Les capteurs de distance laser, également appelés télémètres laser, sont des dispositifs optiques de mesure de distance. Ils peuvent mesurer la distance à un objet donné à l'aide d'un faisceau laser non invasif.
Les télémètres laser peuvent également fonctionner comme des capteurs de proximité pour détecter des objets dans une certaine plage.
Dans cet article, nous discuterons de capteurs de distance laser, leur principe de fonctionnement et passez en revue quelques modèles de certains des fabricants les plus populaires.
Qu'est-ce qu'un capteur de distance laser et comment fonctionne-t-il ?
Le capteur de distance laser est un appareil qui utilise un faisceau laser pour déterminer la distance à un objet. Ils sont également connus sous le nom télémètres laser, télémètres laser et télémètres laser.
Il existe plusieurs façons de mesurer la distance telles que :
- Principe du temps de vol
- Triangulation et techniques similaires
Le principe du temps de vol est la forme de fonctionnement la plus courante. Dans ce mode de fonctionnement, une impulsion de faisceau laser est envoyée vers l'objet à mesurer. Ce faisceau est rétréci à l'aide d'un système de lentilles.
Lorsque le faisceau frappe l'objet, il est réfléchi par la surface vers le capteur. Le capteur mesure le temps mis par le faisceau pour se rendre à la cible et revenir.
Dans de nombreux cas, le capteur lui-même contient un processeur de signal dédié pour calculer la synchronisation et déterminer la distance entre l'objet et le capteur.
La méthode de triangulation utilise l'angle du faisceau réfléchi pour déterminer la distance de l'objet. Ceci est également connu comme technique de déplacement. Ces types de capteurs utilisent un faisceau continu plutôt que des impulsions. L'angle du faisceau réfléchi change comme indiqué dans l'image ci-dessous :
La variation de l'angle du faisceau réfléchi est proportionnelle à la distance à l'objet. L'élément de réception de lumière se compose d'un réseau de capteurs de lumière qui peuvent déterminer la position du faisceau reçu.
Capteurs de distance vs capteurs de proximité
La principale différence entre les capteurs de distance et de proximité est que les capteurs de proximité ne peuvent pas calculer directement la distance à un objet. Les capteurs de proximité activent leur sortie s'ils détectent un objet dans leur portée de chant.
Cela peut également être utilisé pour déterminer la distance marginale à l'objet, mais ce n'est pas précis.
Les capteurs de distance calculent la distance réelle jusqu'à la cible en utilisant divers principes tels que le temps de vol et la triangulation. D'une certaine manière, les capteurs de distance peuvent également fonctionner comme des capteurs de proximité, mais pas l'inverse.
Les capteurs de distance ont également tendance à avoir une portée de détection beaucoup plus élevée (quelques centimètres à quelques centaines de mètres) que les capteurs de proximité.
Quelle est la précision des capteurs de distance laser ?
Les capteurs de distance laser ont une précision typique de +/- 1 mm et peuvent mesurer des distances de 0.5 à 150 m. La précision est notée 'précis +/- x.xx% pour cent de l'étendue du capteur".
En raison de la vitesse extrêmement rapide de la lumière, les capteurs de distance laser peuvent mesurer avec précision des distances de quelques millimètres à des centaines voire des milliers de mètres.
Cependant, cela devient également un inconvénient lors de la mesure de distances inférieures au millimètre (moins d'un millimètre), car les processeurs de signal peuvent ne pas être assez rapides pour traiter les informations.
A quoi servent les capteurs de distance laser ?
Les capteurs de distance laser sont utilisés pour mesurer les distances par rapport aux objets sans avoir besoin d'un contact physique. On les trouve dans des applications telles que la fabrication, le contrôle qualité et les applications de surveillance des processus.
Dans l'industrie automobile, les capteurs laser sont utilisés pour placer avec précision des composants dans un assemblage. Ils sont également utilisés pour mesurer les tolérances des composants afin de s'assurer qu'elles se situent dans une plage acceptable.
