優(yōu)質歐美貨源Rotech PCR3MVAZWA
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密切監(jiān)測廢水排放并保符合法規(guī)要求是包裝業(yè)*DS Smith公司的需求，位于Kent的Kelmsley工廠采用了Endress+Hauser的數字式技術。
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生物燃油生產過程離不開高精度pH測量，因為pH值影響成品燃油的粘度。定期標定才能保高精度讀數值，但是標定困難且耗時一直是維護工程師的困擾。
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進行工廠改造時，South Staffs Water公司需要了解能夠實現多程度的效率提高和操作改進，包括全自動污泥界面測量當需要定在坐標測量機 (CMM) 上測量工件的方法時，許多選擇是默認的，因為它們之前已經過多次深思熟慮。坐標測量機的精度指標、使用的傳感器類型(觸發(fā)或掃描)以及優(yōu)測量方法經常被想當然地認為是正的，不再受到質疑。然而，精測量的這一基礎可能因為選擇了不合適的測針而受到破壞，結果影響了測量精度。
在評估坐標測量機的測量結果需要如何精時，通常的做法是采用至少 1:5(1:10 是理想的比率，但過于昂貴，在許多場合不可行)的坐標測量機不定度和特征公差比。此比率提供了一個安全系數，保測量結果不定度與預期工件誤差范圍的比率相對較小。只要在極嚴格的公差水平上能夠保持 1:5 的比率，有關精度的爭論就會止息。
遺憾的是，諸如更換測頭上的測針這種不起眼的操作都會對可能實現的實際精度造成巨影響，導致測量結果發(fā)生顯著的變化。依賴坐標測量機的年度校準檢查此精度是不夠的，因為這只能認測試(通常時間極短)所用測針的測量結果。這可能只是好的一次精度。為了更全面地了解各種測量的可能精度，我們需要評估測針是如何影響測量不定度的。
本將闡述影響坐標測量機總體精度的測針選型的四個主要方面
1.測球球度(圓度)
2.測針變形
3.熱穩(wěn)定性
4.測尖材料選擇(掃描應用)
1. 測球球度(圓度) 多數測針的測尖是一個球頭，常見的材料是人造紅寶石。此類測尖球度(圓度)的任何誤差都可能成為坐標測量機測量不定度的一個影響因素，這很可能造成坐標測量機精度降低 10%之多。Doncasters的工程部門經理Ollie Macrow先生說，“當我們決定購買Mazak機床時，我們問Mazak‘如何能夠顯著提升加工效率?’他們認為以我們當前的配置水平無法實現這一目標。我們便求助于雷尼紹，雷尼紹與MSP合作為我們提供了所需的解決方案，幅提高了‘一次性加工成功’的工件比率’，得到了客戶的好評。”
Doncasters Precision Castings – Deritend是工業(yè)用燃氣輪機葉片熔模鑄造和機械加工域的先供應商?？蛻魧oncasters提供的機加工服務需求幅增加，促使公司升基礎設施并購置Mazak機床和加工軟件。
作為投資的一部分，Doncasters在機床上裝配了雷尼紹RMP600高精度測頭。在測量復雜的3D形狀和輪廓時，測頭能夠提供亞微米精度，非常適合完成這些加工作業(yè)。初部署這些新設備時，Doncasters認識到他們需要額外的技術支持，于是雷尼紹聯系了其關聯公司MSP計量軟件產品有限公司。
挑戰(zhàn)
Doncasters面臨的挑戰(zhàn)是提高“一次性加工成功”的工件比率，提升整體生產效率。Ollie Macrow解釋道“在加工這些價值10,000英鎊的鉻鎳鐵合金鑄件時，好在切削前，就可拍胸脯保證加工出的零件不會有問題。我們知道必須測量工件，但找到在不使用固定式夾具的前提下成功測量的方法。”更棘手的是，公司的測頭測量經驗十分有限。
此外，還必須保完成生產目標，因此縮短工件找正時間成為引進Mazak機床的關鍵考慮因素。
解決方案
