Что такое контроль струи распыленной жидкости?
При использовании систем распыления следует учитывать, что размер конуса распыления и количество распыляемого продукта должны отвечать соответствующему применению. Геометрия конуса распыления и количество распыляемого продукта зависят от используемой среды (грунтовая краска, клей, растворитель, вода, алкоголь, краска и т.п.), а также от отверстия распылителя, избыточного давления и дозирования распыляемого продукта. Как раз при использовании клея в качестве распыляемого продукта может случиться так, что часть отверстия распылителя будет заклеена, что приведет к изменению как количества распыляемого продукта, так и геометрии распыления. У распыленной струи может при этом измениться как направление, так и угол факела.
Распыленная струя является как правило “свободной структурой“ из маленьких капель (размер капель может составлять от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров - это зависит в первую очередь от распыляемой среды), возникающих вследствие распыления жидкости на выходе из распылительного сопла. Эти капли покидают отверстие сопла с определенной скоростью и затормаживаются затем вследствие трения воздуха.
Распыляемая струя определяется углом раствора конуса распыления и количеством распыляемого продукта (капли/единица времени или расход распыляемого продукта).
Как контролируется распыленная струя?
Для выдачи информации о количестве распыляемой жидкости можно использовать напр. лазерный луч, который хотя бы частично проникает сквозь конус распыления. На пути сквозь конус распыления лазерный луч отклоняется отдельными каплями: Отклонение происходит из-за отражения на каплях или из-за фокусирования лазерного излучения, так как капли, если они прозрачные, действуют как микролинзы. Часть света поглощается каплями. В результате на другой стороне распыленной струи света получается меньше.
|
|
|
1. Метод проходящего луча
Наряду с контролем количества распыляемого продукта с помощью этого метода условно можно провести также контроль симметрии. Таким образом, уже здесь можно обнаружить боковое смещение конуса распыления. Двухлучевая система используется главным образом, если требуется простая и недорогая проверка симметрии конуса распыления.
3. Метод трех проходящих лучей
С помощью этого метода можно установить даже мелкие отклонения в симметрии или количестве распыляемого вещества. Можно выбирать между двумя режимами анализа: Режим анализа АБСОЛЮТНЫЙ и режим ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ
В обоих режимах анализируется плотность струи (DENSITY), а также соотношение обоих краевых лучей (SYM1) и отношение центрального луча к обоим краевым лучам (SYM2).
В режиме АБСОЛЮТНЫЙ значения L, C, R используются в следующих уравнениях:
В режиме ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ устанавливается соотношение соответствующих исходных значений L, C, R во время процесса распыления с исходными данными L0, C0, R0 при отсутствии процесса распыления. Исходные данные L0, C0 и R0 являются при этом 100%-значениями!
А для обеих симметрий:
Профиль струи дает информацию о местном распределении распыляемого продукта в струе. Также поверхность под кривой профиля струи сообщает о количестве распыляемого продукта!
Использование контроля распыляемой струи во взрывоопасной зоне
Чтобы даже в окружении с постоянной взрывоопасной атмосферой из смеси воздуха и горючих газов, паров или тумана можно было осуществлять контроль распыленной струи, работы проводятся со световодами.
Так, даже во взрывоопасной зоне Ø в соответствии с директивой ATEX могут проводиться работы. При этом электронные и оптоэлектронные компоненты системы контроля распыленной струи находятся вне зоны Ø. Только оптические или оптомеханические компоненты (оптомеханическая насадка) находятся в ЕХ-зоне. Связь между насадкой и анализирующим устройством осуществляется с помощью световодов.
Следует учесть, что оптическая плотность мощности не должна превышать определенного предельного значения. У SI-продуктов оптическая плотность мощности, однако, далека от допустимого предельного значения.
Основные методы распыления
Распылитель монтирован на головке робота и перемещается над объектом
При этом обрабатываемый объект устанавливается в заданную позицию, положение объекта во время процесса распыления не изменяется.