Dans les applications de surveillance de processus, des capteurs laser sont utilisés pour surveiller le niveau de matériau. Les capteurs laser n'ont aucune difficulté à détecter les liquides non transparents et au repos et les matériaux solides qui ne dévient pas le faisceau laser.
Ceci est particulièrement utile dans les industries alimentaires et chimiques car il est nécessaire d'utiliser des techniques de mesure sans contact.
Quelle est la gamme de capteurs laser ?
Selon le type et l'intensité d'émission du faisceau, les capteurs laser peuvent avoir une portée de 50 cm à 300 m. Il existe également des capteurs laser plus puissants capables de mesurer des distances allant jusqu'à des milliers de mètres. Par exemple, l'ILR-RF250 de Micro-epsilon peut mesurer des distances jusqu'à 3000 m.
Capteurs de distance infrarouge : connaissances de base et principe de fonctionnement
Les capteurs de distance infrarouges sont également un type de capteurs de distance optiques. La différence entre les capteurs de distance laser et les capteurs infrarouges réside dans le fait que le capteur laser utilise la méthode du temps de vol ou la méthode de triangulation, tandis que le capteur infrarouge utilise l'intensité de la lumière réfléchie.
Semblable à d'autres capteurs optiques, les capteurs infrarouges ont également un élément émetteur de lumière (une LED IR) et un élément récepteur (photodiode infrarouge) sur le capteur.
L'émetteur émet en continu un faisceau IR vers l'objet. Selon la surface de l'objet, il réfléchit totalement ou partiellement le faisceau infrarouge.
Le récepteur IR mesure alors l'intensité du faisceau réfléchi et modifie sa résistance proportionnellement. Cette sortie du capteur est cette résistance, convertie en un signal tension/courant.
Les capteurs de distance IR sont affectés par toutes les sources infrarouges comme les ampoules ou même la lumière du soleil. Ils ont également tendance à être plus bruyants que les capteurs de distance laser.
Cependant, en raison de leur faible coût de mise en œuvre, les capteurs de distance IR sont largement utilisés comme capteurs de proximité et pour les petites mesures de distance approximatives où la précision n'est pas une préoccupation majeure.
Avis sur Baumer : Capteurs de distance laser – Capteurs de distance de haute précision
Baumer propose une large gamme de capteurs optiques de mesure de distance laser qui peuvent répondre à toutes les exigences. Leur gamme de capteurs de distance haute performance comprend un ensemble de capteurs à courte portée de haute précision : le OM70-P/L capteurs de distance laser en série.
Cette gamme de capteurs de haute précision a une erreur linéaire aussi faible que 0.06% et fonctionne bien dans la plage de mesure standard de 30-70.
Leur précision de 0.7-1 µm et leur réponse de 0.8 ms les rendent idéales pour les tâches de mesure de haute précision telles que vérification de la précision dimensionnelle et mesures de tolérance.
Les capteurs sont livrés avec des options standard telles qu'une sortie de commutation numérique analogique et à hystérésis réglable, une plage de tension de fonctionnement plus large (15-28VDC) et une protection contre l'inversion de polarité ainsi qu'un indice de protection (IP).
Outre les sorties numériques et analogiques, certains modèles prennent également en charge les protocoles de communication numériques standard de l'industrie tels que Profinet (classe B), Modbus TCP, OPC UA, streaming UDP via l'interface TCP/IP.
Avis sur ifm : Capteurs de distance laser – Courte portée
Ifm propose 3 familles de capteurs laser courte portée : OPD, OGD et O6. Les capteurs des séries OPD et OGD ont une plage de 0 à 300 mm tandis que les séries O6 ont une plage plus courte de 100 mm.
OPD et OGD sont les capteurs de distance laser grand public et O6 est un réflexion diffuse type famille de capteurs de détection d'objets avec option de mesure de distance supplémentaire.
La série OPD Les capteurs sont des capteurs de profil dédiés qui peuvent être utilisés dans le contrôle qualité des assemblages en ligne. Ils sont facilement configurables sans logiciel supplémentaire à l'aide du mécanisme d'apprentissage intégré.
