Medida de velocidad lineal sin contacto

Los medidores láser de velocidad lineal sin contacto (Velocity Length Meter, VLM) son instrumentos industriales de alta precisión para la medida sin contacto de la velocidad lineal y de la longitud total de productos en movimiento. Utilizan principios láser Doppler o de correlación cruzada de imágenes para medir la velocidad del producto de forma no invasiva, con exactitudes típicamente del orden del 0,05 % de la lectura. Sustituyen a los sistemas de rueda de medida en las aplicaciones donde el contacto físico no es deseado por razones de desgaste, de contaminación, de temperatura del producto o de la precisión requerida.

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Principio láser Doppler

El principio Doppler clásico (DGV — Doppler Global Velocimetry, o LDV — Laser Doppler Velocimetry) utiliza dos haces láser coherentes que se cruzan sobre el área de medida, formando una rejilla de interferencia con franjas de paso conocido. Cuando un punto del producto en movimiento atraviesa las franjas, la luz difundida modula su intensidad a una frecuencia igual a la velocidad del producto dividida por el paso de la franja. Un sensor fotoeléctrico mide la frecuencia de modulación y la electrónica calcula la velocidad. El método es de alta precisión e independiente de las características del producto, de las vibraciones de la instalación y de la distancia de trabajo (dentro de la zona focal).

Principio de correlación cruzada

El método de correlación cruzada utiliza dos sensores ópticos (cámaras o matrices de píxeles) situados a una distancia conocida a lo largo de la dirección del movimiento. Ambos adquieren en tiempo real la estructura superficial del producto (patrón natural de rugosidad, granulosidad, impresiones o marcados). El análisis de correlación cruzada calcula el desfase temporal entre las dos señales: τ = d/v, donde d es la distancia entre los sensores y v la velocidad. El método es especialmente fiable en productos con estructura superficial marcada y resulta robusto frente a las variaciones del producto (reflectividad, color, estructura de la superficie).

Características técnicas

Los medidores láser de velocidad lineal industriales cubren campos de velocidad desde 0,1 m/min hasta 6000 m/min y más, con una exactitud típica del 0,05 % sobre la velocidad medida y del 0,02 % sobre la longitud integrada. La resolución de longitud es típicamente de 0,1 mm. Las interfaces digitales (Profinet, EtherCAT, Modbus, OPC UA) permiten la integración en tiempo real con los sistemas de línea. La distancia de trabajo típica es de 100 a 300 mm del producto, con una tolerancia de ±15-30 mm en la posición del producto (importante para la estabilidad de una instalación industrial). Son compactos, de diseño industrial resistente.

Ventajas frente a las ruedas de medición

Las principales ventajas frente a los sistemas de rueda son: la ausencia de deslizamiento (problema crónico de las ruedas de medida, que genera errores sistemáticos en la longitud); la ausencia de contacto con el producto (eliminación de marcados, desgaste y contaminación); la aplicabilidad a productos calientes (salida de laminador, extruidos calientes); una precisión superior (0,05 % con láser frente al 0,5-1 % típico de una rueda); un mantenimiento reducido (ausencia de partes mecánicas sometidas a desgaste); la fiabilidad en el tiempo (deriva de calibración mínima). Los costes iniciales son superiores, pero el retorno de la inversión es positivo en aplicaciones de alta producción o de alta precisión.

Aplicaciones

Las aplicaciones industriales son: líneas de laminación de acero, aluminio y cobre (control de velocidad y longitud para el programa de corte y para los certificados de lote); líneas de extrusión de tubos y perfiles (cálculo de las longitudes producidas y corte a medida); producción de hilos y cables (control de la longitud en producción y para la venta); líneas de impresión rotativa (sincronización y control de velocidad para el registro de impresión); la industria textil para bandas y no tejidos; la industria papelera (bobinas de papel y cartón); la producción de paneles y laminados.

Criterios de elección

La selección del VLM láser depende del campo de velocidad, de las características del producto (reflectividad, estructura, temperatura), de la anchura del producto (para dimensionar la ventana de medida), de la integración con el PLC y el MES de línea, del grado de protección IP para el entorno industrial (típicamente IP65-IP67) y de las exigencias de mantenimiento (limpieza de las ventanas ópticas). Para líneas con velocidades o precisiones extremas se recomienda un estudio de viabilidad con ensayos preliminares sobre el producto real.

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