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項目案例 Case
Case 激光位移

泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

日期： 2025-01-05
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摘要：
本文針對板式換熱器板片在壓制成型后可能存在的減薄（縮頸）和裂紋等質(zhì)量問題，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于激光位移傳感技術(shù)的在線自動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度、高動態(tài)響應(yīng)的激光位移傳感器，對板片各點厚度進行實時測量，并通過數(shù)據(jù)比對分析，準確判斷板片質(zhì)量是否合格。實驗驗證表明，該系統(tǒng)能夠有效檢測不同波紋形狀的減薄量和波紋深度，顯著提升檢測精度和效率，為板式換熱器板片的智能化生產(chǎn)提供了有力支持。

關(guān)鍵詞：激光位移傳感器；板式換熱器板片；在線自動檢測；數(shù)據(jù)擬合分析

泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、引言

板式換熱器板片作為板式換熱器的核心部件，其質(zhì)量直接影響到整個換熱器的性能和使用壽命。然而，在板片的生產(chǎn)過程中，由于壓制工藝、材料性能等多種因素的影響，板片可能出現(xiàn)減薄、裂紋等質(zhì)量問題。傳統(tǒng)的檢測方法主要依賴人工，不僅檢測效率低，而且易受人為因素影響，導致漏檢和誤判。因此，設(shè)計一種高效、準確的在線自動檢測系統(tǒng)對于提高板式換熱器板片的質(zhì)量具有重要意義。

二、設(shè)計原理與流程方案

  1. 設(shè)計原理

本系統(tǒng)采用激光位移傳感器作為測量工具，利用激光束的反射原理，精確測量板片各點的厚度。傳感器安裝在C型架上，上下對稱布置，確保測量結(jié)果的準確性。在測量過程中，傳感器以等間距的方式掃描板片表面，并將采集到的數(shù)據(jù)點存儲于控制器中。通過算法對采集到的數(shù)據(jù)進行擬合分析，計算各點的減薄量，從而判斷板片質(zhì)量是否合格。

  1. 流程方案

（1）系統(tǒng)組成：本系統(tǒng)主要由檢測裝置、電氣控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集分析軟件三部分組成。檢測裝置包括支架、直線電機模組、激光位移傳感器等；電氣控制系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、控制器、觸摸屏等；數(shù)據(jù)采集分析軟件包括傳感器數(shù)據(jù)采集軟件和上位機數(shù)據(jù)分析軟件。

（2）測量過程：首先，將激光位移傳感器固定在C型架上，并調(diào)整至與板片上下兩側(cè)對稱的位置。然后，啟動電氣控制系統(tǒng)，使傳感器開始等間距掃描板片表面。在掃描過程中，傳感器將采集到的數(shù)據(jù)點實時傳輸至控制器中。最后，通過數(shù)據(jù)采集分析軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，計算各點的減薄量，并判斷板片質(zhì)量是否合格。

（3）數(shù)據(jù)擬合與分析：采用空間三角形網(wǎng)格構(gòu)建小平面，對采集到的數(shù)據(jù)進行局部擬合。通過最小二乘法求解擬合平面的方程，并根據(jù)平面外一點到該平面的距離公式，計算各點到擬合平面的距離，即板片的厚度。將計算得到的厚度值與標準值進行比較，獲取缺陷點的坐標值，并在監(jiān)控系統(tǒng)中實時顯示。

泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

三、關(guān)鍵技術(shù)與公式

  1. 激光位移傳感器測厚原理

激光位移傳感器通過發(fā)射激光束并接收其反射回來的光信號來測量物體的位移。在本系統(tǒng)中，傳感器上下對稱布置，分別測量板片上下表面的位移值。設(shè)上傳感器測量得到的距離為L1，下傳感器測量得到的距離為L2，兩傳感器間隔距離為L。則板片在該點的厚度為ΔL=L1-L2（考慮傳感器安裝位置及光路校正后的實際測量值）。

  1. 數(shù)據(jù)擬合與分析公式

（1）三角形小平面擬合方程：
z=ax+by+c
其中，a、b、c為待定系數(shù)；x、y為測量值；z為擬合平面的高度。

（2）平面外一點到平面的距離公式：
d=|(Ax1+By1+Cz1+D)/√(A2+B2+C2)|
其中，A、B、C為平面的法向量；D為平面方程中的常數(shù)項；(x1, y1, z1)為平面外一點的坐標。在本系統(tǒng)中，該公式用于計算各點到擬合平面的距離，即板片的厚度。

四、實驗驗證與數(shù)據(jù)結(jié)果

為驗證本系統(tǒng)的有效性，我們進行了實驗驗證。將預先壓制好的板片放置在檢測裝置的卡槽內(nèi)，調(diào)整傳感器的位置和參數(shù)，開始測量。實驗過程中，我們采集了多組數(shù)據(jù)，并進行了擬合分析。結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠準確測量不同波紋形狀的板片厚度，并有效檢測出減薄和裂紋等缺陷。其中，一組典型數(shù)據(jù)的擬合曲面如圖X所示（由于圖形無法直接展示，此處用文字描述）。從圖中可以看出，擬合曲面過渡平滑，無奇異點出現(xiàn)，能夠真實反映板片的形狀和厚度分布。

泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

此外，我們還對系統(tǒng)的檢測精度進行了評估。通過對比實驗數(shù)據(jù)與標準值，我們發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)的檢測精度可達0.01mm，符合板式換熱器板片的檢測要求。

泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用


泓川科技激光位移傳感技術(shù)在板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

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五、結(jié)論

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于激光位移傳感技術(shù)的板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度、高動態(tài)響應(yīng)的激光位移傳感器，對板片各點厚度進行實時測量，并通過數(shù)據(jù)擬合分析，準確判斷板片質(zhì)量是否合格。實驗驗證表明，該系統(tǒng)能夠有效檢測不同波紋形狀的減薄量和波紋深度，顯著提升檢測精度和效率。本系統(tǒng)的成功研制為板式換熱器板片的智能化生產(chǎn)提供了有力支持，具有廣闊的應(yīng)用前景。


本文深度參考：王宇翔，馮作全. 《板式換熱器板片質(zhì)量在線自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》［J］. 機電工程技術(shù)，2021，50（06）：184-187.


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    2025 - 02 - 09
    1. 性能參數(shù)對比參數(shù)LTP400基恩士 LK-G400米銥 ILD1420-200測量范圍±100 mm漫反射 ±100 mm200 mm（具體范圍依型號）采樣頻率160 kHz（最高）50 kHz（對應(yīng) 20 μs）8 kHz（可調(diào)）靜態(tài)噪聲1.5 μm（平均后）2 μm（再現(xiàn)性）8 μm（重復性）線性誤差±0.05% F.S.（±100 μm）±160 μm光斑直徑Φ300 μm（W型號更寬）ø290 μm750 x 1100 μm（末端）接口類型以太網(wǎng)、485、模擬輸出未明確（可能基礎(chǔ)）RS422、PROFINET、EtherCAT防護等級IP67IP67IP67重量438 g380 g（含線纜）145 g（帶電纜）可定制性激光功率、藍光版本、模擬模塊無提及ASC（動態(tài)表面補償）、多種工業(yè)接口2. LTP400 的核心優(yōu)勢超高采樣頻率（160 kHz）遠超 LK-G400（50 kHz）和 ILD1420-200（8 kHz），適用于高速動態(tài)測量場景（如振動監(jiān)測、快速產(chǎn)線檢測）。優(yōu)異的靜態(tài)噪聲與線性精度平均后靜態(tài)噪聲僅 1.5 μm，優(yōu)于 LK-G400（2 μm）和 ILD1420-200（8 μm）。線性誤差 ，顯著優(yōu)于 LK-G400（±100 μm）和 ILD1420-200（...
  • 8
    2023 - 09 - 20
    首先，讓我們對TOF進行一次短暫的“速讀”——它全稱叫'time-of-flight'，中文怎么說呢？風格灑脫地稱之為“飛行時間”。你沒聽錯，就是“飛行時間”。所有的顛覆與創(chuàng)新始于赤裸裸的想象，對吧？再來回過頭，看看我們的主角TOF激光測距傳感器。激光這東西，我想你肯定不陌生。科幻大片，醫(yī)美廣告里都被頻繁提及。對這位明星，我們暫時按下暫停鍵， 我們聊一聊測距傳感器——那可是能把復雜的三維世界，硬是證明成一串串精準數(shù)據(jù)的硬核工具。當然，他倆的組合，并不是偶然撞壁造成的火花。在“鷹眼”TOF的身上，激光變得更加酷炫，傳感器技術(shù)也變得更為深邃。他們共舞的主線，就是光的飛行時間。想象一下，要在現(xiàn)實世界計算出光從物體發(fā)射出來，然后反射回傳感器的時間。你愣了一秒，覺得好像進入了'黑洞'的領(lǐng)域。實則不然，TOF激光測距傳感器就是這樣“耳提面命”。它以光速旅行者的姿態(tài)，穿越空間，告訴我們物體與之間的距離。親，你有聽說過光速嗎？大約每秒走30萬公里哦，這個速度足夠你在一秒鐘內(nèi)去繞地球七點五圈了！TOF激光測距傳感器就是他們利用這么一個迅疾的光速，再加上高精度的時鐘，來高效精確地計算出飛行時間并轉(zhuǎn)化為距離數(shù)據(jù)。小編想說，TOF不僅玩科技，他更玩智謀，戰(zhàn)勝了同類的超聲波、紅外線等測距設(shè)備。畢竟，被物的顏色、亮度、表面材質(zhì)，或者環(huán)境的溫濕度對他來說都不構(gòu)成鎖鏈。準確到“下毛...