在對Doncasters的業(yè)務進行全面分析后，雷尼紹應用工程師認為，MSP的NC-PerfectPart和
NC-Checker軟件結合RMP600測頭，是能夠滿足Doncasters要求的綜合解決方案。這一組合有助于用戶在切削工件前，定工件定位誤差和機的幾何性能誤差。步“繪制”機床工作坐標，以創(chuàng)建基準。NC-Checker在執(zhí)行機床五軸檢查前，檢查測頭的性能，保在找正和切削工件前，測量和加工性能均不會超出設定的公差。機床檢查可定期執(zhí)行，每次只需數分鐘。隨時間推移，這些檢查可保機床的工作參數始終正無誤并加工出合格的工件。
NC-PerfectPart可解決機床上因工件找正欠所導致的問題。對于形狀不規(guī)則的復雜工件，操作人員可以根據工件的CAD文件創(chuàng)建供RMP600使用的測量程序。
先利用測頭測量數據找正工件，消除工件在機床上的定位偏差。找正數據將被上傳到機床控制器;自動計算補償，以生成與工件位置匹配的加工程序。工件找正過程*自動化，夾具在加工過程中所起的作用不再那么重要;所有手動設定誤差均可被消除— 即使是為復雜的工件，找正所需的時間也將縮短至幾分鐘。完成切削之后，NC-PerfectPart在機內驗證成品工件精度無論是監(jiān)測咖啡機中的水位，還是當奶瓶快要沒奶時發(fā)出提醒的智能冰箱。液位測量在提高產品性能的同時，并從競爭對手中脫穎而出。
技術干貨
● 電容感應技術可以在任何環(huán)境因素下提供可靠的、強的液位測量解決方案。
● 互電容傳感器不易受寄生電容的影響。
● 測量結果的準性取決于合適的校準、傳感器的線性度以及是否能夠消除影響性能的因素，比如傳導性干擾和環(huán)境變化影響。
說到電容感應技術，我們先想到的是不同設備的用戶界面所使用的電容感應按鈕。但這是電容感應技術的用途嗎?非也。該項技術可用于任何系統輸入可能引起電容變化的應用。電容傳感器在許多應用中可以取代傳統技術，如液體位置測量、濕度感應、金屬物體檢測等。它不會受環(huán)境條件變化的影響，同時更加可靠和穩(wěn)定。
液體位置測量也是咖啡機等家用電器的一項重要功能。它能探測咖啡機中的水位或者奶瓶容器中牛奶的液位，也能探測洗衣機中洗衣液的用量。液位測量分為兩種
● 點液位測量這種測量方式，傳感器被安置在容器上的不同的區(qū)域，用于檢測容器滿或空的狀態(tài)，并顯示單個的較低分辨率的不連續(xù)的液位高度。
● 連續(xù)液位測量正如其名所示，這種傳感器可以精探測到液位的細微變化。
每種傳感器都有其各自的使用方式。本文主要介紹連續(xù)測量和保測量精度的一些重要因素。
目前已有多種液位測量方法，包括
● 磁性浮子將磁體安裝在一個隨容器液位變化而移動的浮子上，并會促發(fā)桿體中密封的“舌簧開關”。這種解決方案具有很高的可重復性，但由于磁浮子的可移動性，因此壽命較短，可靠性也較低。
● 超聲波傳感傳感器傳輸到液體表面的超聲波信號與反射的回波信號之間的延遲被轉換為相關容器的液位。此類系統可以探測的液位取決于收發(fā)器的結構。測量會受到溫度、壓力和濕度等環(huán)境因素變化的影響。
● 導電測量此類設備通過兩個導電電極測量傳導性。這種方法比前兩種更可靠，但無法用于可燃液體。
顯然，制造商需要更強、更可靠、更精且用途更廣泛的液位測量技術。電容感應技術可以滿足這些需求。它不使用任何運動部件，能夠安全地用于易燃材料，且不會輕易受到環(huán)境變化的影響。
電容傳感基礎知識
電容感應技術是可靠的液位監(jiān)測方法之一。這是因為液體本身具有導電性，從而引起電容傳感器的電容發(fā)生變化。
電容傳感器分為兩種自電容和互電容。自電容使用單個引腳作為傳感器，測量該引腳和地面之間的電容。這一電容被稱為寄生電容。液體對傳感器寄生電容的改變程度取決于液體體積。
