Berührungslose Geschwindigkeits- und Längenmessung

Die kontinuierliche Längenmessung betrifft Materialien, die ohne Unterbrechung hergestellt werden: Bänder, Drähte, Kabel, Rohre, Profile, Platten und Gewebe. In diesen Fällen wird die Länge nicht mit einem festen Maßstab gemessen, sondern aus der Geschwindigkeit des Materials abgeleitet, über die Zeit integriert. Sie ist eine der wichtigsten Größen der Prozesskontrolle, denn sie bestimmt das Ablängen, die Meterzählung und die Fakturierung des Produkts. Optische Geschwindigkeitsmesser und Encoder messen sie berührungslos, mit hoher Genauigkeit.

Diese Seite gehört zum Bereich Abmessung und Geometrie der Prüftechnik und behandelt die physikalische Größe „Länge“ im Fall bewegter Materialien.

Wie die Länge kontinuierlich gemessen wird

Das Prinzip ist einfach: Kennt man die momentane Geschwindigkeit des Materials und integriert sie über die Zeit, so erhält man die zurückgelegte Länge. Die Qualität des Ergebnisses hängt daher von der Qualität der Geschwindigkeitsmessung ab. Eine durch Schlupf beeinflusste Messung, wie jene berührender Zählräder, sammelt Meter für Meter Fehler an; eine berührungslose optische Messung hält die Genauigkeit dagegen konstant. Folglich wird der Unterschied zwischen den beiden Verfahren bei großen Längen sehr bedeutend.

Der VLM500 misst die Geschwindigkeit bis 50 m/s mit einer Unsicherheit unter 0,025 % und kann Längen bis zu Millionen von Metern ohne Drift summieren. Der VLM60, ein kompakter optischer Encoder, misst bis 0 m/s und ist der direkte Ersatz für Messräder.

Genauigkeit, Auflösung und Wiederholbarkeit

Bei der Längenmessung zählen drei Parameter. Die Genauigkeit gibt an, wie nahe der gemessene Wert am tatsächlichen liegt; die Auflösung ist das kleinste erfassbare Inkrement; die Wiederholbarkeit ist die Fähigkeit, bei aufeinanderfolgenden Messungen dasselbe Ergebnis zu liefern. Die optische Messung überzeugt in allen drei Aspekten: Das Fehlen von Berührung beseitigt den Schlupf, der Encoderausgang bietet feine Auflösung, und die Stabilität über die Zeit gewährleistet Wiederholbarkeit. Aus diesem Grund eignet sie sich auch für Anwendungen mit vertraglicher Bedeutung, bei denen die angegebene Länge der tatsächlichen entsprechen muss.

Ablängen und Meterzählung

Die kontinuierliche Längenmessung speist unmittelbar zwei Schlüsselfunktionen. Das Ablängen erfordert die genaue Kenntnis der laufenden Länge, um die Schere im exakten Augenblick anzusteuern; die Meterzählung dokumentiert die Produktion und die Länge der Rollen oder der Stücke. In beiden Fällen führt ein Längenfehler zu Ausschuss, zu verschenktem Material oder zu Reklamationen des Kunden. Auf einer Umwickelmaschine etwa bestimmt die Länge die Größe der fertigen Rolle.

Vorteile der berührungslosen Längenmessung

• Keine Fehlerakkumulation durch Schlupf
• Summierung bis zu Millionen von Metern ohne Drift
• Genauigkeit bis < 0,025 % (VLM500)
• Messung bis 0 m/s (VLM60), gültig bei Stillständen und Wiederanläufen
• Encoderausgang kompatibel mit vorhandenen Zählern und SPS

Wo sie eingesetzt wird

Die kontinuierliche Längenmessung ist branchenübergreifend: von der Stahlindustrie bis zum Converting, von Holz bis zur Kabelherstellung. Für die konkreten Fälle verweisen wir auf Anwendungen und Lösungen; für die Theorie des optischen Verfahrens auf die Seite Optik und LASER. Die Größe „Geschwindigkeit“, die eng mit der Länge verbunden ist, wird in Geschwindigkeit und Rotation in Bewegung ausführlich behandelt.

Der Schlupffehler und seine Auswirkung

Der Schlupf eines Messrades erzeugt einen Fehler, der mit der Länge wächst und mit der Geschwindigkeit sowie mit dem Zustand der Oberfläche schwankt. Über einige Dutzend Meter mag die Wirkung unbedeutend erscheinen, über Tausende von Metern wird sie jedoch erheblich und unvorhersehbar. Die optische Messung beseitigt diese Fehlerquelle ohne Berührung an der Wurzel: Jeder gemessene Meter ist von den vorherigen unabhängig, sodass sich die Unsicherheit nicht aufsummiert. Folglich bleibt die Gesamtlänge auch bei den längsten Produktionen zuverlässig.

Signalintegration und Summierung

Die Länge ergibt sich aus der Summierung der Geschwindigkeit über die Zeit. Optische Geräte führen diese Integration intern aus und stellen sowohl den Geschwindigkeitswert als auch die summierte Länge bereit. Die Summierung kann Millionen von Metern ohne Drift erreichen, eine typische Anforderung kontinuierlicher Produktionslinien. Zudem erleichtert die Möglichkeit, den Zähler über Trigger-Eingänge zurückzusetzen und zu verwalten, die Steuerung des Ablängens und die Losverwaltung.

Zuverlässigkeit und Wartung

Da keine berührenden Teile vorhanden sind, erfordert die optische Längenmessung weder den periodischen Austausch von Belegungen noch häufige Neukalibrierungen. Das bedeutet weniger Linienstillstände, geringere Wartungskosten und eine über die Zeit gleichbleibende Datenqualität. Der technische Support von RODER unterstützt den Kunden bei der Wahl des Modells, bei der Festlegung des Arbeitsabstands und bei der Inbetriebnahme, um in der konkreten Anwendung die höchste Genauigkeit zu erreichen.

Länge und Prozessdigitalisierung

Zuverlässige und dokumentierte Längendaten sind heute eine Voraussetzung der industriellen Digitalisierung: Sie speisen MES-Systeme, die Losverfolgung und die Analyse der Linienleistung. Da das optische Signal stabil und driftfrei ist, ist die Integration in diese Systeme direkt und erfordert keine Kompensationen. So wird die Längenmessung nicht nur zu einem Werkzeug der Kontrolle, sondern auch zu einer Datenquelle für die kontinuierliche Optimierung des Prozesses.

Wahl des Modells nach der Anwendung

Die Wahl zwischen VLM500 und VLM60 hängt von der Geschwindigkeit, der geforderten Genauigkeit und der Art der Oberfläche ab. Der VLM500 eignet sich für hohe Geschwindigkeiten und höchste Präzision; der VLM60 für den direkten Ersatz von Messrädern und die Messung bis 0 m/s. Der technische Support von RODER unterstützt den Kunden bei der Festlegung des Arbeitsabstands, des Zubehörs und der Inbetriebnahme, um in der konkreten Anwendung die höchste Leistung zu gewährleisten.

Häufige Fragen

Zugehörige Produkte

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