Etäisyysanturit – löydä valmistajia ja toimittajia

Etäisyysanturit mittaavat anturin ja kohteen välisen etäisyyden joko ilman fyysistä kosketusta tai kosketusmittauksen avulla.

Niitä käytetään sijaintien määrittämiseen, kohteiden läsnäolon havaitsemiseen, täyttötasojen seurantaan, törmäysten estämiseen tai liikkeiden ohjaamiseen automatisoiduissa koneissa ja järjestelmissä.
Mittausperiaatteesta riippuen etäisyysanturit toimivat optisesti, akustisesti, induktiivisesti, kapasitiivisesti, magneettisesti tai mekaanisesti. Tämän ansiosta ne voidaan sovittaa erilaisiin materiaaleihin, mittausalueisiin, tarkkuusvaatimuksiin ja ympäristöolosuhteisiin.
Tyypillisiä sovellusalueita ovat kone- ja laitosrakentaminen, automaatiotekniikka, robotiikka, kuljetintekniikka, varastologistiikka, ajoneuvotekniikka ja laadunvarmistus.
Seuraavassa esitetään yleiskatsaus etäisyysanturien tyypillisistä malleista, sovelluksista, eduista ja tärkeistä valintaperusteista.

Etäisyysanturien tyypit

Optiset etäisyysanturit

Optiset etäisyysanturit käyttävät valoa kohteen etäisyyden määrittämiseen.
Rakenteesta riippuen ne toimivat laservalolla, infrapunavalolla tai näkyvällä valolla. Etäisyys määritetään esimerkiksi kolmiomittauksen, lentoaikamittauksen tai vaihesiirtomittauksen avulla.
Optiset anturit tarjoavat usein korkean tarkkuuden ja nopeat mittaukset. Ne soveltuvat paikannustehtäviin, korkeusmittauksiin, läsnäolon tarkistuksiin ja laadunvalvontaan.
Mittaustulokseen voivat kuitenkin vaikuttaa pinnan väri, kiilto, läpinäkyvyys, ympäristön valo tai lika.

Laseranturit

Laseranturit ovat optisia etäisyysantureita, joilla on erityisen pieni ja selvästi näkyvä mittauspiste.
Siksi ne sopivat tarkkoihin mittauksiin pienillä kohteilla, reunoilla tai vaikeapääsyisillä alueilla.
Mittausalueesta ja rakenteesta riippuen laseranturit voivat havaita sekä lyhyitä että pidempiä etäisyyksiä.
Heijastavien, läpinäkyvien tai erittäin tummien pintojen kohdalla on tarkistettava, toimiiko valittu mittausmenetelmä luotettavasti.

Ultraäänianturit

Ultraäänianturit lähettävät äänipulsseja ja mittaavat, kuinka kauan kestää, ennen kuin heijastunut signaali palaa takaisin.
Etäisyys kohteeseen lasketaan tämän kulkuajan perusteella.
Koska mittaus ei riipu väristä tai optisesta läpinäkyvyydestä, ultraäänianturit sopivat myös tummille, kiiltäville tai osittain läpinäkyville materiaaleille.
Niitä käytetään muun muassa täyttötason mittaukseen, kohteiden tunnistamiseen ja etäisyyden valvontaan.
Lämpötila, ilman liike, pehmeät pinnat tai epäsuotuisat kohteen muodot voivat vaikuttaa mittaustulokseen.

Induktiiviset etäisyysanturit

Induktiiviset etäisyysanturit mittaavat etäisyyden metalliesineisiin sähkömagneettisen kentän muutosten perusteella.
Ne toimivat kosketuksetta, ovat kestäviä ja sopivat hyvin teollisuusympäristöihin.
Tyypillisiä sovelluksia ovat metallisten komponenttien sijainnin tunnistaminen, koneen osien valvonta ja lyhyiden liikeetäisyyksien mittaaminen.
Optisiin tai ultraäänisensoreihin verrattuna niiden mittausalue on yleensä rajallinen ja riippuu kohteen materiaalista.

Kapasitiiviset etäisyysanturit

Kapasitiiviset etäisyysanturit havaitsevat sähkökentän muutoksia.
Ne tunnistavat sekä metallisia että ei-metallisia materiaaleja, kuten muovia, lasia, puuta, jauheita ja nesteitä.
Tämän ansiosta ne sopivat etäisyysmittauksiin, täyttötason valvontaan ja ohuiden materiaalikerrosten tunnistamiseen.
Kosteus, lika ja materiaalin ominaisuuksien muutokset voivat vaikuttaa mittaustulokseen.

Magneettiset etäisyysanturit

Magneettiset anturit tunnistavat sijainnin tai etäisyyden magneettikentän avulla.
Niitä käytetään esimerkiksi sylintereissä, lineaarisissa yksiköissä, läpissä tai liikkuvissa koneen osissa.
Rakenteesta riippuen ne toimivat reed-koskettimilla, Hall-antureilla tai magnetoresistiivisillä mittausmenetelmillä.
Ne sopivat erityisen hyvin sovelluksiin, joissa tunnistettava kohde voidaan varustaa magneetilla.