Система контроля распыленной струи размещена при этом в так наз. док-станции, к которой робот подходит по завершении процесса распыления на объекте. По достижении док-позиции распылитель снова активируется и в это время проводится контроль распыленной струи.
На практике подход к док-позиции проводится не после каждого объекта, а после напр. каждого 10-го объекта! Если система контроля распыленной струи выдает сигнал "не в порядке", то нормальный ход выполнения работ останавливается!
Из очень тонкого сопла с помощью электромагнитного клапана генерируются отдельные “пакеты“ или капли (другой возможностью быстро генерировать последовательность капель может быть пьезоэлектрическая головка).
При этом следует определять число капель и контролировать диаметр капель или размер „пакетов“.
Идеальным датчиком для этого является датчик серии A-LAS с отрегулированной соответственно размеру капель диафрагмой в соединении с управляющей электроникой A-LAS-CON1, так как эта сенсорная система имеет высокую частоту сканирования и переключения. Кроме этого, размер капель сохраняется на аналоговом выходе некоторое время до подхода следующей капли.
Контроль распыленной струи Аппаратное обеспечение
Системы проходящего луча
Системы проходящего луча с аналоговым выходом:
Серия датчиков: Серия D-LAS
Тип датчика: D-LAS2-2x1-T (излучатель) + D-LAS2-Quinv-2x1-R
При незатухании датчик выдает аналоговый сигнал +10В (может устанавливаться через мощность лазерного излучения на Ι-Control-Pin).
С помощью насадок для сжатого воздуха ABL-M12-3 предотвращается оседание капель на крышке оптики излучателя и приемника. Для этого, как правило, достаточно небольшого избыточного давления.
Система проходящего луча с контроллером:
Серия датчиков: Серия A-LAS
Тип датчика: A-LAS-M12-2x1-T (излучатель) + A-LAS-M12-2x1-R (приемник) + A-LAS-CON1 (контроллер)
С помощью контроллера вкл. программу A-LAS-CON1-Scope можно проводить калибровку системы перед процесом распыления.
Система прохождения двух лучей
Серия датчиков: Серия A-LAS
Тип датчика: A-LAS-M12-2x1-T (излучатель 2х) + A-LAS-M12-2x1-R (приемник 2х) + A-LAS-CON1 (контроллер)
Управляющее устройство A-LAS-CON1 управляет обоими лазерными датчиками A-LAS и проводит анализ. Также и здесь, калибровка проводится между самими процессами распыления. Этому служит внешний дискретный сигнал (напр. от ПЛК), сообщающий контроллеру, когда можно проводить калибровку. С помощью обоих лазерных датчиков можно провести простую проверку симметрии! Также можно провести контроль количества распыляемого продукта. Чтобы крышка оптики лазерных датчиков не загрязнялась, также и здесь имеется насадка для сжатого воздуха ABL-M12-3!
На выбор предоставляются три дискретных выхода:
СИММЕТРИЯ в пор./не в пор.
СИГНАЛ А в пор./не в пор.
СИГНАЛ В в пор./не в пор.
Проверяется, находятся ли СИГНАЛ А, СИГНАЛ В и СИММЕТРИЯ в заданном диапазоне допустимых значений.
Система двух проходящих лучей для использования во взрывоопасной зоне
Серия датчиков: Серия A-LAS
Тип датчика: Световод D-S-A2.0-(2.5)-500-67° + оптическая насадка KL-M18-A2.0 (2x) + управляющая электроника A-LAS-CON1-FIO
Так как здесь электронные и оптоэлектронные компоненты размещены исключительно в управляющей электронике, а не в насадке датчика, датчики этого типа подходят для использования во взрывоопасных зонах.
Здесь для защиты оптики предоставляются насадки для сжатого воздуха типа ABL-M18-3.
