Mempertahankan ketebalan material yang benar sangat penting dalam manufaktur yang presisi. Micro-Epsilon mengatasi tantangan ini, menghadirkan kompleksitas dan solusi untuk pengukuran ketebalan inline. Jelajahi bagaimana sensor dan sistem canggih mereka dapat meningkatkan akurasi dan efisiensi dalam proses produksi.
Saat memilih sistem dalam proses untuk mengukur ketebalan bahan film, pelat, atau lembaran, sejumlah tantangan perlu dipertimbangkan, termasuk penyelarasan sensor, linearitas, dan efek perubahan termal, kata Glenn Wedgbrow, Manajer Pengembangan Bisnis di Micro- Epsilon Inggris.
Ada banyak alasan mengapa kita perlu mengukur ketebalan. Semua bahan memiliki toleransi dalam produksi, jadi bahan apa pun yang terlalu tipis atau terlalu tebal dapat menyebabkan masalah di kemudian hari atau di lokasi pelanggan akhir. Perubahan ketebalan selama produksi dapat mengindikasikan keausan komponen, misalnya pada cetakan ekstrusi atau pada rolling stand. Tren pemantauan dapat menunjukkan tanda-tanda peringatan dini.
Metode tradisional untuk memeriksa ketebalan sering kali adalah dengan mengambil sampel pengukuran dari awal proses produksi dan kemudian dilakukan lagi di akhir. Tapi apa yang terjadi di tengah-tengahnya? Jika Anda menemukan bahannya di luar toleransi, banyak hal yang perlu dipertimbangkan. Jadi, Anda mungkin memilih untuk melakukan lebih banyak pembacaan selama proses tersebut. Jika pemeriksaan ini dilakukan secara manual, sering kali jalur produksi harus dihentikan. Kebanyakan variabilitas proses muncul dalam fase 'mulai' dan 'berhenti', jadi menjaga agar jalur tetap berjalan umumnya merupakan kunci untuk meningkatkan konsistensi. Pada akhirnya, memeriksa ketebalan produk saat diproduksi akan memastikan bahwa pelanggan akhir menerima kualitas produk yang diharapkan.
Jenis bahan target dan proses produksi yang digunakan semuanya berpengaruh pada cara mengukur ketebalan suatu produk. Terkadang hal ini didasarkan pada pengaturan celah pada roller atau penyesuaian cetakan pada kepala ekstrusi. Bisa berupa cairan yang dituangkan dan diawetkan seperti kaca, karet atau logam. Ini juga bisa menjadi bagian dari proses sekunder dimana bahan dasar telah diproduksi, namun kemudian digabungkan dengan bahan serupa atau berbeda dalam beberapa lapisan, atau bahkan untaian tenunan yang kemudian diikat seperti serat karbon.
Sekarang mari kita pertimbangkan beberapa tantangan dalam mengukur ketebalan.
Pengukuran Satu Sisi
Mungkin pengukuran ketebalan yang paling sederhana adalah pengukuran satu sisi terhadap permukaan referensi atau datum. Pertama, sensor ditempatkan pada titik nol pada permukaan datum dan target yang akan diukur dimasukkan. Pembacaan sensor diubah atau digantikan oleh ketebalan material. Ada sejumlah ketidakpastian dalam metode ini. Jika referensi atau datum berpindah setelah dikuasai, pembacaannya akan salah. Demikian pula, jika target tidak terpasang dengan benar pada permukaan datum, celah udara juga akan disertakan dalam pengukuran. Masalah yang sama juga dapat terjadi pada target yang miring.
Jika kita hanya diperbolehkan melihat target dari satu sisi, kita harus mempertimbangkan apakah kita dapat menggabungkan teknologi untuk memungkinkan pengukuran yang akurat. Jika kami memiliki campuran jenis material yang berbeda, kami dapat memanfaatkan sifat material yang berbeda tersebut untuk keuntungan kami. Misalnya, sensor arus eddy yang dikombinasikan dengan sensor triangulasi laser dapat digunakan untuk mengukur ketebalan kulit yang disemprotkan. Sensor arus eddy mengukur jarak ke cetakan semprotan berlapis nikel dan memiliki bukaan di tengahnya tempat sensor laser mengukur jarak ke bagian yang disemprotkan. Sensor arus Eddy hanya mengukur terhadap target logam dan oleh karena itu dapat melihat langsung melalui lapisan semprotan non-logam. Penggunaan kumparan udara pada sensor arus eddy dari Micro-Epsilon memungkinkan kombinasi ini, karena sensor laser dapat melihat melalui sensor arus eddy pada titik pengukuran yang sama. Ketika kedua sinyal dikurangi, ketebalan kulit yang disemprotkan diukur.
Kombinasi sensor lain yang sering digunakan dicapai dengan arus eddy dan sensor kapasitif untuk material non-logam yang melewati roller. Pergerakan roller logam diperhatikan oleh sensor arus eddy dan sensor kapasitif mengukur ketebalan material atau lapisan.
Pengukuran Satu Sisi – Kasus Khusus
Jika targetnya transparan, pengukuran absolut ketebalan material dapat dilakukan dari satu sisi hanya dengan menggunakan satu sensor dengan Interferometer atau confocal. teknologi.
Penggunaan pembiasan cahaya menciptakan 'tepi' atau sinyal balik yang menunjukkan transisi antara udara dan material. Mengetahui indeks bias suatu material memungkinkan pengukuran ketebalan material secara akurat asalkan tetap berada dalam rentang pengukuran atau kerja sensor.
