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ALLEN BRADLEY 1756-A17
BESSEY GRA30-12 300X120MM
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金杯银杯不如客户的口碑。
数字式技术究竟能够带来什么好处呢?查看以下应用案例，了解客户的真实想法...
DS SmithMemosens数字式传感器
密切监测废水排放并保符合法规要求是包装业*DS Smith公司的需求，位于Kent的Kelmsley工厂采用了Endress+Hauser的数字式技术。
Harvest BiofuelsMemobase Plus
生物燃油生产过程离不开高精度pH测量，因为pH值影响成品燃油的粘度。定期标定才能保高精度读数值，但是标定困难且耗时一直是维护工程师的困扰。
South Staffs WaterTurbimax CUS71D
进行工厂改造时，South Staffs Water公司需要了解能够实现多程度的效率提高和操作改进，包括全自动污泥界面测量当需要定在坐标测量机 (CMM) 上测量工件的方法时，许多选择是默认的，因为它们之前已经过多次深思熟虑。坐标测量机的精度指标、使用的传感器类型(触发或扫描)以及优测量方法经常被想当然地认为是正的，不再受到质疑。然而，精测量的这一基础可能因为选择了不合适的测针而受到破坏，结果影响了测量精度。
在评估坐标测量机的测量结果需要如何精时，通常的做法是采用至少 1:5(1:10 是理想的比率，但过于昂贵，在许多场合不可行)的坐标测量机不定度和特征公差比。此比率提供了一个安全系数，保测量结果不定度与预期工件误差范围的比率相对较小。只要在极严格的公差水平上能够保持 1:5 的比率，有关精度的争论就会止息。
遗憾的是，诸如更换测头上的测针这种不起眼的操作都会对可能实现的实际精度造成巨影响，导致测量结果发生显著的变化。依赖坐标测量机的年度校准检查此精度是不够的，因为这只能认测试(通常时间极短)所用测针的测量结果。这可能只是好的一次精度。为了更全面地了解各种测量的可能精度，我们需要评估测针是如何影响测量不定度的。
本将阐述影响坐标测量机总体精度的测针选型的四个主要方面
1.测球球度(圆度)
2.测针变形
3.热稳定性
4.测尖材料选择(扫描应用)
1. 测球球度(圆度) 多数测针的测尖是一个球头，常见的材料是人造红宝石。此类测尖球度(圆度)的任何误差都可能成为坐标测量机测量不定度的一个影响因素，这很可能造成坐标测量机精度降低 10%之多。Doncasters的工程部门经理Ollie Macrow先生说，“当我们决定购买Mazak机床时，我们问Mazak‘如何能够显著提升加工效率?’他们认为以我们当前的配置水平无法实现这一目标。我们便求助于雷尼绍，雷尼绍与MSP合作为我们提供了所需的解决方案，幅提高了‘一次性加工成功’的工件比率’，得到了客户的好评。”
Doncasters Precision Castings – Deritend是工业用燃气轮机叶片熔模铸造和机械加工域的先供应商。客户对Doncasters提供的机加工服务需求幅增加，促使公司升基础设施并购置Mazak机床和加工软件。
作为投资的一部分，Doncasters在机床上装配了雷尼绍RMP600高精度测头。在测量复杂的3D形状和轮廓时，测头能够提供亚微米精度，非常适合完成这些加工作业。初部署这些新设备时，Doncasters认识到他们需要额外的技术支持，于是雷尼绍联系了其关联公司MSP计量软件产品有限公司。
挑战
Doncasters面临的挑战是提高“一次性加工成功”的工件比率，提升整体生产效率。Ollie Macrow解释道“在加工这些价值10,000英镑的铬镍铁合金铸件时，好在切削前，就可拍胸脯保证加工出的零件不会有问题。我们知道必须测量工件，但找到在不使用固定式夹具的前提下成功测量的方法。”更棘手的是，公司的测头测量经验十分有限。