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泓川科技國產(chǎn)激光位移傳感器HC16-15與進口Micro-Epsilon米銥ILD1420-10技術(shù)... 2025 - 04 - 02 以下為HC16-15國產(chǎn)激光位移傳感器與進口ILD1420-10的對比分析報告，重點圍繞技術(shù)參數(shù)、性能指標及國產(chǎn)替代可行性展開：一、核心參數(shù)對比指標HC16-15（泓川科技）ILD1420-10（Micro-Epsilon）測量范圍±5mm（總10mm）10mm（SMR 20mm至EMR 30mm）線性度±0.1% F.S.±0.08% F.S.重復精度1μm0.5μm采樣頻率3000Hz（最高）4000Hz（最高）光源波長655nm（可見紅光）670nm（可見紅光）輸出接口RS485（Modbus RTU）、0-10V/4-20mARS422、4-20mA/1-5V工作溫度-10°C ~ +50°C0°C ~ +50°C防護等級IP67IP65尺寸（mm）44×31×18約47.5×14（主體）重量70g（含線纜）60g（含線纜）激光安全等級Class 2Class 2（ILD1420）/ Class 1（CL1版本）二、性能深度分析1. 精度與穩(wěn)定性HC16-15：線性度±0.1% F.S.（優(yōu)于多數(shù)國產(chǎn)傳感器），1μm重復精度滿足工業(yè)級需求，溫度特性0.05% F.S/°C，適合寬溫環(huán)境。ILD1420-10：線性度±0.08% F.S....
關(guān)于德國米銥（Micro-Epsilon）optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器的深度研究報... 2025 - 04 - 02 一、引言1.1 研究背景與意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與精密測量領(lǐng)域，對高精度、高可靠性位移測量技術(shù)的需求與日俱增。激光位移傳感器憑借其非接觸測量、高精度、高響應(yīng)速度以及抗干擾能力強等顯著優(yōu)勢，已成為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、質(zhì)量控制與精密檢測的關(guān)鍵技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子生產(chǎn)、機械加工、航空航天等眾多行業(yè)。optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器作為德國米銥（Micro-Epsilon）公司推出的微型化、高精度位移測量解決方案，在尺寸、性能與功能集成等方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。其緊湊的設(shè)計使其能夠輕松集成到空間受限的設(shè)備與系統(tǒng)中，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對設(shè)備小型化、集成化的發(fā)展需求；同時，該系列傳感器具備出色的測量精度與穩(wěn)定性，可實現(xiàn)對微小位移變化的精確檢測，為精密測量與控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。深入研究 optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器的技術(shù)原理、性能特點及應(yīng)用場景，對于推動激光位移測量技術(shù)的發(fā)展，拓展其在各行業(yè)的應(yīng)用范圍，提升工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平與產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的理論與實際意義。通過對該系列傳感器的全面剖析，能夠為相關(guān)領(lǐng)域的工程師、技術(shù)人員提供有價值的參考依據(jù)，幫助他們更好地選擇與應(yīng)用激光位移傳感器，解決實際工程中的測量難題。1.2 研究目標與范圍本研究旨在全面深入地探究 optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器，具體目標包括：詳細闡述該傳感器的工作原理，深入分析其技術(shù)...
泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W 國產(chǎn)激光位移傳感器替代進口基恩士 IL-S025 的... 2025 - 03 - 27 1. 引言在工業(yè)自動化領(lǐng)域，激光位移傳感器是實現(xiàn)高精度非接觸測量的核心器件。基恩士 IL-S025 作為市場主流產(chǎn)品，以其 1μm 重復精度和穩(wěn)定性能著稱。然而，隨著國產(chǎn)傳感器技術(shù)的突破，泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W 型號憑借更高的性能參數(shù)和經(jīng)濟性，為用戶提供了新的選擇。本文將從技術(shù)參數(shù)、性能表現(xiàn)、應(yīng)用場景等方面，深入對比分析兩者的替代可行性。 2. 核心技術(shù)參數(shù)對比參數(shù)基恩士 IL-S025泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W對比結(jié)論重復精度1μm0.25μm（LTM3-030）/ 0.25μm（LTM3-030W）LTM3 系列更優(yōu)（4 倍精度提升）線性誤差±0.075% F.S.（±5mm 范圍）LTM3-030W 更優(yōu)（接近 IL-S025）測量范圍±5mm（參考距離 25mm）±5mm（參考距離 30mm）等效采樣頻率3kHz（采樣周期 0.33ms）10kHzLTM3 系列更優(yōu)（3倍速度提升）光斑尺寸25×1200μm（線性光斑）Φ35μm（M3-030）/ Φ35×400μm（M3-030W）LTM3 系列光斑更小（點光斑更聚焦）光源類型660nm 激光（Class 2）655nm 激光（Class 2）等效接口配置需外接放大器單元（支持 EtherNet/IP 等）...
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