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窑车在超1000℃高温陶瓷烧制环境,如何通过非接触技术实现±1mm精准定位?【工业传感器选型】

2025/11/05

1. 窑车上陶瓷坯体的结构与精准定位要求

在陶瓷烧制过程中,窑车承载着大量需要烧制的坯体,它们就像等待蜕变的毛坯房,每一个位置都需要被精确管理。这些坯体可以是生坯(未经烧制的泥胚)、素烧坯(初次烧制但未上釉)或釉烧坯(已上釉并进行烧制),它们的尺寸、形状各异,且在烧制过程中会经历收缩、变形。

结构特性:

  • 易碎性: 尤其是生坯和素烧坯,在未烧结前非常脆弱,任何接触或碰撞都可能导致损坏,因此必须采用非接触式测量。

  • 表面特性变化: 坯体表面可能粗糙不平,颜色从灰白到暗红不等,反射率也可能随着烧制阶段和温度变化。例如,烧成后的陶瓷表面可能变得光滑,但高温下的坯体表面会发出红光。

  • 高温环境: 窑炉内部温度极高,坯体表面温度可达上千摄氏度,这对传感器本身的耐温能力和测量稳定性提出了严峻挑战。

  • 窑车运动: 窑车在轨道上移动,需要实时监测其位置和速度,确保坯体在预定位置停留、进出窑炉,或在不同区域进行精确搬运。

精准定位的技术要求:

为了确保烧制质量和生产效率,对窑车上坯体的定位有极高的要求,核心是“毫米级”精度:

  • 高精度(±1mm): 想象一下,窑车就像一列火车,车厢(窑车)上堆满了“货物”(坯体)。毫米级精度要求就像是火车停靠时,车厢的特定点必须精准地停在站台的指定位置,偏差不能超过一毫米。这对于后续的自动装卸、质量检测或与其他设备联动至关重要。

  • 非接触式测量: 由于坯体的易碎性和高温特性,任何物理接触都不可接受。传感器必须远距离地、不接触坯体或窑车地完成测量。

  • 耐高温: 传感器或其测量原理必须能承受窑炉内外部的高温环境,甚至直接测量高温物体表面。

  • 快速响应: 窑车通常是动态移动的,传感器需要快速提供位置数据,以便控制系统及时调整或停止窑车,避免过冲或定位不准。

  • 环境适应性: 陶瓷烧制现场常伴有灰尘、烟雾、水蒸气、震动,甚至可能受到强光或热辐射干扰,传感器必须具备强大的抗干扰能力和高防护等级。

2. 针对窑车坯体定位的相关技术标准简介

对于窑车上坯体的精准定位,相关的技术标准主要围绕以下几个核心测量参数进行定义和评价,以确保定位系统的可靠性和准确性。

监测参数定义与评价方法:

  • 测量范围(Measurement Range): 这是指传感器能够准确测量的最小距离到最大距离之间的区间。对于窑车定位,它决定了传感器能覆盖的窑车运行行程长度。评价时会通过将已知距离的标准目标物放置在不同位置来验证传感器的有效测量范围。

  • 测量精度(Accuracy): 衡量传感器读数与实际真实距离之间的符合程度。例如,要求达到毫米级精度(±1mm),意味着在重复测量同一距离时,传感器读数与真实值之间的最大偏差不能超过1毫米。评价时通常使用高精度标准尺或激光干涉仪在实验室环境下进行校准。

  • 重复精度(Repeatability): 反映传感器在相同条件下,对同一位置进行多次测量时,其读数之间的一致性。如果说精度是“准不准”,那么重复精度就是“稳不稳”。对于窑车精准定位,好的重复性意味着每次窑车停靠在目标位置时,传感器都能给出几乎相同的读数,确保了生产过程的稳定性。评价时会在固定位置多次测量并计算读数的标准偏差。