互電容使用一對引腳。其中一個作為發(fā)送器(TX)，另一個作為接收器(RX)。這種方法測量的是兩者之間的電容，即互電容。液體會引起互電容的變化，而變化程度取決于液位?；ル娙菔沁x的液位測量方法，其主要原因之一是它無需測量傳感器的寄生電容讓我們了解一下互電容液位測量如何應用于咖啡機。傳感器可監(jiān)測咖啡機液體容器中的水位。
圖1安裝在咖啡機側面(黃色長方形)的
互電容傳感器PCB用于測量儲水容器中的液位
傳感器PCB由互電容傳感器組成，裝在咖啡機的隔板中，而隔板與儲水容器之間存在空隙(參見圖2)。傳感器的發(fā)送器和接收器位于其主板上，液體會改變它們之間的互電容。
圖2液位測量系統正視圖 –
傳感器與儲水容器的相對位置
傳感器主板主要包含一個發(fā)送器TX和 n 個接收器RX陣列(參見圖3)組成。 n 的值取決于容器的高度和期望獲得的分辨率值。接收器RX數量多，測量分辨率就高。
圖3使用多個接收器進行持續(xù)液位監(jiān)測的
互電容傳感器上的發(fā)送器和接收器的布
傳感器主板上的控制器用來測量互電容。通過使用以下方程式將讀數轉換成液位空信號 = 所有發(fā)送傳感器RX上容器為空時的信號數量
滿信號 = 所有接收傳感器TX上容器為滿時的信號數量
傳感器高度 = 容器高度(所有發(fā)送傳感器的高度總和)
可基于上述方程式在固件中進行測量，并通過其他方法滿足系統層面的要求，包括精度、線性、響應時間和功耗等。
保精度
下面我們來討論一下使用液位傳感技術時需要考慮的重要因素，包括校準、線性度、溫度補償和傳導性干擾。
校準
校準是獲得精結果所必要條件之一。等式1中的滿信號和空信號數量必需在工廠中定并儲存在EEPROM中以便用于后續(xù)測量。
線性度
非線性也是一個誤差來源。等式1假設發(fā)送傳感器TX在從關閉狀態(tài)轉換為開啟狀態(tài)(即傳感器上沒有液體和有液體兩種狀態(tài))時為線性響應。但實際情況不同于這種理想狀態(tài)。實際數據顯示，當液體沒過傳感器時，發(fā)送傳感器TX的信號達到值的時間會出現明顯的延遲(參見圖4)。這就導致了測量的液位出現非線性響應。
圖4基于賽普拉斯PSoC® 4應用的接收傳感器的信號反應顯示，相比理想的傳感器(綠色)，實際傳感器(紅色)出現非線性響應
為了克服這一非線性問題，必須考慮當前啟用的傳感器信號和為未啟用的傳感器所保存的滿信號數值動態(tài)計算得到滿信號值。溫度補償
溫度會影響電容。隨著溫度的變化，電容值也會發(fā)生變化，這可能會引起液位測量的誤差。為了獲得精的結果，必須對溫度變化進行補償。
補償溫度的方法之一是使用虛擬傳感器。虛擬傳感器的溫度、電容變化特性與真實的傳感器相同，因此溫度對這兩種設備的影響力是等效的。在正常運行期間，虛擬傳感器的信號變化用于抵消真實傳感器因溫度而產生的信號變化。
傳導性干擾
用于液位測量的傳感器和虛擬傳感器應放置在遠離人體等導體物質的地方。如果傳感器位于導體附近，那么很有可能出現錯誤的測量結果。避免這一問題的方式，是在測量部分和其他導體之間采取合適的緣措施，這樣導體就不會增加用于測量液位的傳感器的電容。
無論是執(zhí)行基本的功能(如監(jiān)測咖啡機液位)，還是提供增值服務(如盛放橙汁的盒子快要空的時候提醒用戶)，液位測量都能改善消費者的產品體驗。電容傳感是穩(wěn)定而可靠的解決方案。正如本文所述，這項技術十分直觀，但要取得精的結果還是有一定的挑戰(zhàn)性。同時，設計洗衣機或咖啡機的設計師會將自己的精力放在電器的性能上，而不是液位傳感器這種細枝末節(jié)上。幸運的是，傳感器的功能可以集成在一些微型控制器上，如賽普拉斯的PSoC® 4系列可編程片上系統控制器。開發(fā)人員可以利用這項技術輕松地加入電容感應能力，同時把注意力放在食物的低溫保鮮或者煮上一杯滿意的咖啡等關鍵功能上。行程、距離、位置、角度、壓力的測量是自動化的常見任務。這些任務千差萬別，測量原理五花八門。我們將向您展示基于磁致伸縮、磁編碼、磁感應和光電技術的各種應用和可行的解決方案。
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