Система трех проходящих лучей - раздельное исполнение
Серия датчиков: серия SI-JET
Тип датчика: A-LAS-M12-2x1-T (излучатель 3х) + A-LAS-M12-2x1-R (приемник 3х) + SI-JET3-CON8 (контроллер)
С помощью контроллера SI-JET3-CON8 проводится анализ трех насадок датчиков. В качестве анализирующей программы служит SI-JET2-Scope V3.0. Проводится анализ как количества распыляемого продукта (DENSITY), так и симметрии (SYM1, SYM2). В режиме анализа ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ при автоматической калибровке проводится компенсация загрязнений. Можно ввести 31 допустимое значение, тем самым, с помощью 5 дискретных выходов можно своевременно указать на отклонение распыляемой струи.
Система трех проходящих лучей - U-форма (вилка)
Серия датчиков: Серия SI-JET
Тип датчика: SI-JET3-FK-200/100-H (насадка) + SI-JET3-CON5 (контроллер)
Вилка имеет три пучка света, каждый с диаметром в 3 мм и межосевым расстоянием в 5 мм. В качестве анализирующей программы здесь предоставляется SI-JET2-Scope V3.0, с помощью этой программы проводится анализ количества распыляемого материала (DENSITY) и симметрии (SYM1, SYM2). В режиме анализа ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ, который может использоваться, если интервал между распылением струи находится в диапазоне одной минуты, между интервалами проводится калибровка и, тем самым, компенсация загрязнений. При непрерывной струе работы проводятся в режиме АБСОЛЮТНЫЙ. С помощью 5 дискретных выходов в 31 интервале сообщается о соответствующих интервалах допусков. Можно легко реализовать индикацию тренда (напр. через ПЛК).
Система трех проходящих лучей - U-исполнение для использования во взрывоопасной зоне
Серия датчиков: Серия SI-JET
Тип датчика: SI-JET2-d20-T (излучатель) + SI-JET2-d20-R (приемник) + SI-JET2-CON2
С помощью световода здесь на насадку приемника подается красный свет и с помощью диафрагмы, интегрированной в насадку сжатого воздуха, генерируются три пучка света с диаметром в 3 мм и межосевым расстоянием в 5 мм. Также и здесь, анализ проводится с помощью программы SI-JET2-Scope V3.0. Управляющая электроника SI-JET2-CON2 имеет 5 дискретных выходов, здесь может быть также реализована индикация тренда (напр. через ПЛК)..
Серия датчиков: Серия SI-JET
Тип датчика: KL-M18-A2.0 (насадка) + R3-M-A2.0-(2.5)-500-67°-3x (световод) + SI-JET2-CON3 (управляющая электроника)
Система трех проходящих лучей – Вильчатое исполнение для использования во взрывоопасной зоне
Серия датчиков: Серия SI-JET
Тип датчика: SI-JET2-FK-200/100-H (насадка) + SI-JET2-CON2 (контроллер)
У этого варианта 3 луча направлены на расстоянии 5 мм друг от друга (по центру), диаметр пучка красного света составляет при этом 3 мм. С помощью управляющей электроники SI-JET-CON2 можно также и здесь реализовать индикацию тренда параметров распыленной струи напр. в соединении с ПЛК.
Серия датчиков: Серия SI-JET
Тип датчика: SI-JET-FK-400/400 (насадка) + SI-JET2-CON2 (контроллер)
Система световой полосы - раздельное исполнение
Серия датчиков: Серия L-LAS-TB
Тип датчика: L-LAS-TB/90-16x2-T (спецнасадка) + L-LAS-TB/90-16x1-R (насадка приемника) L-LAS-TB-16-CON1 (контроллер)
С помощью световой полосы шириной в 16 мм просвечивается поперечное сечение конуса распыляемой струи. На противоположной стороне распыленной струи находится линейный детектор шириной в 16 мм, имеющий 256 пикселей (мини фотодетекторов) и записывающий профиль поперечного сечения лазера. Анализирующая программа L-LAS-JET-Scope рассчитывает при этом действительный профиль распыленной струи из разницы сигнала линейного датчика изображений в неподавленном (распыленная струя выкл) и подавленном состоянии (распыленная струя вкл). Профиль распыленной струи может вводиться в память ПК в качества файла с порядковым номером, чтобы можно было создать своего рода “Фильм о распыленной струе“.
