La velocità di un materiale in movimento è una grandezza fisica centrale nel controllo di processo: da essa dipendono la sincronizzazione degli azionamenti, il taglio a misura, il conteggio dei metri e la regolazione delle linee. In questa sezione dei Controlli approfondiamo la grandezza “velocità” nelle sue diverse forme — di superficie, lineare, multidimensionale — e i metodi per misurarla con i velocimetri ed encoder ottici senza contatto.
A differenza delle sezioni Tecnologie (teoria) e Applicazioni (casi pratici), qui ci concentriamo sulla grandezza misurata: come si definisce, in quali unità si esprime e quali strumenti la determinano con accuratezza.
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La velocità come grandezza di processo
La velocità esprime lo spazio percorso nell’unità di tempo e, nel caso dei materiali in produzione continua, si misura tipicamente in metri al secondo (m/s) o metri al minuto (m/min). Conoscere la velocità reale del materiale è indispensabile per molte ragioni: permette di ricavare la lunghezza per integrazione, di sincronizzare rulli e azionamenti e di mantenere stabile il processo. Tuttavia la sua misura accurata non è banale, soprattutto quando il materiale è caldo, lucido o si muove a velocità elevata.
I velocimetri ottici risolvono il problema misurando la velocità senza contatto: il VLM500 con il principio del filtro spaziale (fino a 50 m/s, incertezza < 0,025 %), l’VLM60 con il metodo a correlazione (fino a 0 m/s, anche bidirezionale).
Le diverse forme della velocità
La velocità di un materiale può essere descritta in modi diversi a seconda dell’applicazione. La velocità di superficie e lineare riguarda lo scorrimento del materiale lungo la linea; la velocità e lunghezza dei materiali lega la velocità alla lunghezza prodotta; la velocità multidimensionale considera il movimento in più direzioni (x e y) con riconoscimento del verso. Ognuna di queste declinazioni è approfondita in una pagina dedicata.
Perché misurare la velocità otticamente
- Misura senza contatto: niente usura né slittamento
- Accuratezza fino a < 0,025 % e ampio campo dinamico
- Misura fino a 0 m/s e riconoscimento di direzione (VLM60)
- Valida su materiali caldi, lucidi, sottili o delicati
- Uscite encoder, analogiche e bus di campo per l’integrazione
Dalla grandezza alla soluzione
Per gli strumenti, la pagina velocimetri ed encoder ottici raccoglie la gamma ASTech; per i casi reali, le Applicazioni e soluzioni; per la teoria, Ottica e LASER e Doppler e correlazione ottica. La grandezza “lunghezza”, strettamente collegata, è trattata in Lunghezza in continuo.
Velocimetri ottici VLM500
Velocità fino a 50 m/s, incertezza < 0,025 %, filtro spaziale CCD.
Encoder ottico VLM60
Sostituto delle ruote di misura, misura fino a 0 m/s.
Velocimetri encoder ottici
Panoramica della famiglia di velocimetri ed encoder ottici.
Velocità di rotazione e velocità lineare
Nei processi industriali si incontrano due famiglie di velocità: quella di rotazione, espressa in giri al minuto, e quella lineare o di superficie, espressa in metri al minuto. Le due sono collegate dal diametro dell’organo in rotazione, ma non sono intercambiabili: misurare i giri di un rullo non equivale a conoscere la velocità reale del materiale, perché tra rullo e materiale può esserci slittamento. Per questo motivo, quando interessa la velocità effettiva del prodotto, la misura ottica diretta sulla superficie è la scelta più affidabile.
Perché la velocità reale conta
Conoscere la velocità reale del materiale, e non quella stimata da un rullo, è determinante per la qualità del processo. Da essa dipendono la lunghezza calcolata, la sincronizzazione tra azionamenti e la stabilità delle regolazioni. Un errore sulla velocità si propaga su tutte queste funzioni. La misura ottica senza contatto fornisce la velocità effettiva del prodotto, eliminando gli errori sistematici tipici delle misure indirette e migliorando l’intero controllo di linea.
Dinamica e tempo di risposta
Oltre all’accuratezza, nella misura di velocità conta la prontezza. Un tempo di aggiornamento breve permette di seguire accelerazioni, decelerazioni e transitori rapidi, mantenendo il controllo stabile. I velocimetri ottici aggiornano la misura in frazioni di millisecondo e offrono filtri configurabili per bilanciare reattività e stabilità del segnale. Di conseguenza si adattano sia alle linee lente con frequenti fermate sia a quelle veloci in regime continuo.
Velocità e qualità del prodotto
Una misura di velocità accurata non migliora soltanto la lunghezza calcolata: incide direttamente sulla qualità del prodotto. Nelle linee di stampa, ad esempio, una velocità stabile favorisce il corretto registro; nelle trafile aiuta a prevenire tiri eccessivi e rotture; nei processi a caldo consente di calcolare l’allungamento. In tutti questi casi, disporre del valore reale di velocità del materiale è il presupposto per un controllo di processo efficace e per un prodotto conforme.
Robustezza in ambiente industriale
La misura di velocità deve restare affidabile in condizioni reali: polvere, vibrazioni, calore e variazioni di superficie. Con grado di protezione IP 65, illuminazione a LED a luce bianca e, dove necessario, custodie di protezione, i velocimetri ottici offrono elevata disponibilità anche in esercizio continuo. L’assenza di parti in movimento riduce la manutenzione a interventi minimi, mantenendo costante l’accuratezza nel tempo.
Un dato condiviso con più sistemi
Il valore di velocità può essere distribuito contemporaneamente a più destinatari: gli anelli di regolazione rapidi tramite l’uscita encoder, i sistemi di supervisione tramite il bus di campo e i dispositivi di visualizzazione tramite l’uscita analogica. In questo modo un unico strumento alimenta l’intera catena di controllo, semplificando l’architettura della linea e riducendo il numero di sensori necessari.
Domande frequenti
Tipicamente in metri al secondo (m/s) o metri al minuto (m/min); dalla velocità, integrata nel tempo, si ricava la lunghezza.
Con un velocimetro ottico che illumina il materiale e analizza la luce riflessa: il VLM500 usa il filtro spaziale, il VLM60 la correlazione ottica.
La velocità di superficie/lineare riguarda lo scorrimento lungo una direzione; quella multidimensionale considera il movimento in x e y con riconoscimento del verso.
Il VLM500 offre un’incertezza inferiore allo 0,025 %; il VLM60 inferiore all’1 %, con misura fino a 0 m/s.
Sì, il VLM500 misura fino a 50 m/s (3000 m/min in campo esteso) mantenendo elevata accuratezza.
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