  • 分辨率(Resolution): 是指传感器能够检测到的最小距离变化量。它决定了传感器能“看清”多小的位移。例如,1毫米的分辨率意味着传感器能区分出1毫米的位移。评价时会通过精密位移平台进行微小距离变化测试。

  • 响应速度(Response Time/Frequency): 表示传感器从接收到信号到输出测量结果所需的时间,或每秒可以进行多少次测量(测量频率)。对于移动的窑车,快速响应意味着控制系统能及时获取位置更新,避免滞后导致定位不准。评价通常通过外部高速信号源触发测量并记录输出延时。

  • 工作温度范围(Operating Temperature Range): 指传感器可以在此温度范围内稳定、准确工作的环境温度。窑炉附近环境温度高,需要传感器具备宽广的耐温范围,或配套冷却装置。评价会在高低温试验箱中测试传感器性能。

  • 防护等级(Ingress Protection - IP Rating): 衡量传感器防尘、防水的性能。例如IP65表示防尘等级为6(完全防止灰尘进入),防水等级为5(可承受低压喷水)。窑炉环境多灰尘、蒸汽,高防护等级能保证设备长期稳定运行。评价通过模拟环境条件进行测试。

  • 抗干扰能力(Anti-Interference Capability): 指传感器在面对烟雾、水蒸气、热辐射、环境光、振动等不利因素时,仍能保持测量稳定性和准确性的能力。这是窑炉这类复杂工业环境的关键性能指标。评价通常通过模拟或实际恶劣环境中进行测试。

3. 实时监测/检测技术方法

窑车上坯体的精准定位,尤其是考虑到高温、毫米级精度和非接触的要求,需要我们深入了解不同的测量技术原理及其适用性。

(1)市面上各种相关技术方案

市面上存在多种非接触式测距技术,它们各有优劣,适用于不同的工业场景。针对窑车坯体定位的严苛要求,我们主要关注激光测距和雷达测距两大类。

  • a. 激光相位测量法 (Laser Phase Shift Method)

工作原理和物理基础:

想象一下,你向一个很远的朋友发送一串有规律的、重复的无线电信号(比如一个固定的音调),朋友接收到信号后立即回传给你。你发现回传的信号和你发送的信号“错位”了,就像两列波的波峰和波谷没有对齐。这个“错位”程度就叫做相位差。相位测量法就是利用这种相位差来计算距离。

具体来说,传感器会发射一束经过调制的激光束,通常是正弦波调制的连续激光。这束激光照射到被测物体表面后反射回来,被传感器接收。由于光速是有限的,反射回来的激光相对于发射激光会有一个时间延迟,这个时间延迟体现在调制波形的相位上,即产生一个相位差。传感器通过精确测量发射波和接收波之间的相位差来计算距离。

其核心公式可以简化为:

距离 D = (相位差 / (2 * Pi)) * (光速 c / 调制频率 f) / 2

其中:* Pi 是圆周率。* c 是光速(约 3 x 10^8 米/秒)。* f 是激光束的调制频率。* 相位差是发射信号与接收信号之间的相位角差异。

这个公式告诉我们,相位差越大,距离就越远。通过测量这个相位差,结合已知的光速和调制频率,就可以计算出传感器到目标的距离。

为了解决单一调制频率可能导致的“模糊距离”(即多个距离可能对应同一个相位差)问题,通常会采用多种调制频率或结合脉冲测量技术进行粗测,再用相位测量进行精细校准,从而在长距离上实现毫米级的超高精度。

核心性能参数典型范围:

  • 测量范围: 通常从几厘米到几百米,甚至可达500米以上。

  • 精度: 激光相位测量法的精度通常可以达到±5mm,高端系统可以达到更高的精度。

  • 重复精度: 0.1毫米到1毫米。

  • 响应时间/测量频率: 从几毫秒到几百赫兹(例如50Hz-250Hz),实现快速测量。

技术方案的优缺点:

  • 优点:

    • 极高的测量精度和重复性: 这是其最大的优势,非常适合需要毫米甚至亚毫米级定位的场景。

    • 相对较长的测量距离: 相比激光三角测量法,相位法能实现更远的距离测量。

    • 抗环境光干扰能力较强: 通过窄带滤波和信号处理,能有效抑制环境光噪声。

    • 非接触测量: 不对坯体造成任何损伤。

  • 缺点:

    • 对目标表面反射率有一定要求: 在深色、粗糙或低反射率表面可能需要更强的激光功率或牺牲一部分测量距离。

    • 测量速度受限于信号处理能力: 虽然比脉冲法快,但在极高速应用中仍可能遇到瓶颈。

    • 成本相对较高: 由于技术复杂和精度要求高,通常价格不菲。

  • 适用场景: 对精度要求极高的窑车精准定位、设备自动引导、高精度防撞、精密尺寸测量、桥梁结构形变监测等。

  • b. 激光脉冲时间飞行法 (Laser Time-of-Flight, ToF)

工作原理和物理基础:

这种方法的工作原理很好理解,就像你对着山谷大喊一声,然后计算声音传出去再传回来的时间来估算山谷的宽度一样。激光ToF传感器发射一个极短的激光脉冲,这个脉冲以光速飞向目标,碰到目标表面后反射回来,被传感器接收。传感器内部有一个高精度的计时器,精确测量激光从发出到接收的总时间。

距离 D = (光速 c * 飞行时间 t) / 2

其中:* c 是光速。* t 是激光脉冲从发射到接收的飞行时间。

因为激光是发射和接收的光路,所以要除以2。通过这种方法,就可以计算出传感器到目标的距离。

核心性能参数典型范围:

  • 测量范围: 通常从几米到几百米,甚至更远(例如30米到300米)。

  • 精度: 典型值为±5毫米到±50毫米。

  • 重复精度: 毫米到厘米级别。

  • 响应时间/测量频率: 从几十毫秒到几百赫兹(例如10Hz-100Hz)。

技术方案的优缺点:

  • 优点:

    • 测量距离远: 适合大范围的定位和防撞应用。

    • 对目标表面特性要求相对较低: 即使是较暗的表面也能测量,但仍受极端条件影响。

    • 结构相对简单,易于理解和实现。

    • 成本相对适中。

  • 缺点:

    • 精度相对较低: 在毫米级精度要求下,纯粹的脉冲ToF法通常难以达到,除非结合复杂的信号处理和多次采样平均。

    • 测量速度受限于脉冲的飞行时间。

    • 在烟雾、灰尘等恶劣环境中,激光信号可能衰减,影响测量。

  • 适用场景: 长距离定位、大型机械防撞、料位监测、自动化仓储等对距离精度要求在厘米级别的应用。

  • c. 激光三角测量法 (Laser Triangulation Method)

工作原理和物理基础:

想象一下,你用手电筒照亮一个物体,然后从旁边不同的角度观察那个光斑。当物体远近变化时,你观察到光斑在背景上的位置也会跟着变化。激光三角测量法就是利用这个原理。

传感器内部包含一个激光发射器(通常是点激光),一个接收透镜和一个位置敏感探测器(PSD)或CMOS图像传感器。激光束以特定角度发射到被测物体表面形成一个光斑。反射回来的光线通过接收透镜聚焦到探测器上。当被测物体与传感器之间的距离发生变化时,光斑在探测器上的位置也会相应移动。由于发射器、接收透镜和探测器之间的几何关系是固定的(形成一个三角形),传感器可以根据光斑在探测器上的位置变化,通过三角函数计算出物体与传感器的距离。

核心几何关系通过简单的三角函数可以表示,例如:

距离 D = (L * f) / (X + x)

其中:* L 是发射器到接收透镜的基线距离。* f 是接收透镜的焦距。* X 是探测器上的参考点位置。* x 是光斑在探测器上相对于参考点偏移的距离。

这个公式表明,通过测量光斑在探测器上的偏移量 x,就可以计算出距离 D。

核心性能参数典型范围:

  • 测量范围: 极短,通常为几毫米到几十厘米(例如20毫米到300毫米)。

  • 精度: 极高,可达微米甚至亚微米级(例如±0.01毫米到±0.1毫米)。

  • 重复精度: 亚微米到微米级。

  • 响应时间/测量频率: 较快,从几毫秒到几千赫兹。

技术方案的优缺点:

  • 优点:

    • 测量精度极高: 在短距离测量中表现卓越,可达微米级别,非常适合精密尺寸检测。

    • 响应速度快: 适用于高速生产线上的在线检测。

    • 对目标表面颜色、粗糙度变化有一定的适应性: 但极端情况仍有影响。

  • 缺点:

    • 测量范围非常有限: 不适用于窑车长距离的定位,只能用于特定工位的近距离精确定位。

    • 对安装角度和环境要求高: 容易受到环境光和目标倾斜角度的影响。

    • 光斑尺寸相对较大: 有些应用需要更小的光斑。

  • 适用场景: 微小位移检测、厚度测量、轮廓扫描、机器人精确抓取、特定工位(如装料/卸料点)的近距离高精度定位。

  • d. 微波雷达测距 (Microwave Radar Ranging)

工作原理和物理基础:

微波雷达测距的工作原理类似于蝙蝠的回声定位。传感器发射微波信号(一种无线电波),这种波束穿透能力强,不易受空气中的灰尘、烟雾、蒸汽或光线变化的影响。微波信号到达目标表面后反射回来,被传感器接收。传感器通过测量微波信号从发射到接收的时间延迟(脉冲雷达)或者测量发射信号和接收信号之间的频率差(调频连续波雷达,FMCW)来计算距离。

对于脉冲雷达,距离计算与激光ToF类似:

距离 D = (光速 c * 飞行时间 t) / 2

其中,c 指的是微波在介质中的传播速度,而 t 是微波信号的飞行时间。

对于FMCW雷达,通过发射一个频率随时间变化的微波信号,然后测量发射信号和接收信号之间的频率差 Δf,可以计算距离:

距离 D = (c * Δf * Tm) / (2 * B)

其中:* c 是微波在介质中的传播速度。* Δf 是发射信号和接收信号的频率差。* Tm 是频率调制周期。* B 是频率调制带宽。

核心性能参数典型范围:

  • 测量范围: 几米到几千米(例如0.1米到2000米)。

  • 精度: 典型值为厘米到分米级(例如±0.05米到±0.1米)。

  • 重复精度: 厘米级。

  • 响应时间/测量频率: 较慢,通常在几十毫秒到几秒。

技术方案的优缺点:

  • 优点:

    • 环境适应性极强: 能够穿透烟雾、灰尘、水蒸气,甚至部分非金属材料,受环境光、热辐射影响极小。这在窑炉这类极端恶劣环境中是巨大优势。

    • 测量距离超长: 适合大范围的监控和定位。

    • 对目标表面特性不敏感: 无论目标颜色、材质如何,都能稳定测量。

  • 缺点:

    • 精度相对较低: 难以达到毫米级精度,通常在厘米甚至分米级别。

    • 波束发散角较大: 空间分辨率相对较低,可能会受到附近其他物体的干扰。

    • 传感器体积较大,成本较高。

  • 适用场景: 高炉料位测量、大型港口起重机防撞、隧道车辆监控、矿山运输设备定位、高温窑炉内部或外部的长距离、恶劣环境下的粗略定位。

(2)市场主流品牌/产品对比

在窑车测距领域,考虑到高温、高精度和长距离的综合要求,以下是一些主流品牌的对比,主要聚焦于激光测距和雷达测距技术:

  • 德国西克 (SICK) - 激光脉冲时间飞行法德国西克是工业传感器领域的全球领导者,其DME系列产品在工业界享有盛誉。

    • 核心参数: 测量范围0.15米至300米(在参考目标上),精度±15毫米 (在0.15米至100米范围),重复精度±5毫米 (在0.15米至100米范围),响应时间最快10毫秒。