Серия датчиков: Серия L-LAS-TB
Тип датчика: L-LAS-TB-50-T (излучатель) + L-LAS-TB-50-R (приемник вкл. контроллер)
У этой версии имеется лазерная завеса шириной в 50 мм. Линейный детектор состоит из прим. 800 пикселей. Анализирующая программа L-LAS-JET-Scope предоставляет профиль распыленной струи в качестве файла с порядковым номером, который может вводиться в память ПК и использоваться для изучения профиля распыленной струи.
Серия датчиков: Серия L-LAS-TB
Тип датчика: L-LAS-TB-75-T (излучатель) + L-LAS-TB-75-R (приемник вкл. контроллер)
С лазерной завесой проходящего света шириной в 75 мм и линейным детектором с прим. 1200 пикселей, в остальном похож на L-LAS-TB-50.
Серия датчиков: Серия L-LAS-TB
Тип датчика: L-LAS-TB-100-T (излучатель) + L-LAS-TB-100-R (приемник вкл. контроллер)
С лазерной завесой проходящего света шириной в 100 мм и линейным детектором с прим. 1600 пикселей, в остальном похож на L-LAS-TB-50.
Контроль распыленной струи Программное обеспечение
1. Программа для систем одного и двух лучей A-LAS-CON1-Scope V3.0
С помощью программы A-LAS-CON1-Scope V3.0 могут проводиться как абсолютные, так и относительные измерения. При абсолютном измерении исходные данные (при системе одного луча канал A, при системе двух лучей каналы A и B) контролируются, в первую очередь проверяется, находится ли канал A (и дополнительно канал B при системе двух лучей) в устанавливаемом диапазоне допустимых значений (постоянно или к определенному времени запуска), а также при ожидаемом триггерном событии аналоговый выход “замораживается“, пока он не будет перезаписан следующим триггерным событием. В относительном режиме управляющая электроника постоянно сравнивает актуальный входной сигнал с моментальным максимальным значением (устанавливается с помощью изменяющейся постоянной времени) и образуется так наз. нормативное значение NORM A (NORM B при системе двух лучей).
Информацию о симметрии при системе двух лучей дает соотношение:
2. Программа для системы трех лучей SI-JET2-Scope V3.0
Из трех имеющихся исходных значений L, C, R трех входных каналов программа SI-JET2-Scope V3.0 определяет плотность распыляемой струи (DENSITY), а также две величины симметрии Симметрия 1 (SYM1) и Симметрия 2 (SYM2).
EVALUATION MODE ABSOLUTE (EMA):
Актуальные значения для DENSITY, SYM1 и SYM2 указываются на графическом интерфейсе Windows® в графической и цифровой форме, кроме этого исходные значения представлены в виде балок.
EVALUATION MODE RELATIVE (EMR):
Процесс программирования методом обучения
Таблица TEACH становится видимой при “переключении“ программного выключателя PARA. Путем нажатия кнопки GO актуальные, рассчитанные в датчике, данные для DENSITY, SYM1 и SYM2 указываются на экране ПК. При нажатии кнопки TEACH DATATO (на пользовательском интерфейсе Windows® путем нажатия клавиши мыши) данные переносятся в TEACH-таблицу. С DTO при этом устанавливается допустимое значение для плотности, таким же образом устанавливаются допустимые значения для симметрии 1 S1TO и для симметрии 2 S2TO.
После того, как состояние (вектор) было запрограммировано, эта информация должна быть сообщена датчику путем нажатия SEND.
При нажатии кнопки GO актуальные допустимые значения DTO, S1TO и S2TO указываются на графическом дисплее.
Поле V-No.: сообщает, находится ли актуальная распыленная струя в пределах допустимых значений соответственного вектора.