La detección de doble hoja es una medida de clasificación
Un sensor ultrasónico de doble hoja sitúa un emisor y un receptor en lados opuestos del trayecto del material. La señal acústica que atraviesa ninguna, una o dos hojas cambia porque cada interfaz aire-material transmite, refleja y atenúa la energía de forma distinta. El controlador clasifica la respuesta recibida como ausencia de hoja, hoja simple, hoja doble o condición no válida.
La salida útil no es una medición genérica de espesor, sino una decisión fiable entre estados de material definidos mientras las hojas avanzan, vibran, se solapan, se arrugan, cambian de lote o incorporan impresión y revestimientos. Un umbral que funciona con una pila de papel puede fallar con película plástica, lámina metálica, cartón ondulado, una etiqueta adhesiva, una hoja húmeda o un lote nuevo. La aplicación debe ajustarse y validarse con muestras representativas.
Por qué los ultrasonidos permiten distinguir capas
El aire y los sólidos presentan impedancias acústicas muy diferentes. Cuando un ultrasonido aéreo encuentra una hoja, solo parte de la energía la atraviesa. Una segunda hoja añade más interfaces y, con frecuencia, una fina capa de aire entre ambas, lo que modifica amplitud, forma de onda, fase o correlación. La ausencia de hoja produce otra respuesta. La separación exacta depende del material, espesor, porosidad, rigidez, revestimiento, textura, frecuencia, ángulo, geometría del sensor y electrónica.
Dos hojas apretadas sin separación de aire pueden ser más difíciles de distinguir que dos hojas sueltas. A la inversa, una hoja simple arrugada puede variar el ángulo y la longitud del trayecto hasta parecer una doble. El sensor mide la condición acústica del apilamiento, no cuenta bordes visibles.
Definir todos los estados de la máquina
| Estado | Ejemplos físicos | Acción requerida | Aspecto de validación |
|---|---|---|---|
| Hoja simple | Material normal dentro del lote y espesor aprobados | Permitir la alimentación o continuar el proceso | Variación por impresión, revestimiento, humedad, ángulo y velocidad |
| Hoja doble | Dos hojas completas, solape parcial, etiqueta con soporte o borde plegado | Detener, rechazar, desviar o alarmar según el riesgo | Tiempo mínimo de solape y menor área doble relevante |
| Hoja ausente | Hueco entre hojas, fallo de recogida o material rasgado | Esperar, alarmar o sincronizar el ciclo siguiente | Hueco previsto frente a una ausencia accidental |
| Señal no válida | Desalineación, suciedad, fallo de cable, sensor bloqueado o material no compatible | Estado de fallo definido, no interpretarlo silenciosamente como hoja simple | Cobertura del diagnóstico y respuesta segura |
Redacte esta tabla antes de elegir el equipo. Algunas máquinas solo requieren distinguir una hoja de dos; otras también deben detectar ausencia y fallos del sensor. La lógica de salida y el programa del PLC deben conservar esas diferencias.
Cualificación del material
Registre nombre, fabricante, grado, intervalo de espesor, gramaje cuando corresponda, composición, porosidad, refuerzo, revestimiento, cobertura de impresión, textura, humedad, temperatura y variación entre lotes. Incluya las condiciones aprobadas más delgadas, gruesas, porosas, impresas, húmedas y rígidas. Una sola probeta nominal no es suficiente.
En productos multicapa, defina qué combinación se considera “simple”. Una etiqueta con su papel soporte puede ser la pieza normal, mientras que dos conjuntos constituyen el fallo. Un laminado puede comportarse como una estructura acústicamente unida. En cartón ondulado, el trayecto cambia con la orientación de la onda y la posición local. Los metales y películas densas pueden atenuar mucho el ultrasonido aéreo, exigir otra configuración o quedar fuera del intervalo útil.