Mekaaniset etäisyysanturit

Mekaaniset etäisyysanturit käyttävät kosketusmittauselementtiä.
Niitä käytetään tilanteissa, joissa suora kosketus on sallittua tai nimenomaan vaadittua.
Nämä anturit voivat tuottaa erittäin tarkkoja liike- ja sijaintitietoja, mutta ne ovat alttiita mekaaniselle kulumiselle.
Ne soveltuvat tarkastustehtäviin, pääteasennon valvontaan ja mittauksiin kiinteillä pinnoilla.

Etäisyysanturien käyttökohteet

Kone- ja laitosrakennus

Konetekniikassa etäisyysanturit tunnistavat työkappaleiden, työkalujen, liukukiskojen ja muiden liikkuvien komponenttien sijainnin.
Niillä voidaan valvoa pääteasentoja, tarkistaa työstömatkoja ja ohjata liikkeitä automatisoiduissa prosesseissa.
Kosketuksettomat anturit ovat erityisen edullisia sovelluksissa, joissa vaaditaan suuria syklinopeuksia tai kulumatonta mittausta.

Automaatio- ja kokoonpanotekniikka

Automatisoiduissa kokoonpanojärjestelmissä etäisyysanturit tunnistavat, ovatko komponentit oikein paikoillaan, täysin paikalleen asetettuja tai halutulla korkeudella.
Ne voivat valvoa tarttujan liikkeitä, ohjata syöttöprosesseja ja tunnistaa vialliset työkappaleet jo varhaisessa vaiheessa.
Lyhyet vasteajat ja luotettava yhteys ohjausjärjestelmään ovat erityisen tärkeitä.

Robotiikka ja käsittelytekniikka

Robotit käyttävät etäisyysantureita kohteiden tunnistamiseen, asemointiin ja törmäysten välttämiseen.
Ne tukevat työkappaleisiin lähestymistä, tarttumiskohdan tunnistamista ja turvaetäisyyksien valvontaa.
Dynaamisissa liikkeissä vaaditaan nopeita mittauksia ja pientä viivettä.

Kuljetin- ja varastotekniikka

Kuljetinjärjestelmissä etäisyysanturit tunnistavat säiliöitä, pakkauksia, kuormalavoja ja muita kuljetettavia tavaroita.
Ne valvovat esineiden välisiä etäisyyksiä, havaitsevat ruuhkat ja tukevat sijoittamista siirtopisteissä.
Varastojärjestelmissä niitä voidaan käyttää myös korkeuden mittaamiseen, varastopaikkojen täyttöasteen seurantaan ja törmäysten välttämiseen.

Täyttötason mittaus

Etäisyysanturit määrittävät anturin ja aineen pinnan välisen etäisyyden.
Tämän arvon avulla voidaan laskea säiliöiden, tankkien tai siilojen täyttötaso.
Ultraääni- ja optisia antureita käytetään usein kosketuksettomiin mittauksiin.
Soveltuvuus riippuu aineesta, pinnan ominaisuuksista, astian geometriasta ja ympäristöolosuhteista.

Laadunvalvonta ja mittaustekniikka

Tarkastus- ja mittausjärjestelmissä etäisyysanturit mittaavat komponenttien korkeutta, paksuutta, tasaisuutta tai muodonmuutoksia.
Useita antureita voidaan käyttää erojen, profiilien tai yhdensuuntaisuuden määrittämiseen.
Korkea tarkkuus, toistettavuus ja vakaa signaalinkäsittely ovat välttämättömiä näissä sovelluksissa.

Ajoneuvo- ja liikkuva tekniikka

Etäisyysantureita käytetään ajoneuvoissa ja liikkuvissa koneissa esteiden tunnistamiseen, paikannukseen ja liikkumisalueiden valvontaan.
Näissä sovelluksissa anturien on usein kestettävä tärinää, lämpötilan vaihteluita, kosteutta ja likaantumista.

Etäisyysanturien edut

• Sijaintien ja etäisyyksien kosketukseton tunnistus

• Pienempi mekaaninen kuluminen

• Liikkuvien kohteiden nopea mittaus

• Soveltuvuus erilaisille materiaaleille ja pinnoille

• Integroitavissa automatisoituihin ohjausprosesseihin

• Pääteasentojen, täyttötasojen ja turvaetäisyyksien valvonta

• Korkea toistettavuus, kun määritelmät on tehty oikein

• Pienten kohteiden ja vähäisten etäisyysmuutosten tunnistus

• Laadunvalvonnan ja prosessin seurannan tuki

• Sopii sekä lyhyille että pitkille mittausalueille

Etäisyysanturien valinnan tärkeät kriteerit

Mittausalue

Tarvittava mittausalue riippuu lyhimmästä ja pisimmästä etäisyydestä, jotka on tunnistettava luotettavasti.
Nimellisen mittausalueen lisäksi on otettava huomioon mahdolliset toleranssit, tärinät ja kohteen sijainnin vaihtelut.
Anturia ei tulisi käyttää jatkuvasti mittausalueen äärirajoilla.

