Introduction
Les capteurs font partie intégrante de tout système d'automatisation pour permettre de détecter la présence d'objets. Lorsque l'on considère les capteurs photoélectriques, il existe trois types de capteurs : barrage, réfléchissant et diffus. Il existe une version améliorée des capteurs en mode diffus appelés « capteurs de suppression d'arrière-plan ». Dans cet article, nous parlerons des capteurs de suppression d'arrière-plan et de leur fonctionnement.
Qu'est-ce qu'un capteur de suppression d'arrière-plan ?
Avant de parler de suppression d'arrière-plan, rafraîchissons nos connaissances sur les capteurs photoélectriques en général. Les capteurs photoélectriques utilisent des signaux optiques pour détecter la présence d'un objet. Il existe trois principaux types de capteurs photoélectriques : barrage (traversée), rétroréfléchissant et mode diffus.
Types de capteurs photoélectriques
Les capteurs barrage sont la forme la plus simple des capteurs photoélectriques. Ils ont un émetteur et un récepteur séparés placés l'un en face de l'autre. Lorsqu'un objet obstrue le faisceau laser/lumineux, l'absence du faisceau lumineux déclenche le récepteur. Ce signal peut être utilisé pour détecter si l'objet est présent ou non.
Les capteurs rétro-réfléchissants ont à la fois l'émetteur et le récepteur intégrés dans la même unité. Un type spécial de réflecteur est placé à travers le faisceau qui réfléchit le faisceau transmis d'une manière spécifique vers l'émetteur. Lorsqu'un objet est placé en travers du faisceau, le faisceau réfléchi est diffusé et la quantité de lumière réfléchie change. Cela permet au capteur de détecter même des objets transparents en raison de la réfraction présente dans l'objet lui-même. Les capteurs rétroréfléchissants reposent sur l'interruption du faisceau pour détecter l'objet.
Les capteurs à réflexion diffuse sont le troisième type de capteurs photoélectriques. Ils comptent sur l'objet lui-même pour réfléchir le faisceau lumineux vers le capteur. Les capteurs à réflexion diffuse n'ont pas besoin de réflecteur pour cette raison.
Les capteurs en mode diffus standard utilisent la quantité de lumière réfléchie pour détecter un objet.
Problème avec la réflexion en mode diffus
Dans de nombreux cas, les capteurs réfléchissants en mode diffus offrent une option d'étalonnage où la distance/plage de détection peut être ajustée. Cependant, étant donné que le capteur s'appuie sur l'objet pour réfléchir le faisceau, tout objet brillant à travers le faisceau autre que l'objet peut également réfléchir le faisceau. Cela provoque de faux déclencheurs et peut causer des problèmes importants.
Par exemple, un capteur en mode diffus standard réglé pour détecter un objet réfléchissant à moins de 15 pouces peut détecter à tort un autre objet qui est également très réfléchissant et qui peut se trouver jusqu'à 6 pieds de distance.
Capteur de suppression de fond
Les capteurs de suppression d'arrière-plan aident à atténuer le problème évoqué ci-dessus. Il s'agit d'une variante du capteur réfléchissant en mode diffus qui utilise le « principe de triangulation ». Contrairement à un capteur en mode diffus ordinaire qui mesure la quantité de lumière réfléchie, les capteurs de suppression d'arrière-plan mesurent à quel angle la lumière réfléchie tombe sur le capteur.
Principe de fonctionnement du capteur de suppression de fond
Les capteurs de suppression d'arrière-plan sont similaires aux capteurs en mode diffus. Ils ont à la fois l'émetteur et le récepteur intégrés dans le même boîtier et dépendent de l'objet détecté pour réfléchir le faisceau en retour.
Lorsqu'un objet est placé devant un capteur de suppression d'arrière-plan, le faisceau est réfléchi sous un certain angle. Cet angle change en fonction de la distance entre le capteur et l'objet. Lorsque l'objet est plus proche, l'angle est plus grand que lorsqu'il est éloigné.
Les types de capteurs réglables sont disponibles en deux types : mécanique ou électrique. Dans le type mécanique, le capteur peut être calibré à l'aide d'une vis pour ajuster le point d'intérêt pour détecter l'objet. Dans les modèles calibrés électroniquement, le capteur dispose d'un bouton pour "apprendre" le type d'objet et l'arrière-plan.
Comment les capteurs de suppression d'arrière-plan suppriment-ils l'arrière-plan ?
Les capteurs de suppression d'arrière-plan disposent d'un mécanisme intelligent pour mesurer la position relative de l'objet par rapport à l'arrière-plan. Cela rend ce type de capteur hautement insensible aux arrière-plans qui ont des propriétés réfléchissantes similaires à celles de l'objet détecté.
Contrairement aux capteurs de type à mise au point fixe ou à coupure nette, qui ne tiennent pas du tout compte de l'arrière-plan, les capteurs de suppression d'arrière-plan peuvent en fait distinguer l'objet d'un arrière-plan texturé et coloré similaire.
Dans un capteur de suppression d'arrière-plan, il y a un seul émetteur et plusieurs récepteurs qui sont sensibles à la lumière émise. Il peut également s'agir de plusieurs régions du même capteur de type suppression d'arrière-plan électronique.
Lorsqu'il n'y a pas d'objet devant le capteur, il peut y avoir deux scénarios.
- Le faisceau émis est réfléchi par le fond
- Le faisceau émis n'est pas réfléchi par le fond
Si le faisceau n'est pas réfléchi par l'arrière-plan, le capteur conclut que la distance à l'objet est infinie et n'active pas sa sortie. Si l'arrière-plan est réfléchissant, le faisceau réfléchi tombe sur une zone particulière du récepteur (sur la zone supérieure du capteur dans l'image ci-dessus).
Le capteur est calibré/réglé pour ne pas tenir compte de cette région de l'élément de détection. Lorsqu'un objet est placé devant le capteur, l'angle du faisceau réfléchi change. Cela fait briller le faisceau sur une autre partie du capteur (ou un autre élément de détection dans certains modèles) que le capteur peut distinguer comme une détection.
Dans l'image ci-dessus, notez comment la position la plus proche du capteur provoque le plus grand angle dans le faisceau réfléchi. L'angle diminue à mesure que l'objet s'éloigne du capteur.
Suppression de fond mécanique vs suppression de fond électronique
Afin d'optimiser les coûts et les performances, il existe deux types de capteurs de suppression d'arrière-plan : les types mécaniques et électroniques. Le type électronique a un seul grand capteur où un traitement logiciel est effectué pour définir et déterminer la région de détection d'objet. Ceci est réalisé par un capteur spécial appelé Position Sensitive Device (PSD). Le traitement logiciel du signal permet d'effectuer un filtrage supplémentaire sur le signal afin de réduire les artefacts dus aux fortes vibrations. C'est l'un des avantages des capteurs électroniques BGS.
Sur les types mécaniques, il y a deux éléments de détection ou plus pour fournir une plus grande précision, de meilleures performances optiques et une plage de coupure plus nette avec une stabilité de température. Il existe également un système optique pour permettre un réglage fin, ce qui ajoute à la taille de l'unité de capteur.
Conclusion
Dans cet article, nous avons discuté des capteurs de suppression d'arrière-plan. Ces capteurs sont très utiles pour détecter les matériaux réfléchissants placés dans des arrière-plans de couleur/texture similaires. Pepperl + Fuchs est l'un des principaux fabricants de l'industrie qui fabrique des capteurs photoélectriques en mode diffus avec suppression d'arrière-plan.