La disposición mecánica controla la señal
Emisor y receptor necesitan una geometría opuesta estable. Utilice la separación, desviación angular y orientación aprobadas para el sensor. Algunos sistemas emplean deliberadamente un ángulo para gestionar el acoplamiento directo o el material; no suponga incidencia normal salvo que lo indique el manual. La hoja debe cruzar la zona sensible sin tocar ninguna cara.
- Monte ambos sensores en una estructura común rígida para que la vibración no altere su relación.
- Permita el ajuste de alineación, pero bloquéelo después de la puesta en marcha.
- Reserve holgura para el máximo aleteo, curvatura, empalme, unión y espesor de la hoja.
- Evite rodillos, guías, chorros, ventosas o bastidores que bloqueen o reflejen el trayecto.
- Ubique el punto donde una doble hoja permanezca el tiempo necesario para que sensor y PLC reaccionen.
- Proteja las caras de polvo, fibras, adhesivo, niebla de tinta, aceite e impactos, manteniendo acceso de servicio.
- Aleje los cables del emisor y receptor de piezas móviles y fuentes de ruido eléctrico.
Seleccionar y conectar el sensor
El sensor ultrasónico de detección de doble hoja BBID-DSS es el formato de Deep Minds Ultrasonic para supervisar capas mediante sensores opuestos. Confirme en su documentación los materiales y ajustes admitidos; la palabra “ultrasónico” por sí sola no demuestra compatibilidad.
Defina alimentación, arranque, tipo y polaridad activa de salida, carga, tiempo de conmutación, entrada de aprendizaje, diagnóstico, conector, cable, tierra y protección ambiental. Determine si el PLC recibe estados separados de simple, doble y ausencia, salidas codificadas o una salida con diagnóstico. Durante el encendido o una señal no válida, la máquina debe entrar en un estado documentado.
El aprendizaje es una calibración controlada
Limpie y alinee el sistema antes del aprendizaje. Use hojas simples aprobadas que cubran la variación normal y estados dobles y ausentes representativos para confirmar la separación. Si el sensor admite aprendizaje dinámico, controle velocidad y trayectoria. Si usa un umbral manual, conserve las distribuciones de respuesta bruta y documente el margen.
- Registre identidad del sensor, firmware o modo, geometría, separación, ángulo, material y ambiente.
- Mida el trayecto vacío y compruebe que la señal sea estable.
- Haga pasar varias hojas simples de distintas posiciones y lotes; capture respuestas mínima y máxima.
- Pruebe hojas dobles con el solape, presión de contacto, orientación y velocidad relevantes.
- Confirme la ausencia de hoja y cualquier diagnóstico de señal no válida.
- Ajuste o ejecute el aprendizaje y repita las muestras sin mover el soporte.
- Guarde la configuración y defina quién puede repetir el aprendizaje y bajo qué control de cambios.
No repita automáticamente el aprendizaje cuando aumenten las falsas alarmas. La deriva puede indicar suciedad, un soporte flojo, material cambiado o interferencia eléctrica. Aprender un estado degradado puede eliminar la separación que protege el proceso.
Respuesta dinámica y temporización del PLC
El clasificador acústico tiene un tiempo de respuesta, y el PLC añade exploración, filtrado de entrada, lógica y retardo del actuador. A velocidad de producción, un solape parcial puede permanecer muy poco tiempo en el haz. Calcule el tiempo disponible a partir de la velocidad y de la longitud mínima de doble hoja relevante. Verifique la cadena completa mediante vídeo sincronizado u otra referencia temporal adecuada.
Coloque el sensor con suficiente antelación para detener o rechazar, considerando transporte y distancia de parada, pero no tan lejos como para que las hojas se separen antes del punto de acción. Defina persistencia y antirrebote sin suprimir el evento requerido más corto. Si un borde cruza naturalmente el haz, habilite la decisión mediante la posición de máquina en lugar de interpretar cada borde como ausencia.
