Le fonctionnement et la technologie des détecteurs de distance optiques
Le fonctionnement et la technologie des détecteurs de distance optiques
How does a laser distance sensor work?
La mesure de la distance est basée sur le principe de la triangulation. Le rayon laser atteint l’objet sous la forme d’un petit point. L’impact du rayon laser sur l’objet est matérialisé sous la forme d’un petit point. Le récepteur du détecteur (ligne de photodiodes) détecte la position de ce point. En fonction de la distance, l’angle d’incidence varie et également la position du point laser sur le récepteur. La ligne de photodiodes est analysée par microcontrôleur intégré. Selon la répartition de la lumière sur la ligne de photodiodes, le contrôleur est en mesure de calculer la valeur de l’angle d’incidence et, en se référant à cette valeur, de déterminer la distance par rapport à l’objet. Cette distance est alors transférée soit vers un port de communication série soit transformée en un courant de sortie proportionnel à la distance. Le microcontrôleur garantit une linéarité et une précision de mesure de haute qualité. La combinaison d’une ligne de photodiodes et d’un microcontrôleur rend possible l’élimination de réflexions parasites assurant ainsi la mise à disposition de données fiables même en présence de surfaces critiques. Le détecteur s’adapte aux différentes couleurs par modification de sa sensibilité ce qui le rend indépendant en ce qui concerne la couleur des objets. Une sortie digitale est activée soit parce qu’il ne se trouve aucun objet situé à l’intérieur de la plage de mesure soit parce que la lumière reçue par le récepteur est insuffisante pour pouvoir détecter un objet de façon correcte, par exemple, à cause d’un détecteur encrassé. La résolution possible et la précision varient avec la distance. La même distance Δd qui, à proximité du détecteur, occasionne une variation importante de l’angle 1 provoque une beaucoup plus petite variation de l’angle 2 lorsqu’on s’éloigne du détecteur (voir dessin). Ce comportement non linéaire est corrigé par le microcontrôleur de sorte que le signal de sortie reste proportionnel à la distance.
La mesure de la distance est basée sur le principe de la triangulation. Le rayon laser atteint l’objet sous la forme d’un petit point. L’impact du rayon laser sur l’objet est matérialisé sous la forme d’un petit point. Le récepteur du détecteur (ligne de photodiodes) détecte la position de ce point. En fonction de la distance, l’angle d’incidence varie et également la position du point laser sur le récepteur. La ligne de photodiodes est analysée par microcontrôleur intégré. Selon la répartition de la lumière sur la ligne de photodiodes, le contrôleur est en mesure de calculer la valeur de l’angle d’incidence et, en se référant à cette valeur, de déterminer la distance par rapport à l’objet. Cette distance est alors transférée soit vers un port de communication série soit transformée en un courant de sortie proportionnel à la distance. Le microcontrôleur garantit une linéarité et une précision de mesure de haute qualité. La combinaison d’une ligne de photodiodes et d’un microcontrôleur rend possible l’élimination de réflexions parasites assurant ainsi la mise à disposition de données fiables même en présence de surfaces critiques. Le détecteur s’adapte aux différentes couleurs par modification de sa sensibilité ce qui le rend indépendant en ce qui concerne la couleur des objets. Une sortie digitale est activée soit parce qu’il ne se trouve aucun objet situé à l’intérieur de la plage de mesure soit parce que la lumière reçue par le récepteur est insuffisante pour pouvoir détecter un objet de façon correcte, par exemple, à cause d’un détecteur encrassé. La résolution possible et la précision varient avec la distance. La même distance Δd qui, à proximité du détecteur, occasionne une variation importante de l’angle 1 provoque une beaucoup plus petite variation de l’angle 2 lorsqu’on s’éloigne du détecteur (voir dessin). Ce comportement non linéaire est corrigé par le microcontrôleur de sorte que le signal de sortie reste proportionnel à la distance.
Au cours d’une mesure de distance, le capteur est immédiatement opérationnel et indique la distance du capteur par rapport à l’objet. La valeur mesurée peut, par exemple, être utilisée pour le positionnement précis d’objets ou pour le réglage d’une installation. Une sortie numérique peut être paramétrée en option.
S’il faut, par exemple, vérifier que des objets respectent bien des tolérances dimensionnelles, l’apprentissage d’une référence permet de mesurer directement la tolérance, et ainsi de déterminer directement l’écart avec la mesure de consigne. Dans ce cas, une sortie numérique peut aussi être paramétrée en option.
Formes de faisceau
Outre les différentes tailles et portées, la forme du faisceau joue en particulier un rôle important. Grâce à un perfectionnement constant, Baumer propose désormais, avec le nouveau principe de mesure « multi-spot » trois formes de faisceau différentes dans sa gamme :
Des algorithmes performants intégrés dans le capteur rendent les capteurs de distance laser très sensibles aux sources lumineuses parasites. Cela garantit un fonctionnement solide garantissant la sécurité des processus.
Les capteurs de distance optiques de Baumer s’adaptent automatiquement aux différentes couleurs des objets et luminosités, et ce par la variation de l’intensité d’émission et l’optimisation de la durée d’exposition. Ceci les rend indépendants à la réflexivité d’un objet. Il devient même possible de réaliser des mesures sur des objets d’une réflexivité jusqu’à 2 %.
Les mesures de plusieurs capteurs peuvent être synchronisées par l’entrée Synch-In. Pour des mesures d’épaisseur, deux capteurs en mode synchrone peuvent être déclenchés simultanément via l’entrée Sync. Par contre, en mode asynchrone, plusieurs capteurs se gênant mutuellement dans une application sont commandés consécutivement.
L'activation du filtrage peut réduire le bruit et par là même augmenter la résolution. Un filtre sera aussi utilisé pour empêcher des erreurs de mesure. La sortie n’est modifiée qu’au terme d’un nombre défini de valeurs mesurées. Ce filtre n’influe pas sur la fréquence de mesure, mais bien sur le temps de réponse. La fonction de filtre peut être paramétrée en sélectionnant des modes de précision prédéfinis.
L’utilisateur peut adapter la plage de mesure jusque dans ses limites maximales, avec la touche d’apprentissage Teach, par le biais de la ligne Teach ou via l’afficheur. La sortie analogique a sa course complète dans cette plage d’apprentissage et ainsi une précision de mesure plus élevée. Le réglage usine correspond à la plage de mesure maximale.
Une sortie de commutation doit commuter dès qu’une valeur de mesure est supérieure ou inférieure à une valeur limite définie. Pour un signal de commutation fiable, l’hystérésis (différence du point de commutation et du point de retour) peut être paramétrée en millimètres de façon absolue. Un fonctionnement sûr de l’installation sera garanti, indépendamment de la position de l’objet dans le champ de mesure.
Time-of-Flight / La méthode de mesure de la durée
With the time-of-flight measurement method distances are measured indirectly by measuring the time required by a signal to travel the length of the range to be covered. This translates into the real world as follows: a sender unit is emitting a burst signal which, when reflected by an object, is picked up by the sensor's receiver. The sensor's electronics evaluates the time elapsed and/or the phase-shift encountered which is then converted into distance information. By applying the run time technology objects can be detected precisely and reliably even at long distances.
Reconnaissance d’objets fiable même en cas d’objets très sombres, réfléchissants, brillants ou de forme irrégulière, indépendamment de l’angle de montage
Large zone de détection jusqu’à 2,6 m grâce à la mesure de la vitesse de propagation de la lumière
Intégration facile et paramétrage rapide via l’interface IO-Link standardisée
