Dans de nombreux processus, il existe une demande d'automatisation sous la forme d'une mesure de distance. Cela permet de mieux contrôler et de mieux comprendre le processus. La précision, la fiabilité et l'efficacité s'en trouvent renforcées. Voici quelques exemples :
- Un camion faisant marche arrière vers un quai de chargement
- Détermination de la distance entre un préhenseur et un récipient
- Déterminer la distance d'un navire par rapport au quai, à l'amarrage et à l'accostage
- Niveau d'un bunker
- Niveau dans un réservoir
Il s'agit là d'excellentes applications, mais quel est le bon choix de capteur ? Sur quoi se base-t-on pour faire ce choix ?
Dans cet article, nous examinons les différences entre les principes de mesure par ultrasons et par laser, ainsi que les applications qui mettent en évidence ces différences. Enfin, nous donnons un aperçu des solutions possibles pour différentes applications.
Qu'est-ce que la lumière laser ?
Le laser est une lumière, mais très intense. Cela s'explique par le fait que les particules de lumière dans la lumière laser sont beaucoup plus proches les unes des autres que dans l'éclairage ordinaire. En règle générale, les capteurs laser sont fabriqués à la fois dans le spectre visible et dans le spectre invisible. Il existe ainsi des lasers infrarouges et des lasers rouges visibles. La lumière laser peut être utilisée pour mesurer avec précision de très petites mais aussi de très grandes distances. Les méthodes utilisées à cet effet sont les suivantes : Le "temps de vol" et le "déphasage".
Les lasers étant également légers, ils sont soumis aux mêmes règles du jeu en matière d'avantages et d'inconvénients. Parmi les avantages, citons la vitesse élevée, la très grande précision et la netteté de la mise au point sur de petites zones. En ce qui concerne l'étendue des mesures, les lasers peuvent être utilisés aussi bien sur de très petites que sur de très grandes distances.
Les inconvénients de l'utilisation de la lumière sont la sensibilité à la lumière ambiante, la réflectivité (limitée) et la rugosité excessive de la surface à mesurer ou à détecter, ainsi que les objets qui laissent passer la lumière. Tous ces éléments peuvent constituer un obstacle à la réception de la lumière laser émise par le capteur.
Qu'est-ce que l'échographie ?
Les ultrasons sont une région du spectre sonore. En d'autres termes, il s'agit de vibrations qui se propagent dans l'air. Les ultrasons se caractérisent par le fait qu'ils ne peuvent pas être perçus par l'oreille humaine. La fréquence, c'est-à-dire le nombre de vibrations que ce son produit par seconde, détermine s'il peut être perçu par l'oreille humaine. Dans la nature, ce spectre sonore est utilisé par les dauphins et les chauves-souris, par exemple. Plus précisément, il sert à détecter, à communiquer et à déterminer la distance par rapport à quelque chose.
L'utilisation du son présente des avantages mais aussi de nombreux inconvénients. Parmi les avantages, on peut citer : l'imperméabilité à la couleur, à la brillance et à la transparence des objets, une très bonne action sur les solides et les liquides et aucune gêne sur les objets à structure plus ou moins grossière.
En termes d'inconvénients, les ultrasons ont une portée plus courte et une sensibilité très élevée aux matériaux ou surfaces absorbant le son, tels que la mousse et les textiles.
Quelles sont les applications qui nécessitent l'utilisation d'un laser ou d'un ultrason ?
Les descriptions fondamentales des ultrasons et de la lumière laser mentionnées ci-dessus permettent de traduire ces propriétés en applications pratiques utiles. Voici quelques applications industrielles où les ultrasons et la lumière laser se révèlent utiles.
Mesure d'objets transparents
Les objets transparents, comme une bouteille en PET par exemple, ont la propriété de laisser passer la lumière. L'utilisation d'un laser pour mesurer la distance par rapport à la bouteille poserait des problèmes en raison de l'absence de réflexion de la lumière laser sur le capteur. En revanche, un capteur à ultrasons constitue une solution très appropriée : le son émis ne traverse pas l'emballage et est donc réfléchi. Cela permet de mesurer et de déterminer la distance qui sépare le capteur de la bouteille.
