Medidores de espesor láser sin contacto

Los medidores de espesor láser sin contacto (LTM – Laser Thickness Measurement, LWM – Laser Wall Thickness Measurement) son sistemas metrológicos para la medición continua del espesor de chapas, bandas, hojas y paredes de productos tubulares sin ningún contacto físico con el producto. Trabajan en línea de producción sobre materiales en movimiento a alta velocidad, incluso calientes, sucios o de difícil acceso. Utilizan dos sensores láser de triangulación de alta precisión situados uno encima y otro debajo del producto, o bien técnicas interferométricas o de medición confocal cromática para mediciones de altísima resolución en productos transparentes o semitransparentes.

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Principio de doble sensor

La configuración más extendida para la medición del espesor de chapas prevé el uso de dos sensores láser de triangulación sincronizados, situados uno encima y otro debajo del producto en movimiento. Cada sensor mide la distancia desde su lado del producto; conociendo la distancia entre los dos sensores (separación constante, calibrada), el espesor se obtiene como diferencia entre la separación total y la suma de las dos distancias. Para garantizar prestaciones estables son esenciales la rigidez mecánica del bastidor y la calibración periódica de la separación. Resoluciones típicas: 0,1-1 µm en productos de hasta 50 mm de espesor.

Técnicas específicas

Para aplicaciones especiales se utilizan: sensores confocales cromáticos (para espesores de materiales transparentes como vidrio, plástico y películas, con medición simultánea del espesor y del índice de refracción); sistemas de luz estructurada (para superficies complejas); interferómetros láser (para altísima resolución en espesores limitados); medidores de espesor por rayos X (para espesores metálicos en los que los láseres están limitados por la rugosidad superficial). Cada técnica tiene ventajas específicas en función del material y de las condiciones de proceso.

Aplicaciones

Los sistemas láser sin contacto se utilizan en las líneas de laminación en frío y en caliente de acero, aluminio y cobre; en la extrusión de films plásticos para envases; en la producción de láminas finas para la industria electrónica y de baterías; en la medición de paredes de tubos en producción (LWM – Laser Wall Thickness Measurement); en el calandrado de caucho; en la producción de papel y cartón; en el recubrimiento de bandas continuas (para el control del espesor del recubrimiento). Las velocidades de línea alcanzan cientos de m/min sin comprometer las prestaciones.

Ventajas

Las principales ventajas frente a los métodos tradicionales (UT, isótopos radiactivos, ruedas de medición) son: ningún contacto con el producto (ausencia de marcas y de desgaste), ausencia de radiaciones (ventaja normativa y de seguridad frente a los sistemas de rayos X o gamma), alta frecuencia de adquisición (1-10 kHz), amplia gama de materiales medibles, integración en tiempo real con sistemas de control para la regulación automática de la línea (lazo cerrado) y capacidad de medición incluso en productos muy calientes o mojados.

Seguridad y criterios de elección

Los sistemas se clasifican según IEC 60825-1 (por lo general clase 2 o 3R). La seguridad láser en el puesto de trabajo se gestiona con barreras ópticas, apantallamientos y procedimientos de bloqueo para el mantenimiento. La selección del sistema depende de: rango de espesor, anchura del producto, velocidad de línea, material y su reflectividad óptica, temperatura del producto, integración con el PLC y el MES de línea, y necesidades de informes. El dimensionamiento requiere un análisis técnico con el proveedor y pruebas preliminares sobre el producto real para validar las prestaciones.

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