此外，还必须保完成生产目标，因此缩短工件找正时间成为引进Mazak机床的关键考虑因素。
解决方案
在对Doncasters的业务进行全面分析后，雷尼绍应用工程师认为，MSP的NC-PerfectPart和
NC-Checker软件结合RMP600测头，是能够满足Doncasters要求的综合解决方案。这一组合有助于用户在切削工件前，定工件定位误差和机的几何性能误差。步“绘制”机床工作坐标，以创建基准。NC-Checker在执行机床五轴检查前，检查测头的性能，保在找正和切削工件前，测量和加工性能均不会超出设定的公差。机床检查可定期执行，每次只需数分钟。随时间推移，这些检查可保机床的工作参数始终正无误并加工出合格的工件。
NC-PerfectPart可解决机床上因工件找正欠所导致的问题。对于形状不规则的复杂工件，操作人员可以根据工件的CAD文件创建供RMP600使用的测量程序。
先利用测头测量数据找正工件，消除工件在机床上的定位偏差。找正数据将被上传到机床控制器;自动计算补偿，以生成与工件位置匹配的加工程序。工件找正过程*自动化，夹具在加工过程中所起的作用不再那么重要;所有手动设定误差均可被消除— 即使是为复杂的工件，找正所需的时间也将缩短至几分钟。完成切削之后，NC-PerfectPart在机内验证成品工件精度无论是监测咖啡机中的水位，还是当奶瓶快要没奶时发出提醒的智能冰箱。液位测量在提高产品性能的同时，并从竞争对手中脱颖而出。
技术干货
● 电容感应技术可以在任何环境因素下提供可靠的、强的液位测量解决方案。
● 互电容传感器不易受寄生电容的影响。
● 测量结果的准性取决于合适的校准、传感器的线性度以及是否能够消除影响性能的因素，比如传导性干扰和环境变化影响。
说到电容感应技术，我们先想到的是不同设备的用户界面所使用的电容感应按钮。但这是电容感应技术的用途吗?非也。该项技术可用于任何系统输入可能引起电容变化的应用。电容传感器在许多应用中可以取代传统技术，如液体位置测量、湿度感应、金属物体检测等。它不会受环境条件变化的影响，同时更加可靠和稳定。
液体位置测量也是咖啡机等家用电器的一项重要功能。它能探测咖啡机中的水位或者奶瓶容器中牛奶的液位，也能探测洗衣机中洗衣液的用量。液位测量分为两种
● 点液位测量这种测量方式，传感器被安置在容器上的不同的区域，用于检测容器满或空的状态，并显示单个的较低分辨率的不连续的液位高度。
● 连续液位测量正如其名所示，这种传感器可以精探测到液位的细微变化。
每种传感器都有其各自的使用方式。本文主要介绍连续测量和保测量精度的一些重要因素。
目前已有多种液位测量方法，包括
● 磁性浮子将磁体安装在一个随容器液位变化而移动的浮子上，并会促发杆体中密封的“舌簧开关”。这种解决方案具有很高的可重复性，但由于磁浮子的可移动性，因此寿命较短，可靠性也较低。
● 超声波传感传感器传输到液体表面的超声波信号与反射的回波信号之间的延迟被转换为相关容器的液位。此类系统可以探测的液位取决于收发器的结构。测量会受到温度、压力和湿度等环境因素变化的影响。
● 导电测量此类设备通过两个导电电极测量传导性。这种方法比前两种更可靠，但无法用于可燃液体。
显然，制造商需要更强、更可靠、更精且用途更广泛的液位测量技术。电容感应技术可以满足这些需求。它不使用任何运动部件，能够安全地用于易燃材料，且不会轻易受到环境变化的影响。
电容传感基础知识
电容感应技术是可靠的液位监测方法之一。这是因为液体本身具有导电性，从而引起电容传感器的电容发生变化。
电容传感器分为两种自电容和互电容。自电容使用单个引脚作为传感器，测量该引脚和地面之间的电容。这一电容被称为寄生电容。液体对传感器寄生电容的改变程度取决于液体体积。
互电容使用一对引脚。其中一个作为发送器(TX)，另一个作为接收器(RX)。这种方法测量的是两者之间的电容，即互电容。液体会引起互电容的变化，而变化程度取决于液位。互电容是选的液位测量方法，其主要原因之一是它无需测量传感器的寄生电容让我们了解一下互电容液位测量如何应用于咖啡机。传感器可监测咖啡机液体容器中的水位。