Haute précision
Il arrive qu'une mesure doive être effectuée sur des surfaces de formes très différentes. Pensez aux profils de pneus qui doivent être mesurés à une certaine distance. L'utilisation d'un capteur à ultrasons est moins appropriée dans ce cas, car plus la distance est grande, moins la mesure est précise. La lumière laser, en revanche, a la précision nécessaire pour atteindre ces interstices et les mesurer. Le profil du pneu peut ainsi être déterminé au micromètre près, ce qui permet de détecter l'usure ou les défauts du produit.
Mesures pour différentes couleurs
Dans l'industrie de l'emballage, les matériaux et les emballages de produits sont disponibles dans toutes sortes de couleurs différentes. Toutes les couleurs n'ont pas la même réflectivité, c'est-à-dire qu'une couleur réfléchit plus qu'une autre. Nous le remarquons souvent lorsque nous portons une chemise noire un jour d'été : nous ressentons le soleil encore plus fort que quelqu'un qui porte une chemise blanche. Cela s'explique par le degré de réflexion. La lumière laser, comme tout autre type de lumière, est sujette à ce phénomène, car toutes les couleurs ne se reflètent pas de la même manière vers le capteur. Il est donc préférable d'opter pour un capteur à ultrasons insensible à la couleur de l'emballage.
Mesures à (très) grande échelle
La portée est peut-être l'élément le plus important lorsqu'il s'agit de mesurer une distance. Les capteurs à ultrasons atteignent jusqu'à 8 000 mm (ou 8 mètres) et peuvent donc être utilisés pour la plupart des petites et moyennes distances. Les détecteurs laser ont une portée maximale de 10 cm et peuvent même atteindre 3 000 mètres (ou 3 km). Les lasers de distance peuvent être utilisés pour les petites, moyennes et (très) grandes distances. Envisagez une mesure de niveau dans un silo.
Matériaux insonorisants
L'industrie textile travaille avec toutes sortes de matériaux, du coton à la laine et des matériaux synthétiques aux tissus bruts. Les matériaux à structure ouverte ont souvent une propriété d'absorption du son. Ainsi, lors de la mesure avec un capteur à ultrasons, les vibrations sonores sont moins ou pas du tout réfléchies vers le capteur. Cela affecte sérieusement la plage de mesure. Dans ce cas, le laser est une solution courante, car il permet d'effectuer des mesures sans erreur sur ces types de matériaux, sans affecter de manière significative la plage de mesure (à l'exception de la couleur).
Où doit aller le choix ?
Nous avons classé les produits de notre gamme de capteurs ultrasoniques et laser dans des tableaux dépliants et les avons comparés en termes de plage de mesure, d'extras et de possibilités d'utilisation dans différentes applications.
