Capteurs de distance laser

Le capteur émet un faisceau laser vers l'objet à mesurer. Une partie de cette lumière est renvoyée au récepteur de l'appareil, et en analysant le signal reçu, le capteur calcule la distance.

La méthode de calcul dépend de la technologie de mesure. Dans les capteurs industriels, on utilise principalement les méthodes suivantes : triangulation, temps de vol et comparaison ou déphasage.

triangulation laser

Dans un capteur à triangulation, le faisceau est projeté sur la surface et la lumière réfléchie atteint un détecteur optique selon un angle variable en fonction de la distance. La position de l'objet est déterminée à partir de cette géométrie.

C'est une technologie particulièrement bien adaptée à courtes distances et mesures de haute précision, comme le contrôle dimensionnel, l'épaisseur, la déformation, le profilage et les petits déplacements.

Temps de vol (ToF)

Les systèmes Temps de vol ou ToF Ils déterminent la distance en fonction du temps que met la lumière pour parcourir la distance entre le capteur et l'objet, puis revenir.

Elles permettent de travailler à des distances supérieures à la normale en triangulation et sont largement utilisées dans l'automatisation, le positionnement et la détection d'objets.

Comparaison ou déphasage

Cette technologie repose sur la modulation de la lumière laser, et le capteur compare la phase du signal émis avec celle du signal renvoyé par la cible. La distance est ensuite calculée à partir de cette différence.

C'est particulièrement intéressant lorsqu'il faut combiner Précision millimétrique avec des portées de plusieurs mètres ou de plusieurs dizaines de mètres.

La précision requise dépend de l'application. Pour détecter la position approximative d'une structure, une erreur de quelques millimètres peut être acceptable, tandis que le contrôle dimensionnel peut exiger une précision de l'ordre du dixième ou du centième de millimètre.

Il est important de ne pas confondre précision, résolution et répétabilité.

• Précision: différence entre la valeur mesurée et la distance réelle.
• Résolution: variation de distance minimale que le système peut représenter.
• Répétabilité : Capacité du capteur à fournir des résultats similaires lors de mesures répétées de la même position.

Dans les applications de positionnement industriel, une bonne répétabilité peut être aussi importante qu'une précision absolue.

Oui. La quantité et la qualité de la lumière renvoyée au capteur dépendent de la surface mesurée. Un objet blanc mat, une pièce métallique brillante et une surface noire peuvent produire des signaux optiques très différents.

Le surfaces sombres Elles absorbent davantage de lumière et peuvent réduire la portée. Les surfaces très brillantes ou spéculaires peuvent réfléchir le faisceau dans une direction différente de celle du récepteur. La rugosité de la surface, l'angle d'incidence et la taille de l'objet ont également une incidence.

C’est pourquoi, lors du choix d’un télémètre laser, il est conseillé de connaître non seulement la distance, mais aussi Quel matériau sera mesuré, sa couleur, son état de surface et son éventuelle inclinaison par rapport au capteur ?.

Oui. De nombreux capteurs laser industriels sont conçus pour mesurer directement sur la surface naturelle de l'objet et ne nécessitent pas de réflecteur.

La portée disponible dépendra de la technologie utilisée, de la puissance et de la sensibilité optique de l'équipement, et surtout des caractéristiques de la surface.

On utilise des réflecteurs ou des feuilles réfléchissantes lorsqu'il est nécessaire d'augmenter l'intensité du signal de retour, d'améliorer la stabilité de la mesure ou de travailler à des distances supérieures à celles possibles sur une surface naturelle.

Lorsque l'objet est en mouvement, connaître la précision du capteur ne suffit pas. Il est également nécessaire de vérifier le fréquence de mesure, temps de réponse et taux de mise à jour de la sortie.

Un capteur mesurant 10 fois par seconde peut suffire à contrôler lentement un niveau, mais peut s'avérer insuffisant pour suivre une pièce se déplaçant rapidement, une grue, un chariot en mouvement ou un processus dynamique.

Il est également important de faire la distinction entre les fréquence de mesure interne et la fréquence à laquelle l'équipement peut transmettre de nouvelles données à l'automate programmable ou au système d'acquisition.

Un capteur de distance laser industriel doit être correctement intégré au système de commande. Selon le fabricant et le modèle, différentes sorties et interfaces peuvent être disponibles.

• 0-10 V
• 0/4-20 mA
• RS-232
• RS-422
• RS-485
• SSI
• IO-Link
• Entrées et sorties numériques
• PROFINET
• EtherNet/IP
• EtherCAT

Le choix dépend de l'automate programmable, de la distance entre le capteur et le système de contrôle, de la vitesse d'acquisition requise et de la nécessité de transmettre uniquement la distance ou également les paramètres de diagnostic et de configuration.

La mesure de distance par laser est utilisée lorsqu'il est nécessaire de connaître une position ou une distance sans établir de contact mécanique avec l'objet.

Positionnement des machines

Il permet de déterminer la position des chariots, essieux, plateformes, mécanismes mobiles et autres éléments de machines sans utiliser de câbles, de roues de mesure ou d'éléments de contact mécanique.