图1安装在咖啡机侧面(黄色长方形)的
互电容传感器PCB用于测量储水容器中的液位
传感器PCB由互电容传感器组成，装在咖啡机的隔板中，而隔板与储水容器之间存在空隙(参见图2)。传感器的发送器和接收器位于其主板上，液体会改变它们之间的互电容。
图2液位测量系统正视图 –
传感器与储水容器的相对位置
传感器主板主要包含一个发送器TX和 n 个接收器RX阵列(参见图3)组成。 n 的值取决于容器的高度和期望获得的分辨率值。接收器RX数量多，测量分辨率就高。
图3使用多个接收器进行持续液位监测的
互电容传感器上的发送器和接收器的布
传感器主板上的控制器用来测量互电容。通过使用以下方程式将读数转换成液位空信号 = 所有发送传感器RX上容器为空时的信号数量
满信号 = 所有接收传感器TX上容器为满时的信号数量
传感器高度 = 容器高度(所有发送传感器的高度总和)
可基于上述方程式在固件中进行测量，并通过其他方法满足系统层面的要求，包括精度、线性、响应时间和功耗等。
保精度
下面我们来讨论一下使用液位传感技术时需要考虑的重要因素，包括校准、线性度、温度补偿和传导性干扰。
校准
校准是获得精结果所必要条件之一。等式1中的满信号和空信号数量必需在工厂中定并储存在EEPROM中以便用于后续测量。
线性度
非线性也是一个误差来源。等式1假设发送传感器TX在从关闭状态转换为开启状态(即传感器上没有液体和有液体两种状态)时为线性响应。但实际情况不同于这种理想状态。实际数据显示，当液体沒过传感器时，发送传感器TX的信号达到值的时间会出现明显的延迟(参见图4)。这就导致了测量的液位出现非线性响应。
图4基于赛普拉斯PSoC® 4应用的接收传感器的信号反应显示，相比理想的传感器(绿色)，实际传感器(红色)出现非线性响应
为了克服这一非线性问题，必须考虑当前启用的传感器信号和为未启用的传感器所保存的满信号数值动态计算得到满信号值。温度补偿
温度会影响电容。随着温度的变化，电容值也会发生变化，这可能会引起液位测量的误差。为了获得精的结果，必须对温度变化进行补偿。
补偿温度的方法之一是使用虚拟传感器。虚拟传感器的温度、电容变化特性与真实的传感器相同，因此温度对这两种设备的影响力是等效的。在正常运行期间，虚拟传感器的信号变化用于抵消真实传感器因温度而产生的信号变化。
传导性干扰
用于液位测量的传感器和虚拟传感器应放置在远离人体等导体物质的地方。如果传感器位于导体附近，那么很有可能出现错误的测量结果。避免这一问题的方式，是在测量部分和其他导体之间采取合适的缘措施，这样导体就不会增加用于测量液位的传感器的电容。
无论是执行基本的功能(如监测咖啡机液位)，还是提供增值服务(如盛放橙汁的盒子快要空的时候提醒用户)，液位测量都能改善消费者的产品体验。电容传感是稳定而可靠的解决方案。正如本文所述，这项技术十分直观，但要取得精的结果还是有一定的挑战性。同时，设计洗衣机或咖啡机的设计师会将自己的精力放在电器的性能上，而不是液位传感器这种细枝末节上。幸运的是，传感器的功能可以集成在一些微型控制器上，如赛普拉斯的PSoC® 4系列可编程片上系统控制器。开发人员可以利用这项技术轻松地加入电容感应能力，同时把注意力放在食物的低温保鲜或者煮上一杯满意的咖啡等关键功能上。行程、距离、位置、角度、压力的测量是自动化的常见任务。这些任务千差万别，测量原理五花八门。我们将向您展示基于磁致伸缩、磁编码、磁感应和光电技术的各种应用和可行的解决方案。
高度精的磁致伸缩位移测量系统监控注塑机模具板的合模操作。防护等高的外形可减小磨损和延长模具的使用寿命。
利用光电测量设备可定生产线物料流中目标的小和位置。待测量对象的表面特性和颜色都不会影响测量质量。
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