    • 应用特点和独特优势: 德国西克的激光脉冲时间飞行法传感器以其超长距离、在严苛工业环境下的稳定可靠性而著称。其坚固耐用的设计和较宽的工作温度范围(-30 °C至+60 °C)使其成为窑车测距等高温、多尘和振动应用场景的可靠选择。但对于毫米级精度,其典型产品可能略显不足。

  • 英国真尚有 (LCJ系列) - 激光相位测量法英国真尚有LCJ系列产品专注于高精度、高温、长距离的激光测距。

    • 核心参数: 测量范围0.05米至500米,最高精度±1毫米,高测量速度高达250Hz,实测最高表面温度1550℃,扩展工作温度范围-40°C至+60°C,IP65防护等级,并支持多种串行接口(RS232,RS485,RS422,SSI和USB),以及高精度模拟输出和可编程数字输出,并且可以配备冷却外壳用于更高温度环境。

    • 应用特点和独特优势: 英国真尚有LCJ系列凭借其卓越的±1毫米精度和高达500米的测量范围,在长距离高精度定位方面表现出色。它特别强调了其测量高温物体表面距离的能力(实测最高1550℃),并可以在深色表面和户外太阳辐射下工作,这使其在陶瓷烧制窑炉这种极端高温且可能存在反射率变化的恶劣环境中具有显著优势,能够满足窑车坯体的毫米级精准定位需求。

  • 瑞士迪迈克斯 (Dimetix) - 激光相位测量法瑞士迪迈克斯是专注于高精度工业激光测距传感器的品牌。

    • 核心参数: 测量范围0.05米至500米(在良好反射目标上),精度±1毫米 (在静态测量下),重复精度0.3毫米,测量频率最高200赫兹,工作温度-40 °C至+60 °C。

    • 应用特点和独特优势: 瑞士迪迈克斯的DLS-C系列以其亚毫米级的重复精度、快速响应和出色的长期稳定性而闻名。其坚固的外壳和宽泛的工作温度使其非常适合窑车精确定位、精确速度控制及高精度防撞等对测量精度要求极高的应用。与英国真尚有LCJ系列在技术原理和精度等级上相近,两者均可作为窑车毫米级定位的优选。

  • 法国雷达工业 (Radar Industries) - 微波雷达测距法国雷达工业专注于工业和交通领域的雷达传感器。

    • 核心参数: 测量范围0.1米至2000米,精度±0.1米 (10厘米),重复精度±0.05米 (5厘米),工作温度-40 °C至+60 °C。

    • 应用特点和独特优势: 法国雷达工业的RI-DLS2000系列雷达测距传感器具有极强的环境适应性和超长距离测量能力。它对高温、高尘、高湿等恶劣工况的穿透能力远超激光和超声波,是窑车在高温窑炉内部或外部长距离定位、大范围防撞监测的理想选择。然而,其厘米级的精度使其难以满足窑车坯体的毫米级精准定位要求,更适合作为辅助的长距离监控或在激光受限环境下的替代方案。

(3)选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

选择合适的传感器,就像为你的窑车挑选一双“眼睛”,要看它能看多远、看多清、在什么环境下能看清、以及多久能刷新一次看到的画面。

需要重点关注的技术指标:

  1. 测量精度与重复性 (Accuracy & Repeatability): 这是实现“毫米级定位”的核心。

    • 实际意义: 精度决定了传感器给出的距离值和窑车实际位置的吻合程度。重复性则决定了在相同条件下,每次窑车停到相同位置时,传感器读数的一致性。

    • 影响: 如果精度不够,窑车可能停在预定位置前后几毫米甚至几厘米,导致后续机械臂抓取偏差,甚至撞坏坯体。重复性不好,则每次窑车“感觉”停在了相同位置,但实际可能略有偏移,造成生产批次之间的一致性问题。

