Gli spessimetri laser senza contatto (LTM – Laser Thickness Measurement, LWM – Laser Wall Thickness Measurement) sono sistemi metrologici per la misura continua di spessore di lamiere, nastri, fogli e pareti di prodotti tubolari senza alcun contatto fisico con il prodotto. Operano in linea di produzione su materiali in movimento ad alta velocità, anche caldi, sporchi o difficilmente accessibili. Utilizzano due sensori laser a triangolazione di alta precisione posti uno sopra e uno sotto il prodotto, oppure tecniche interferometriche o di confocal chromatic sensing per misure di altissima risoluzione su prodotti trasparenti o semitrasparenti.
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Principio dual-sensor
La configurazione più diffusa per la misura di spessore di lamiere prevede l’utilizzo di due sensori laser a triangolazione sincronizzati, posti uno sopra e uno sotto il prodotto in movimento. Ogni sensore misura la distanza dal proprio lato del prodotto; conoscendo la distanza tra i due sensori (gap costante, calibrato), lo spessore si ottiene come differenza tra il gap totale e la somma delle due distanze. Per garantire prestazioni stabili è essenziale la rigidezza meccanica del telaio e la calibrazione periodica del gap. Risoluzioni tipiche: 0,1-1 µm su prodotti fino a 50 mm di spessore.
Tecniche dedicate
Per applicazioni speciali si utilizzano: sensori confocali cromatici (per spessori di materiali trasparenti come vetro, plastica, pellicole, con misura simultanea dello spessore e dell’indice di rifrazione); sistemi a luce strutturata (per superfici complesse); interferometri laser (per altissima risoluzione su spessori limitati); spessimetri X-ray (per spessori metallici dove i laser sono limitati dalla rugosità superficiale). Ogni tecnica ha vantaggi specifici in funzione del materiale e delle condizioni di processo.
Applicazioni
I sistemi laser non-contact sono utilizzati nelle linee di laminazione a freddo e a caldo di acciaio, alluminio, rame; nelle estrusioni di film plastici per packaging; nella produzione di lamine sottili per industria elettronica e batterie; nella misura di pareti di tubi in produzione (LWM – Laser Wall Thickness Measurement); nella laminazione di gomma; nella produzione di carta e cartone; nella verniciatura di nastri continui (per controllo dello spessore del rivestimento). Le velocità di linea raggiungono centinaia di m/min senza compromessi sulle prestazioni.
Vantaggi
I principali vantaggi rispetto ai metodi tradizionali (UT, isotopi radioattivi, ruote di misura) sono: nessun contatto con il prodotto (assenza di marcatura e di usura), assenza di radiazioni (vantaggio normativo e di sicurezza rispetto ai sistemi a raggi X o gamma), alta frequenza di acquisizione (1-10 kHz), ampia gamma di materiali misurabili, integrazione real-time con sistemi di controllo per regolazione automatica della linea (closed loop), capacità di misura anche su prodotti molto caldi o bagnati.
Sicurezza e criteri di scelta
I sistemi sono classificati secondo IEC 60825-1 (in genere classe 2 o 3R). La sicurezza laser sul posto di lavoro è gestita con barriere ottiche, schermature e procedure di lockout per manutenzione. La selezione del sistema dipende da: range di spessore, larghezza del prodotto, velocità di linea, materiale e sua riflettività ottica, temperatura del prodotto, integrazione con il PLC e MES di linea, esigenze di reportistica. Il dimensionamento richiede analisi tecnica con il fornitore e prove preliminari su prodotto reale per validare le prestazioni.