Mengukur dari Kedua Sisi
Jika pengukuran satu sisi tidak cocok atau tantangannya tidak dapat diatasi, dalam banyak kasus pelanggan ingin mengetahui ketebalan material sebenarnya dengan mengukur material di 'ruang bebas', yang memerlukan ruang di kedua sisi material agar dapat dilakukan pengukuran. dapat diambil dari kedua permukaan.
Ketika Anda mempertimbangkan pengaturan ini, ada sejumlah tantangan yang harus dipertimbangkan dan diatasi atau diterima.
Penyelarasan Sensor
Sensor harus diposisikan sedemikian rupa sehingga titik pengukuran bertepatan 'melalui' seluruh rentang pengukuran sensor. Tidak boleh ada offset, kemiringan atau kemiringan sensor terhadap objek pengukuran. Misalnya, dengan offset sensor 1 mm dan kemiringan 2°, kesalahan efektif sama dengan 35 µm, dan pada ketebalan target 10 mm meningkat menjadi 41 µm.
Khususnya dengan sensor triangulasi laser, lokasi titik sinar ke rumah sensor harus diperhatikan. Jangan berasumsi bahwa dua sensor yang tampak identik akan memposisikan titik tersebut di tempat yang sama. Rumah sensor standar biasanya tidak cukup presisi untuk pengukuran ketebalan yang presisi kecuali diperlukan waktu untuk menyelaraskannya dengan benar. Untuk membantu pelanggan mengatur ketebalannya sendiri, sensor ILD1900 dari Micro-Epsilon menggunakan pengaturan pemasangan selongsong inovatif untuk memperketat jarak titik dari wadah ke wadah lainnya.
Jika Anda memiliki dua sensor yang melihat target yang sama, Anda harus mempertimbangkan bahwa setiap sensor memiliki waktu siklusnya sendiri. Jika target Anda bergetar atau bergerak di celah antara sensor, maka sangat mudah untuk menimbulkan kesalahan. Bayangkan sebuah target berosilasi ke atas dan ke bawah sebesar 1mm pada 20Hz (kali per detik). Perbedaan waktu pengambilan 1 ms antara sensor Anda sama dengan kesalahan 125µm.
Penempatan Sensor/Rentang Pengukuran
Tantangan berikutnya adalah posisi relatif sensor dan rentang pengukurannya.
Tergantung pada bagaimana sensor disusun, posisi tepi target harus tetap berada dalam bidang pengukuran. Jika sensor diatur sedemikian rupa sehingga zona pengukuran tidak tumpang tindih, maka dapat timbul situasi dimana satu sensor mungkin tidak melihat target. Pertimbangan juga harus diberikan pada kondisi 'mulai' dan 'berhenti' proses, misalnya, apakah material selalu berada dalam tegangan? Perubahan kecepatan pada garis dapat menyebabkan pergerakan ke atas atau ke bawah. Apakah penyiapan dapat menangkap peristiwa ini jika diperlukan? Idealnya, rentang sensor harus tumpang tindih dan mencakup seluruh pergerakan material atau setidaknya mengontrol pergerakan.
Linearitas
Keakuratan suatu sensor sering disebut sebagai linearitasnya. Nilai linearitas menggambarkan penyimpangan dari kurva karakteristik lurus yang ideal. Setiap sensor pengukuran memiliki ketidakpastian pengukurannya sendiri, atau non-linearitas. Ini berarti bahwa pada titik tertentu dalam rentang pengukuran, pembacaan sebenarnya dari suatu sensor dapat bervariasi berdasarkan persentase rentang pengukurannya. Jadi mengambil hanya dua sensor tanpa pemrosesan tambahan berarti ketidakpastian kedua sensor perlu dipertimbangkan sehubungan dengan akurasi yang ingin dicapai. Misalnya, tanpa penyesuaian, hanya memindahkan target sebesar 200 mikron ke atas atau ke bawah dapat mengakibatkan kesalahan sebesar 8 mikron. Posisi dalam kisaran tersebut juga berpotensi mempengaruhi nilai sebenarnya. Untuk mengatasi hal ini, sensor harus dikalibrasi secara keseluruhan.
Pengaruh Perubahan Termal
Meskipun sensor telah diselaraskan dan disinkronkan, masih ada tantangan lebih lanjut yang dapat memengaruhi segalanya – perubahan suhu. Saat mengukur ketebalan target di ruang bebas, jarak antara sensor dan sensor berlawanan sangat penting, karena ini adalah konstanta yang menjadi dasar pengukuran diferensial. Mengambil kerangka mekanis dengan sepasang sensor dan memutar suhu menunjukkan bahwa perubahan efektif hanya dengan ayunan 5°C adalah hingga 20 mikron.
Kemampuan Sistem
Tantangan terakhir – jika tantangan sebelumnya telah diatasi atau kesalahan terkait telah diterima – adalah membuktikan kemampuan. Bagaimana tepatnya Anda memeriksa atau mengonfirmasi kinerja solusi Anda? Ada dua faktor yang perlu dipertimbangkan di sini: pengulangan sistem, yaitu seberapa besar variabilitas dalam sistem pengukuran yang disebabkan oleh alat pengukuran, dan reproducibility – seberapa besar variabilitas yang disebabkan oleh operator yang berbeda.
Untuk informasi lebih lanjut, silakan kunjungi www.micro-epsilon.co.uk atau hubungi departemen penjualan Micro-Epsilon di +44 (0)151 355 6070 atau email info@micro-epsilon.co.uk.