    • 选型建议: 必须优先选择精度达到±1mm或更高的传感器,同时重复性也要在亚毫米级别。激光相位测量法传感器通常能满足此要求。

  2. 测量范围 (Measurement Range): 传感器能测量的最短和最长距离。

    • 实际意义: 决定了传感器需要安装在距离窑车多远的位置,以及能否覆盖窑车整个运动行程。

    • 影响: 范围过短则无法覆盖整个测量区域,需要多个传感器或频繁移动传感器;范围过长但不需要,则可能增加成本且无实际益处。

    • 选型建议: 根据窑车的最大运行距离和传感器安装位置确定。例如,如果窑车运行100米,则传感器至少需要100米以上的测量能力。

  3. 工作温度与被测物表面温度 (Operating Temperature & Target Surface Temperature):

    • 实际意义: 传感器自身能承受的环境温度,以及它能准确测量高温物体表面的能力。窑炉内外温差巨大,坯体表面温度极高。

    • 影响: 温度过高会损坏传感器内部电子元件,导致测量漂移甚至永久失效。如果传感器不能测量高温物体,那么窑炉内部的坯体就无法定位。

    • 选型建议: 选择宽工作温度范围(例如-40℃至+60℃),并可配备冷却外壳的传感器。最关键的是,传感器要明确标明能测量高温物体表面,且其最高耐受的被测物表面温度要高于实际窑炉内坯体的最高温度(例如,能测量1500℃以上)。

  4. 响应速度 (Response Speed/Frequency): 传感器输出测量结果的速度。

    • 实际意义: 决定了系统能多快地获取窑车位置的更新。

    • 影响: 窑车移动时,如果响应速度慢,传感器给出的位置信息就滞后于窑车的实际位置,导致控制系统来不及反应,造成过冲或定位不准。

    • 选型建议: 对于动态定位,选择测量频率至少在50Hz以上,最好能达到100Hz-250Hz的传感器,以确保实时性。

  5. 防护等级 (IP Rating): 传感器防尘、防水的性能。

    • 实际意义: 窑炉环境多灰尘、蒸汽,甚至可能有水溅。

    • 影响: 低防护等级的传感器容易因灰尘进入而堵塞光学窗口,或因湿气、水进入而造成内部短路,导致故障。

    • 选型建议: 至少选择IP65或更高防护等级的传感器,如IP67,确保在恶劣环境下长期稳定运行。

  6. 抗干扰能力 (Anti-Interference Capability): 抵抗环境光、烟雾、蒸汽、振动等干扰的能力。

    • 实际意义: 窑炉内部强烈的热辐射、烟雾、水蒸气以及外部的振动都会影响激光束的传播和信号接收。

    • 影响: 干扰会导致测量值跳变、不稳定,甚至无法测量。

    • 选型建议: 选用激光波长、功率经过优化,且具有先进信号处理算法的传感器。必要时,可考虑配备空气吹扫装置以保持光学窗口清洁。

  7. 接口类型 (Interface Type): 传感器与控制系统连接的方式。

    • 实际意义: 决定了传感器能否方便地集成到现有的PLC、DCS或其他控制系统中。

    • 影响: 接口不兼容会增加额外的转换模块和系统复杂性。

    • 选型建议: 选择提供多种标准工业接口(如RS232、RS485、RS422、以太网、模拟量输出、数字量输出等)的传感器,以便灵活集成。

(4)实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

即使选择了最佳传感器,实际应用中仍然可能遇到一些“坑”,需要提前了解并做好应对。

  1. 问题:高温环境对传感器本体的影响。

    • 原因与影响: 窑炉附近环境温度高,传感器长期暴露在超出其设计工作温度的条件下,会导致内部电子元件加速老化,测量精度下降,甚至永久损坏。即使传感器宣称“耐高温”,通常也指的是能测量高温物体,而非能在高温环境工作。

