется на два луча, которые сходятся на поверхности измеряемого объекта. Отражённый сигнал принимается детектором. При отсутствии поперечной скорости частоты совпадают, а при наличии движения возникает доплеровский частотный сдвиг, определяемый формулой
fp = (2 sin φ / λ) × v

Частотный сдвиг вычисляется с помощью FFT-алгоритма, что позволяет точно определить скорость движения объекта.

Однонаправленная серия MS-S
Дистанция измерения 300–1500 мм
Диапазон скоростей от 0.3 до 20 000 м/мин
Глубина резкости 60–160 мм

Двунаправленная серия MS-D
Дистанция измерения 300–1500 мм
Диапазон скоростей от 0 до ±20 000 м/мин
Глубина резкости 60–160 мм

Поддерживается импульсный выход AB, напряжение 5В или 24В (на выбор).

Области применения
• синхронизация скорости;
• измерение скорости;
• измерение длины изделия;
• регулирование разности скоростей;
• контроль удлинения;
• регулирование разности скоростей и удлинения;
• управление линейной скоростью;
• контроль длины намотки;
• калибровка энкодера;
• управление струйной маркировкой;
• контроль размеров;
• измерение длины и скорости высокотемпературных стальных заготовок в металлургическом производстве.

Типичные отрасли применения
• металлургия;
• производство прутков;
• производство труб;
• кабельная промышленность;
• бумажная промышленность;
• производство гофрированного картона;
• производство плёнок;
• оцинкование;
• нанесение цветных покрытий;
• текстильная промышленность;
• производство экструзионных материалов;
• и другие отрасли.

Руководство по установке

Например, если имеются стальные листы четырёх различных толщин, обозначенные в порядке возрастания толщины как H1, H2, H3 и H4, то разность по высоте между самым толстым и самым тонким листом составляет H4 − H1.

В этом случае расстояние от измерителя до поверхности самого тонкого листа должно составлять:

1000 + (H4 − H1)/2

а расстояние от измерителя до поверхности самого толстого листа:

1000 − (H4 − H1)/2

Такая установка обеспечивает максимально близкое расположение поверхностей листов различной толщины к опорной точке измерения, что позволяет получить оптимальный доплеровский сигнал.

Система сбора и вычисления скорости VelACS
Система VelACS использует многоканальную высокоскоростную систему синхронного сбора импульсных сигналов, обеспечивающую синхронное измерение скорости по данным нескольких тахометров MicroCenti. Это позволяет одновременно точно измерять скорости, выдаваемые различными тахометрами, а также разность скоростей между ними, делая применение системы более точным и удобным.
Система VelACS может одновременно подключать до четырёх тахометров MicroCenti по импульсным сигналам.
Поддерживаются все типы ПЛК. Считывание данных осуществляется по стандартным протоколам Modbus TCP или Modbus RTU (RS-485).

Функции системы VelACS
• измерение удлинения: пользователь может напрямую считывать рассчитанные данные о разности скоростей по протоколу Modbus TCP;
• резервированное измерение скорости с использованием нескольких измерителей: система VelACS автоматически определяет и выбирает оптимальный доплеровский сигнал из нескольких измерителей скорости MicroCenti для расчёта наиболее точных данных о скорости и длине перемещения текущего объекта.

Типовые области применения
• измерение параметров прутка;
• измерение скорости в системах рельсового транспорта.

Специализированное решение для линий производства прутка
На непрерывных линиях прокатки прутка готовый прокат перемещается с высокой скоростью по ручью и одновременно совершает вертикальные колебания. В таких условиях обычные доплеровские измерители скорости могут терять сигнал из-за вибрации прутка, что затрудняет точное измерение длины.
Серия MKK-LDV-08 использует двухканальную оптическую схему и антивибрационную конструкцию, что позволяет точно измерять скорость и длину прутка при одновременном высокоскоростном движении и вертикальной вибрации, эффективно решая задачу измерения длины на линиях производства прутка.
Схема измерения длины прутка с резервированием и системой VelACS
На линии производства прутка устанавливаются два или более измерителя MKK-LDV-08, одновременно подключённых к системе VelACS. Один прибор работает как основной, второй — как резервный. Если уровень сигнала основного прибора недостаточен, но резервный канал работает нормально, система VelACS автоматически рассчитывает скорость по сигналу резервного прибора. При восстановлении нормального доплеровского сигнала система автоматически возвращается к основному каналу.
Такая схема резервированного измерения скорости повышает надёжность и стабильность измерений на линии производства прутка.