Matriz de validación
| Factor | Niveles de ensayo | Riesgo cubierto |
|---|---|---|
| Material | Lotes, límites de espesor, colores, impresión, revestimiento, humedad y temperatura | Variación acústica dentro de la producción aprobada |
| Estado de capas | Ausente, simple, doble completa, solape parcial, pliegue, empalme, etiqueta o costura | Límite entre característica normal y fallo |
| Movimiento | Velocidad mínima, normal y máxima, arranque-parada, aceleración, aleteo y desviación | Tiempo insuficiente y variación angular |
| Mecánica | Tolerancia de montaje, vibración, límites de holgura y montajes repetidos | Alineación y repetibilidad |
| Entorno | Polvo, contaminación, temperatura, alimentación y ensayos electromagnéticos requeridos | Deriva, clasificación falsa y fallos |
| Cadena de control | Ciclo del PLC, filtros, comunicación, retardo del actuador e inyección de fallos | Salida correcta del sensor pero acción tardía o insegura |
Use suficientes repeticiones para estimar falsos aceptados y falsos rechazos en el proceso definido, incluidos casos poco frecuentes. Separe muestras de desarrollo y confirmación. Una demostración con unas pocas hojas introducidas a mano sirve para estudiar viabilidad, no para liberar producción.
Diagnóstico basado en evidencias
| Síntoma | Comprobaciones | Acción controlada |
|---|---|---|
| Rechazo intermitente de hojas simples | Aleteo, ángulo, impresión, revestimiento, suciedad, vibración y alimentación | Registrar el diagnóstico bruto con posición de máquina y lote |
| Pasan hojas dobles | Duración del solape, contacto entre hojas, margen de aprendizaje y filtrado PLC | Reproducir la doble mínima relevante a velocidad de producción |
| No hay estado estable | Alineación, separación, cable, cara bloqueada o material incompatible | Verificar el trayecto vacío y después una referencia conocida, cambiando una sola variable |
| Funciona parado y falla en movimiento | Respuesta, aleteo, vibración, ruido eléctrico y habilitación | Sincronizar diagnóstico, codificador y referencia rápida |
La guía de ensayo de transductores ultrasónicos ayuda a separar la respuesta del componente de los efectos del útil y la electrónica durante una investigación controlada.
Mantenimiento y control de cambios
- Inspeccione limpieza de las caras, par del soporte, marcas de alineación, cables y protecciones.
- Use un juego cualificado de referencias simple, doble y ausente para comprobaciones periódicas.
- Registre valores de diagnóstico para detectar deriva antes de que falle la clasificación.
- Controle el acceso al aprendizaje y haga copia de la configuración.
- Recalifique después de cambios de material, proveedor, revestimiento, velocidad, guía, sensor, firmware, filtro PLC o actuador.
- Documente las anulaciones y evite producir indefinidamente con el detector desactivado.
Preguntas frecuentes
¿Puede el sensor medir el espesor de la hoja?
Los sistemas de doble hoja suelen clasificar estados acústicos y no proporcionan un espesor trazable. La respuesta depende del material y de sus interfaces, no solo del espesor.
¿Puede un ajuste detectar papel y película plástica?
Solo si la validación demuestra separación suficiente en ambos intervalos. Una transmisión acústica distinta suele requerir ajustes, recetas o una disposición del sensor diferentes.
¿Por qué cuesta detectar dos hojas muy apretadas?
El aire y las interfaces entre capas suelen crear contraste. El contacto estrecho o la unión adhesiva hacen que el conjunto se comporte de otra forma y deben representarse en los ensayos.
¿Cuándo debe repetirse el aprendizaje?
Solo bajo condiciones controladas tras un cambio cualificado de material o ajuste autorizado, o cuando la evidencia confirme que la configuración ya no es válida. Limpie e inspeccione antes.
Referencias y revisión de la aplicación
Como información técnica adicional, consulte la guía de Pepperl+Fuchs sobre detección ultrasónica de materiales dobles y la descripción de microsonic sobre detección de capas. Sus ajustes y prestaciones corresponden a sus productos; son referencias del principio, no especificaciones del BBID-DSS.