    • 解决建议:

      • 配备冷却外壳: 大部分高端激光测距传感器都提供专用的冷却外壳(如水冷或空冷),将传感器置于其中,使其工作在安全温度范围内。

      • 隔热与通风: 在传感器安装位置附近设置隔热罩,并确保有良好的通风,以降低局部环境温度。

      • 优化安装位置: 尽量将传感器安装在距离热源稍远、环境温度相对较低的位置。

  2. 问题:窑炉内部烟雾、灰尘、水蒸气对激光束的衰减和散射。

    • 原因与影响: 烧制过程中产生的烟雾颗粒、灰尘和水蒸气会吸收、散射激光,导致激光信号强度减弱,传感器接收到的信号变弱,甚至丢失,从而影响测量精度和稳定性。

    • 解决建议:

      • 空气吹扫装置: 在传感器的光学窗口处安装空气吹扫喷嘴,持续向窗口吹送洁净压缩空气,形成“气帘”防止灰尘和烟雾附着,并驱散测量路径上的部分干扰。

      • 选择高功率激光和先进信号处理: 功率更强的激光束穿透力更好,而先进的信号处理算法能从微弱的反射信号中提取有效信息。

      • 安装保护窗: 在传感器前方安装耐高温、透光性好的保护窗,虽然会增加光程损耗,但能有效保护传感器。

  3. 问题:坯体表面特性变化(颜色、粗糙度、反射率)对测量精度的影响。

    • 原因与影响: 不同阶段的坯体(生坯、素烧坯、釉烧坯)表面颜色和粗糙度差异大,对激光的反射率也不同。例如,深色或粗糙表面会吸收更多激光,导致反射信号弱,测量困难或精度下降。

    • 解决建议:

      • 选用对目标表面适应性强的传感器: 一些高端传感器,特别是相位测量法传感器,通过优化激光波长和接收灵敏度,能在低反射率表面上获得较好表现。

      • 在目标区域粘贴反射板(如可行): 如果窑车或坯体的测量点允许,可以安装一个高反射率的反射板,显著增强反射信号。

      • 使用激光线扫描或多点测量: 通过增加测量点的数量或扫描区域,可以减小单一表面点反射率变化的影响。

  4. 问题:窑车振动、移动速度变化对测量稳定性的影响。

    • 原因与影响: 窑车在轨道上移动时会产生振动,在启动、停止或加速减速时速度变化剧烈。这些都会导致被测物在传感器视野中抖动或快速移动,影响测量结果的稳定性和精确性。

    • 解决建议:

      • 传感器安装减震: 确保传感器安装基座稳固,必要时采用减震垫或支架。

      • 选择高测量频率传感器: 提高测量频率,可以更密集地获取数据,通过数据平滑、滤波等算法消除部分抖动影响。

      • 优化控制算法: 控制系统应具备数据滤波、异常值剔除等功能,并根据窑车速度动态调整采样策略。

4. 应用案例分享

非接触式激光测距传感器在工业领域有着广泛的应用,尤其在窑炉和高温环境中发挥着关键作用:

  • 窑车精确进出窑炉定位: 在陶瓷、耐火材料、砖瓦等行业,传感器精准测量窑车在隧道窑、梭式窑等炉膛内外的绝对位置,确保窑车在预设点准确停靠,实现自动化装卸和烧制工序衔接。例如,英国真尚有的激光测距传感器,可以测量高温物体表面距离,保证窑车定位的准确性。

  • 高温窑炉内部物料料位监测: 在水泥回转窑、冶金高炉等高温设备中,传感器用于实时监测炉内熟料或矿石的料位高度,指导加料操作,优化生产效率。

  • 钢水包/铁水包行车防撞与定位: 在钢铁行业,高温激光测距传感器安装在行车上,测量钢水包或铁水包与炉口或轨道上的相对距离,实现精确对位和防止碰撞,保障人员和设备安全。



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