
Sélection des capteurs : les spécifications des capteurs laser expliquées
Les fabricants utilisent de nombreux termes pour décrire les performances des capteurs : précision, résolution, répétabilité ou reproductibilité, linéarité, etc. Tous les fabricants n'utilisent pas les mêmes spécifications, ce qui peut compliquer la comparaison entre les différents modèles de capteurs. Le guide suivant explique les spécifications courantes des capteurs et explique comment les utiliser pour trouver le bon capteur pour votre application.
La précision n'est-elle pas le facteur le plus important ?
L'une des premières spécifications que l'on peut s'attendre à trouver est la précision. La précision représente la différence maximale entre la valeur mesurée et la valeur réelle ; plus la différence entre la valeur mesurée et la valeur réelle est faible, plus la précision est grande. Par exemple, une précision de 0,5 mm signifie que la lecture du capteur se situe à ± 0,5 mm de la distance réelle.
Cependant, la précision est souvent et non la valeur la plus importante à prendre en compte pour les applications de détection et de mesure industrielles. Poursuivez votre lecture pour comprendre pourquoi et pour connaître les spécifications les plus importantes à prendre en compte en fonction du type d'application.
Spécifications clés pour les applications logiques
Pour les capteurs de mesure laser discrets , Banner fournit deux spécifications clés : la répétabilité et la séparation minimale des objets. Bien que ces deux critères soient utiles pour comparer les produits de détection discrète, c'est la séparation minimale des objets qui vous aidera le plus à sélectionner un capteur capable de fonctionner de manière fiable dans une application réelle.
Répétabilité
Répétabilité (ou reproductibilité) désigne la fiabilité avec laquelle un capteur peut répéter la même mesure dans les mêmes conditions. Une répétabilité de 0,5 mm signifie que les mesures multiples d'une même cible seront identiques à ± 0,5 mm près.
Cette spécification est couramment utilisée par les fabricants de capteurs et peut constituer un point de comparaison utile ; toutefois, il s'agit d'une mesure statique qui peut ne pas représenter les performances du capteur dans des applications réelles.
La spécification de la répétabilité est basée sur la détection d'une cible monochrome qui ne bouge pas. Elle ne tient pas compte de la variabilité de la cible, y compris le chatoiement (changements microscopiques de la surface de la cible) ou les transitions de couleur/réflectivité qui peuvent avoir un impact important sur les performances du capteur
Séparation minimale entre les objets (MOS)
Séparation minimale des objets (MOS) désigne la distance minimale entre une cible et l'arrière-plan pour qu'elle soit détectée de manière fiable par un capteur. Une séparation minimale des objets de 0,5 mm signifie que le capteur peut détecter un objet situé à au moins 0,5 mm de l'arrière-plan.
La séparation minimale des objets est la spécification la plus importante et la plus précieuse pour les applications discrètes. En effet, MOS capture la répétabilité dynamique en mesurant différents points du même objet à la même distance. Vous aurez ainsi une idée plus précise de la façon dont le capteur se comportera dans des applications logiques du monde réel avec une variabilité normale de la cible.
Importance des MOS dans les applications discrètes
Dans l'image de droite, les capteurs Q4X sont utilisés pour identifier la présence d'une rondelle dans un bloc moteur. Cliquez ici pour en savoir plus sur cette application.
Si le capteur détecte une légère différence de hauteur, même de l'ordre de 1 mm, il envoie un signal pour avertir les opérateurs qu'il manque une rondelle ou qu'il y a plusieurs rondelles.
La spécification MOS est importante pour déterminer le plus petit changement qui peut être détecté.
Spécifications clés pour les applications analogiques
Pour les applications analogiques, Banner fournit des spécifications de résolution et de linéarité. Alors que la résolution est la spécification la plus couramment utilisée par les fabricants de capteurs, la linéarité est la plus utile pour de nombreuses applications qui nécessitent des mesures cohérentes sur toute la gamme du capteur.
Résolution
Résolution indique le plus petit changement de distance qu'un capteur peut détecter. Une résolution de <0,5 mm signifie que le capteur peut détecter des changements de distance de l'ordre de 0,5 mm. Cette spécification est la même que la répétabilité statique dans le meilleur des cas, mais elle est exprimée en nombre absolu plutôt qu'en +/-.
Le défi de la spécification de la résolution réside dans le fait qu'elle représente la résolution d'un capteur dans des conditions « optimales ». Par conséquent, elle n'est pas complètement représentative des performances du capteur en environnement réel et surestime parfois ces performances. Dans les applications normales, la résolution est influencée par différents facteurs en rapport avec la cible, la distance par rapport à la cible, la vitesse de réponse du capteur et d'autres facteurs externes. Par exemple, les objets brillants, le chatoiement et les transitions de couleur sont, pour les capteurs de triangulation, autant de sources d'erreur susceptibles d'affecter la résolution.
Linéarité
Linéarité désigne le degré de proximité de la sortie analogique d'un capteur par rapport à une ligne droite sur l'ensemble de la plage de mesure. Plus les mesures du capteur sont linéaires, plus elles sont stables sur toute la portée du capteur. Une linéarité de 0,5 mm signifie que la plus grande variance de mesure sur la plage du capteur est de ± 0,5 mm.