Ils utilisent l'interface de communication IO-Link ainsi que des sorties PNP/NPN configurables pour fournir des sorties de signaux et des mesures. Les capteurs de la série OPD sont également immunisés contre la lumière parasite. Ils ont une portée de 150 à 300 mm avec une précision de 0.5 mm
La série OGD utiliser le principe du temps de vol et avoir une portée de 25 à 300 mm avec un taux d'échantillonnage de 33 Hz.
Cette série a une précision de 1 à 2 mm et fournit des informations de distance via l'interface IO-Link. Certains modèles ont également un écran LCD bicolore intégré qui indique les valeurs de distance.
Toutes les familles ont un support d'interface de communication IO-Link et des sorties numériques/analogiques. Les familles OPD et OGD ont des fonctions d'affichage LCD en option pour faciliter l'apprentissage et l'affichage des mesures.
Ces capteurs fonctionnent avec 10-30 V CC et ont une protection contre l'inversion de polarité et un indice de protection IP 65/67 sur certains modèles.
Avis sur Micro-Epsilon : Capteurs de distance laser – Longue portée
Micro-epsilon a leur optoNCDT ILR gamme de capteurs avec des distances de mesure extrêmement élevées. Leurs capteurs de type jauge laser mesurent jusqu'à 10 mètres tandis que le type de distance laser peut mesurer des distances de 0.5 m à 3000 m.
Ces capteurs utilisent le temps de vol principe et ont les caractéristiques clés suivantes dans les capteurs de la série ILR103/118/1191 :
- Taux d'échantillonnage de 2 kHz
- Plage de mesure 5-3000m (ILR-RF250)
- Sorties de type PNP/NPN configurables
- Points de commutation et hystérésis réglables
- Interface série RS232, 422
- Prise en charge de RS485 ProfiBus
- Fonctionnement 10-30VDC
- Protection IP67 contre l'humidité/la poussière
- Plusieurs types d'opérations : mesure de vitesse unique, continue, déclenchée par l'extérieur
Review keyence: Capteurs de déplacement laser
Les capteurs de déplacement laser sont une version plus avancée et améliorée des capteurs de télémétrie laser.
Ils détectent le déplacement d'un objet en utilisant une technique nommée triangulation. Contrairement à l'élément récepteur unique des capteurs de temps de vol, ils utilisent un dispositif sensible à la position (PSD) pour détecter la déviation du faisceau reçu.
Keyence dispose d'une multitude de capteurs de déplacement laser adaptés aux applications à haute vitesse et haute précision. Leurs capteurs de déplacement confocaux de la série CL-3000 sont idéaux pour les applications compactes.
Leur électronique de traitement du signal est séparée des éléments de détection/émission, ce qui permet une installation plus facile dans des endroits éloignés et restreints dans l'espace.
Dans la catégorie ultra-rapide et haute précision, Keyence propose ses capteurs de déplacement à triangulation série LK-G5000 avec une erreur de linéarité de seulement 0.02% et une répétabilité de 0.005um. Ces capteurs ont une fréquence d'échantillonnage maximale de 393 kHz pour détecter même les plus petites vibrations et les cibles à grande vitesse.
Les capteurs de la série LT-9000 offrent des capacités de balayage de surface avec un faisceau très étroit de 2 um. Ces capteurs sont idéaux pour analyser les surfaces d'objets à la recherche d'imperfections et d'autres anomalies.
Ils ont une caméra intégrée pour capturer des images de la surface afin d'identifier l'emplacement de mesure et de fournir des options d'alignement faciles.
Conclusion
Les capteurs de distance laser sont des capteurs optiques sans contact qui sont utilisés pour mesurer des distances avec une précision millimétrique. En raison de la vitesse constante du faisceau laser, les capteurs de télémétrie laser produisent des mesures extrêmement précises et reproductibles.
Un capteur de distance laser de qualité industrielle peut coûter de 30 $ à 2000 XNUMX $ selon les fonctionnalités disponibles.
