Informations générales
Les capteurs industriels jouent un rôle crucial dans la fabrication moderne, le contrôle automatisé et les systèmes intelligents. Ils sont largement utilisés dans des domaines tels que la détection d'objets, le positionnement et la mesure d'épaisseur. Les différentes technologies de télémétrie ont leurs propres principes de fonctionnement, avantages et inconvénients, ainsi que des scénarios d'application adaptés. Cet article présente plusieurs principes courants des capteurs de télémétrie industrielle, notamment la triangulation laser, le temps de vol laser, la télémétrie ultrasonique et la télémétrie par différence de phase, afin d'aider les lecteurs à mieux comprendre leurs forces et leurs faiblesses dans les applications pratiques.
Principe de triangulation laser
- Principe
Un laser émis par l'émetteur laser illumine la surface de l'objet à mesurer et la lumière réfléchie est reçue par le récepteur. Lorsque la position de l'objet change, la position de la lumière réfléchie sur le récepteur change également. En mesurant le changement de la position d'imagerie et en utilisant des relations trigonométriques, la distance entre l'objet et le capteur est calculée. Cette méthode est généralement adaptée aux mesures de haute précision sur de courtes distances et permet de mesurer des grandeurs géométriques telles que le déplacement, l'épaisseur et les vibrations de l'objet. - Avantages
- Haute précision de mesure, permettant d'atteindre une précision de l'ordre du micromètre, voire plus.
- Bonne adaptabilité au matériau et à la couleur de l'objet mesuré, avec une influence minimale de la lumière ambiante
- Mesure sans contact, garantissant l'absence de dommage ou d'impact sur l'objet mesuré
- Inconvénients
- Plage de mesure limitée, généralement entre quelques dizaines de millimètres et quelques dizaines de centimètres
- Exigences élevées en matière d'environnement de mesure, nécessitant une trajectoire laser dégagée
- La rugosité de la surface et la réflectivité de l'objet peuvent affecter la précision de la mesure.
Principe du temps de vol des lasers
- Principe
Le capteur laser émet des impulsions laser et, après avoir été réfléchie par la cible, une partie de la lumière diffusée revient vers le récepteur du capteur. Le temps écoulé entre l'émission de l'impulsion lumineuse et son retour est enregistré et traité. En utilisant la vitesse de la lumière, la distance par rapport à la cible est calculée sur la base de ce temps. - Avantages
- Capable de mesurer de longues distances, allant de quelques centaines de centimètres à des centaines de mètres.
- Vitesse de réponse rapide, permettant de mesurer en temps réel des objets se déplaçant rapidement
- Grande précision de mesure, avec une précision relativement peu affectée par la distance
- Inconvénients
- Mauvaise performance de mesure sur des objets peu réfléchissants, nécessitant une intensité de lumière réfléchie suffisante pour garantir la précision.
- Sensible aux conditions atmosphériques telles que le brouillard, la pluie et la fumée, qui peuvent entraîner une diffusion et une atténuation du laser, affectant ainsi la distance et la précision des mesures.
- Coût relativement élevé de l'équipement
Principe de la télémétrie ultrasonique
- Principe
Un capteur à ultrasons se compose d'un transducteur émetteur et d'un transducteur récepteur. Sous excitation électrique, le transducteur émetteur génère des ondes ultrasoniques qui se propagent dans le milieu. Lorsqu'elles rencontrent un obstacle, les ondes ultrasoniques sont réfléchies et reçues par le transducteur récepteur. En mesurant la différence de temps entre l'émission et la réception des ondes ultrasoniques et en connaissant la vitesse du son dans le milieu, la distance entre le capteur et l'obstacle est calculée. - Avantages
- Faible coût et relativement bon marché
- Insensible à la couleur et à la transparence, convient à la mesure d'objets de matériaux et de couleurs variés
- Grande précision dans les mesures à courte distance et insensibilité aux interférences électromagnétiques
- Inconvénients
- La précision des mesures est considérablement affectée par des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité et la pression atmosphérique, qui peuvent modifier la vitesse du son
- Plage de mesure limitée, généralement à quelques dizaines de mètres
- Exigences élevées pour la surface réfléchissante, nécessitant de bonnes propriétés de réflexion pour garantir la précision de la mesure
- Vitesse de réponse relativement lente, ce qui la rend inadaptée à la mesure d'objets se déplaçant rapidement.
Principe de la mesure de la différence de phase
- Principe
Il existe une différence de phase entre la source lumineuse émise et la source lumineuse reçue. La mesure de cette différence de phase permet de calculer la distance. L'émetteur émet un signal lumineux modulé en continu et le récepteur reçoit le signal lumineux réfléchi, qu'il compare au signal émis. La distance de mesure est déterminée en fonction de la relation entre la différence de phase et la distance. Cette méthode est couramment utilisée pour la détection à moyenne et longue distance. - Avantages
- Haute précision, maintien d'une bonne exactitude dans les mesures à moyenne et longue distance
- Forte capacité d'anti-interférence contre la lumière ambiante
- Vitesse de mesure rapide, permettant de mesurer en temps réel les changements dynamiques de la distance des objets
- Inconvénients
- Système relativement complexe et coût plus élevé
- Plage de mesure limitée, généralement de quelques dizaines à quelques centaines de mètres
- Exigences spécifiques concernant la réflectivité de l'objet mesuré, car une faible réflectivité peut avoir une incidence sur la précision de la mesure.