Automatisation et logistique

Les capteurs laser sont utilisés pour le positionnement dans les entrepôts automatisés, les systèmes AS/RS, les ponts roulants, les convoyeurs et les équipements mobiles.

Mesure de niveau

En mesurant la distance jusqu'à la surface d'un matériau, il est possible de déterminer la hauteur disponible ou le niveau existant dans certains réservoirs, silos et procédés industriels.

Ponts roulants et portiques

La mesure sans contact permet de déterminer en continu la position du pont ou du chariot et d'utiliser cette valeur au sein du système d'automatisation.

Industrie métallurgique et sidérurgique

Les capteurs optiques peuvent mesurer la position, la longueur ou le niveau sans entrer en contact avec des surfaces chaudes, des pièces mobiles ou des matériaux qui rendent les capteurs mécaniques difficiles à utiliser.

Contrôle dimensionnel

Selon la technologie et la précision requises, la mesure laser peut être utilisée pour vérifier les dimensions, les épaisseurs, la position des pièces, la séparation entre les composants et les déplacements.

Travaux de génie civil et surveillance

Ils peuvent également être utilisés pour surveiller les déplacements et les mouvements dans les structures, les ponts, les piliers, les tunnels et autres infrastructures lorsqu'il est possible d'effectuer la mesure sans contact.

Non. Bien qu'elles puissent utiliser une source de lumière laser, elles remplissent des fonctions différentes.

UN capteur photoélectrique laser Il est généralement utilisé pour détecter la présence ou l'absence d'un objet et fournit un signal de commutation.

UN capteur de distance laser Elle fournit une valeur de distance mesurée, par exemple 1 253 mm, 8,42 m ou 24,7 m, qui peut être utilisée par un automate programmable, un contrôleur ou un système d'acquisition.

UN LiDAR Il effectue généralement plusieurs mesures et peut explorer différentes directions pour détecter des objets, obtenir des profils ou générer des cartes bidimensionnelles ou tridimensionnelles.

Si l'objectif est de connaître précisément la distance entre un point fixe et une cible spécifique, on utilise généralement un capteur de distance laser ponctuel.

Dans notre gamme de capteurs laser industriels, GUEMISA travaille avec Dimétix AG, Fabricant suisse spécialisé dans la mesure de distance laser de précision pour l'automatisation, l'industrie et les infrastructures.

La série D propose différentes versions pour adapter l'équipement à la précision, à la vitesse et à la portée requises pour chaque application. Des modèles sont disponibles pour des mesures à partir d'environ 0,05 m et travailler directement sur des surfaces naturelles jusqu'à environ 50 ou 100 m, en fonction du modèle et de la réflectivité de la cible.

Dans certaines versions, la précision peut atteindre ±1 mm et des fréquences de mesure allant jusqu'à 250 Hz. Il existe également des modèles conçus pour étendre considérablement la portée grâce à l'utilisation de lentilles réfléchissantes.

Selon la version, elles peuvent avoir des interfaces telles que : RS-232, RS-422, RS-485, SSI, sortie analogique 0/4-20 mA, entrées et sorties numériques, en plus des options d'intégration avec les réseaux Ethernet industriels.

Nous avons une page spécifique dédiée à Dimétix Vous pouvez consulter ici leurs modèles, accessoires et applications. Dans cette catégorie, vous pouvez comparer différents télémètres laser et choisir celui qui correspond le mieux à vos besoins.

De quel capteur laser ai-je besoin pour mesurer 1 mètre ?

Cela dépend principalement de la précision requise. Pour les courtes distances et une très haute précision, on utilise généralement la triangulation. Si l'on souhaite une précision millimétrique, une robustesse industrielle et la possibilité d'utiliser le même capteur sur une distance de plusieurs mètres, d'autres technologies de mesure de distance peuvent être employées.

Quel capteur de distance laser convient pour une portée de 10 ou 20 mètres ?

À ces distances, diverses solutions industrielles existent. Pour choisir le modèle approprié, il faut connaître la précision requise, le matériau et la couleur de la cible, si l'objet est en mouvement, et la sortie nécessaire pour l'automate programmable ou le système de contrôle.

Est-il possible de mesurer à 50 mètres sans réflecteur ?

Oui, il existe des capteurs capables de fonctionner sur des surfaces naturelles à ces distances. La portée réelle peut varier considérablement en fonction de la réflectivité de la cible, de l'éclairage, de l'angle et des conditions environnementales.

Un capteur laser peut-il mesurer une surface noire ?

Oui, mais une surface sombre réfléchit moins d'énergie optique qu'une surface claire. Selon le capteur, cela peut réduire la portée maximale ou augmenter le temps nécessaire à l'obtention d'une mesure stable.

Un capteur laser peut-il fonctionner en extérieur ?

Oui, à condition que l'équipement soit conçu à cet effet. Il convient de vérifier le degré de protection, la plage de températures et les performances sous la lumière directe du soleil, la pluie, la poussière, le brouillard, la vapeur et autres conditions d'installation.

De quelles informations ai-je besoin pour choisir un capteur ?

Il est au minimum conseillé de connaître la distance minimale et maximale, la précision ou la répétabilité requise, le matériau et la couleur de la cible, la vitesse de l'objet, les conditions environnementales et le signal de sortie ou le protocole de communication requis.