Tarkkuus ja toistettavuus

Vaadittu tarkkuus riippuu käyttökohteesta.
Yksinkertaisessa läsnäolon tunnistuksessa riittää usein likimääräinen etäisyystieto. Mittaus- ja paikannustehtävät saattavat vaatia huomattavasti suurempaa erottelukykyä ja toistettavuutta.
Myös lämpötilan vaihtelu, lineaarisuuspoikkeama ja mittauskohina on otettava huomioon.

Kohteen materiaali ja pinta

Mittausperiaatteen on sovelluttava kohteeseen.
Induktiiviset anturit soveltuvat vain metallimateriaaleille. Optisiin antureihin voivat vaikuttaa väri, kiilto tai läpinäkyvyys. Ultraäänianturit edellyttävät riittävän heijastavaa pintaa.
Ennen valintaa on siksi tarkistettava, millaisia materiaaleja, värejä ja pintoja todellisuudessa esiintyy.

Vasteaika ja mittaustaajuus

Nopeasti liikkuvat kohteet ja lyhyet koneen syklit edellyttävät antureita, joilla on lyhyt vasteaika ja korkea mittaustaajuus.
Hitaasti muuttuville täyttötasoille tai asennoille riittää usein alhaisempi mittaustaajuus.
Anturin suorituskyky on sovitettava prosessin nopeuteen ja ohjausjärjestelmän vasteaikaan.

Mittauspiste ja tunnistusalue

Optisilla antureilla on määritelty valopiste, kun taas ultraääniantureilla on yleensä kartiomainen tunnistusalue.
Mittausalue on suunniteltava siten, että kohde tunnistetaan luotettavasti ilman, että myös viereiset komponentit tunnistetaan.
Pieni mittauspiste on erityisen tärkeä pienten kohteiden, kapeiden rakojen tai kuvioitujen pintojen kohdalla.

Ympäristöolosuhteet

Pöly, kosteus, öljy, tärinä, lämpötilan vaihtelut ja sähkömagneettiset häiriöt voivat vaikuttaa mittaukseen.
Antureilla on siksi oltava sopiva suojausluokka, mekaaninen lujuus ja lämmönkestävyys.
Hygieenisissä, räjähdysvaarallisissa tai syövyttävissä ympäristöissä saatetaan tarvita erityisiä kotelomateriaaleja ja hyväksyntöjä.

Lähtösignaali ja liitännät

Rakenteesta riippuen etäisyysanturit tuottavat kytkentäsignaaleja, analogisia mittausarvoja tai digitaalisia prosessitietoja.
Yksinkertaiseen läsnäolon tunnistamiseen riittää usein binäärinen lähtösignaali. Jatkuvaan etäisyyden mittaukseen tarvitaan analogisia tai digitaalisia mittausarvoja.
Liitäntärajapinnan on oltava yhteensopiva olemassa olevan ohjauslaitteen, arviointiyksikön tai kenttäväyläympäristön kanssa.

Asennus ja suuntaus

Asennuspaikka vaikuttaa mittauksen luotettavuuteen.
Anturi on asennettava tukevasti ja kohdistettava siten, että mittaussignaali saavuttaa kohteen sopivissa olosuhteissa.
Tärinä, kulman muutokset tai esteet mittausalueella voivat aiheuttaa mittausvirheitä.

Parametrisointi ja vianmääritys

Säädettävien anturien avulla mittausalue, kytkentäpisteet, suodatus ja lähtökäyttäytyminen voidaan mukauttaa.
Helppokäyttöinen parametrointi yksinkertaistaa käyttöönottoa ja sopeutumista vaihtuviin tuotteisiin.
Diagnostiikkatoiminnot voivat antaa varhaisvaroituksia likaantumisesta, signaalin menetyksestä tai sopimattomista mittausolosuhteista.

Yhteenveto

Etäisyysanturit mittaavat anturin ja kohteen välisen etäisyyden ja tuottavat tärkeää tietoa ohjausta, asemointia, valvontaa ja laadunvarmistusta varten.
Sovelluksesta riippuen käytetään optisia, akustisia, induktiivisia, kapasitiivisia, magneettisia tai mekaanisia mittausperiaatteita.
Tärkeimpiä valintaperusteita ovat mittausalue, tarkkuus, kohdemateriaali, vasteaika, ympäristöolosuhteet ja liitäntärajapinnat.

Etäisyysantureita on saatavilla useilta valmistajilta ja toimittajilta. Kattavat tiedot etäisyysanturien valmistajista ja toimittajista ympäri maailmaa löytyvät Exportpages-sivustolta.