| Portée | Extras | Facilité d'utilisation dans différentes applications |
Série Nano | 350 mm | Le plus petit capteur à ultrasons M12 du monde | Mesures avec un espace d'installation réduit |
Série Pico+TF | 1 300 mm | Revêtement en téflon autour du transducteur pour une meilleure résistance aux produits chimiques | Mesures dans des environnements contenant des produits chimiques |
Série UK6 | 1 200 mm | Boîtier M18 en plastique ou en métal de forme courte | Pour les applications où l'espace d'installation est limité |
Série UK1 | 2 200 mm | Boîtiers cylindriques M18 en plastique ou en métal avec bouton d'apprentissage | Apprentissage facile pour une application à grande échelle |
Série UQ1 | 1 200 mm | Boîtier cubique avec tête de capteur M18 | Pour les applications avec montage en angle |
Série Lpc | 1 000 mm | Compensation de température pour une adaptation automatique à la température ambiante et interface IO-Link | Mesures à moyenne distance ; |
Série Nero | 1 000 mm | Boîtier M18 en plastique, disponible en version normale ou coudée | Mesures de distances moyennes par ultrasons |
Crm+ | 6 000 mm | Couche de protection spéciale sur le transducteur | Mesures de distance par ultrasons à grande échelle |
Série de micros | 6 000 mm | Boîtier en acier inoxydable M30 pour des conditions d'utilisation difficiles et synchronisation automatique en cas d'utilisation de plusieurs capteurs | Mesures de longue distance par ultrasons |
Série Mic | 6 000 mm | Boîtier en acier inoxydable M30 pour des conditions d'utilisation difficiles et synchronisation automatique en cas d'utilisation de plusieurs capteurs | Mesures de longue distance par ultrasons |
Série Wms | 6 000 mm | Fonctions d'entrée de déclenchement et de sortie d'écho | Mesure de la distance à long terme par ultrasons |
Série Sks | 150 mm | Boîtier rectangulaire très compact et support IO-Link | Mesures critiques de la distance par ultrasons |
Série Zws | 700 mm | Détecteurs ultrasoniques en forme de faisceau les plus compacts avec une fréquence de commutation très élevée (250 Hz) et un bouton d'apprentissage | Pour les applications de mesure à grande vitesse |
Série Lcs | 1 300 mm | Boîtier cubique compact, synchronisation automatique et mode multiplex | Applications de mesure de taille moyenne avec plusieurs capteurs |
Série Lcs | 6 000 mm | Boîtier cubique compact, support IO-Link, synchronisation automatique et mode multiplex | Applications de mesure de taille moyenne avec plusieurs capteurs |
Série Hps | 3 400 mm | Film PTFE sur le transducteur pour la protection contre les substances agressives, boîtier en acier inoxydable, hygiène renforcée | Utilisation dans des environnements avec des produits chimiques agressifs |
Série Pms | 1 000 mm | Boîtier conforme aux normes ECOLAB, FDA et EHEDG | Pour une utilisation dans des environnements avec des produits chimiques, des agents de nettoyage agressifs et une hygiène approuvée élevée |
Série LASE 1000 | 110 m sur substrat naturel et 800 m sur réflecteur | Prise en charge de plusieurs interfaces industrielles et vitesse de mesure très élevée (20 kHz) | Applications à très haut débitIntégration dans la plupart des systèmes existants et nouveaux, grâce à la prise en charge des interfaces industrielles les plus courantes |
Série LAM 34 | 30 m sur substrat naturel et 250 m sur réflecteur | Fréquence de commutation très élevée (30 kHz), laser infrarouge sans danger pour les yeux | Applications où des personnes travaillent souvent à proximité du laser ; |
Série LAM 50 | 30 m sur substrat naturel et 150 m sur réflecteur | Options telles que le chauffage interne, différentes interfaces. | Utilisation dans des applications à partir d'une température ambiante de -40°CIntégration dans des systèmes existants ou nouveaux |
Série SP1200 | 600 m sur réflectivité limitée et 1 200 m sur réflecteur | Laser ponctuel pour l'alignement visuel, très grande plage de mesure | Pour les applications de mesure à grande échelle |
Série LAM 70 | 70 à 125 m sur substrat naturel et 270 m sur réflecteur | Boîtier très compact, fonction de commutation entre plusieurs points de mesure, fonctionnalité modulaire | Applicable comme module laser dans un système LIDAR |
LAM série 5 | 5.11 - 6 mètres | Une solution rentable, | Application moins exigeante nécessitant les avantages des lasers ; |
Série LAM 300 | 300 m sur les surfaces naturelles et 3 000 m sur le plateau cible. | Deux sorties de commutation, permettant le mode fenêtre ; | Applications sur une très large plage de mesure, telles que la mesure du niveau dans un silo à grains ou le soutien des navires lors de l'accostage ; |