En d'autres termes, la linéarité est l'écart maximal entre une mesure idéale en ligne droite et la mesure réelle. Dans les applications analogiques, si vous pouvez apprendre les points proches et éloignés, la précision de l'affichage du capteur est moins importante que la linéarité de la sortie. En effet, plus le résultat est linéaire, plus il indique la variation correcte le long d'une ligne de mesure.
Par exemple, supposons qu'une cible soit placée à 100 mm de deux capteurs, et que les deux capteurs soient enseignés à 100 mm et 200 mm. À 100 mm, le capteur A mesure 100 mm et le capteur B mesure 110 mm. À 200 mm, le capteur A mesure 200 et le capteur B 210. La cible est ensuite déplacée à 150 mm des capteurs. Le capteur A mesure 153 mm et le capteur B 160 mm.
Distance réelle | Capteur A Affichage | Capteur B Affichage |
---|---|---|
Distance réelle 100 mm | Capteur A Affichage 100 mm | Capteur B Affichage 110 mm |
Distance réelle 150 mm | Capteur A Affichage 153 mm | Capteur B Affichage 160 mm |
Distance réelle 200 mm | Capteur A Affichage 200 mm | Capteur B Affichage 210 mm |
Dans ce cas, le capteur A est plus précis parce qu'il est plus proche de la distance réelle en chaque point. Mais le capteur B est plus linéaire parce que les lectures du capteur sont plus cohérentes sur toute la plage du capteur.
Importance de la linéarité dans les applications analogiques
Dans l'image de droite, l'option d'apprentissage en deux points du capteur de mesure laser analogique Q4X est utilisée pour enseigner un magasin plein (4 mA) et un magasin vide (20 mA). La sortie analogique fournit une mesure en temps réel de la hauteur d'empilage.
Plus le capteur est linéaire, meilleures sont les mesures entre un magasin plein et un magasin vide. Avec une linéarité parfaite, la moitié de la pile disparaîtrait lorsque le capteur fournit 12 mA.
Effet de la température
L'effet de la température fait référence à la variation de la mesure qui se produit en raison des changements de température ambiante. Un effet de température de 0,5 mm/°C signifie que la valeur mesurée peut varier de 0,5 mm pour chaque degré de variation de la température ambiante.
Erreur totale attendue
L'erreur totale attendue est la spécification la plus importante pour les applications analogiques. Il s'agit d'un calcul global qui estime l'effet combiné de facteurs tels que la linéarité, la résolution et l'effet de la température. Ces facteurs étant indépendants, ils peuvent être combinés à l'aide de la méthode de la racine des carrés pour calculer l'erreur totale attendue.
Le graphique ci-dessous est un exemple de calcul de l'erreur totale attendue pour un capteur analogique.
Le résultat de ces calculs est plus précieux que les spécifications individuelles car il fournit une image plus complète des performances d'un capteur dans des applications réelles.
Banner fournit les spécifications nécessaires au calcul de l'erreur totale attendue dans les fiches techniques de ses produits.
Spécifications clés pour les applications IO-Link
La répétabilité, c'est-à-dire la fiabilité avec laquelle le capteur peut répéter la même mesure, est une spécification courante pour les capteurs IO-Link de . Toutefois, comme pour les applications logiques, la répétabilité n'est pas le seul facteur ni le plus important pour les applications IO-Link.
La précision devient également plus importante ici. Comme indiqué précédemment, la précision est la différence maximale entre la valeur réelle et la valeur mesurée. Lors de l'utilisation de IO-Link, la valeur mesurée (affichée sur l'écran) est directement communiquée au PLC. Il est donc important que la valeur soit aussi proche que possible de la "vérité".
Le meilleur scénario pour une application IO-Link est un capteur à la fois précis et reproductible. Toutefois, si le capteur est répétable mais pas précis, l'utilisateur peut toujours calibrer le décalage via l'automate.
Importance de la précision dans les applications IO-Link
Dans cet exemple d'application illustré à droite, un capteur de mesure laser Q4X détecte la présence d'inserts de couleur foncée sur un panneau de porte automobile de couleur foncée. En savoir plus sur cette application.
Les données de processus IO-Link indiquent la distance par rapport à l'endroit où l'insert devrait se trouver pour déterminer si l'insert est présent. La mesure doit être précise quelle que soit la couleur de la cible.
Erreur totale attendue pour les applications IO-Link
L'erreur totale attendue est la spécification la plus importante pour les applications IO-Link. Pour les capteurs IO-Link, Banner calcule l'erreur totale attendue un peu différemment que pour les applications analogiques. Pour les capteurs IO-Link, l'erreur totale attendue représente l'effet combiné de la précision, de la répétabilité et de l'effet de la température. Là encore, comme les facteurs sont indépendants, ils peuvent être combinés à l'aide de la méthode de la racine des carrés pour calculer l'erreur totale attendue.
Vous trouverez ci-dessous un exemple de calcul pour les capteurs IO-Link.
Comme pour l'erreur totale attendue pour les applications analogiques, le résultat de ces calculs est plus utile pour les applications IO-Link que les spécifications individuelles car il fournit une image plus complète de la performance d'un capteur dans les applications réelles.
Banner fournit les spécifications nécessaires au calcul de l'erreur totale attendue dans les fiches techniques de ses produits.