Qu'est-ce que le temps de vol en 3D ?
La plupart des capteurs de mesure sont conçus pour rechercher un objet en un point particulier dans une zone étroite. Toutefois, certaines applications nécessitent la recherche d'objets sur une zone plus large, par exemple pour détecter qu'un chariot d'expédition est plein de paquets de formes différentes et doit être remplacé, ou pour mesurer la hauteur des articles sur une palette entière afin d'assurer un chargement ou un déchargement uniforme. Dans de telles situations, une solution plus efficace qu'un capteur à point unique consiste à mesurer l'ensemble de l'espace à l'aide d'un capteur 3D à temps de vol (ToF).
Alex Novak, chef de produit mondial pour les capteurs chez Banner Engineering, explique que "le temps de vol en 3D est un type de mesure optique. Il établit une grille de points de distance pour créer un nuage de points en 3D, qui est ensuite utilisé pour comprendre différents aspects de la cible. Ces données peuvent être utilisées pour effectuer des calculs, tels que le volume de plusieurs articles dans un bac. Des aspects spécifiques de la zone d'observation peuvent être signalés, comme la plus grande hauteur de crête qu'un capteur peut voir".
Comment fonctionne le temps de vol en 3D
Le fonctionnement initial d'un capteur 3D ToF est assez simple : la lumière est émise par le capteur, rebondit sur la cible et revient vers un imageur multipixel.
La partie suivante est un peu plus complexe. Lorsque la lumière retourne au capteur, chaque pixel individuel indique un point de mesure de la distance différent car il reçoit sa propre partie de la lumière émise. L'information sur la distance pour chaque pixel est déterminée en mesurant le temps d'aller-retour entre l'émission et la réception de la lumière sur chaque pixel. Lorsque les informations relatives à la distance de chaque pixel sont combinées, le capteur peut créer une image tridimensionnelle complète de ce qu'il voit.
En quoi le temps de vol en 3D diffère-t-il des autres technologies de capteurs ?
La plupart des autres technologies de capteurs optiques mesurent un signal unique provenant d'un seul point de faible diamètre. En ne mesurant qu'une très petite surface, ces capteurs ont du mal à reconnaître les pics et les creux parmi les hauteurs de matériaux mesurées. Selon M. Novak, un capteur ToF 3D, en revanche, "combine une source d'émission de lumière avec un type spécial d'imageur et effectue plusieurs mesures de distance à la fois, ce qui permet la construction et l'interprétation d'une image 3D avec un seul événement d'émission de lumière". En d'autres termes, un dispositif 3D ToF recueille des données à partir de nombreux points simultanément sur une vaste zone, alors que d'autres capteurs capturent des données de mesure à partir de petits points spécifiques.
Pourquoi le temps de vol en 3D est-il un meilleur choix pour certaines applications ?
En utilisant la ToF 3D, l'utilisateur dispose de beaucoup plus d'informations que les capteurs à point unique. "Ces données supplémentaires permettent à l'utilisateur de prendre des décisions plus éclairées concernant son application", explique M. Novak. "Il peut fournir des informations qu'il serait autrement très difficile de recueillir, comme le suivi du volume occupé dans un espace vide par opposition à un seul point de mesure de la hauteur".
Par exemple, un capteur 3D ToF peut facilement et précisément détecter les écarts entre les chariots d'expédition et les palettes susmentionnés. Dans les chariots, des pics, des vallées et des espaces variables sont formés par des colis d'expédition de formes, de tailles et d'orientations diverses. Un capteur ToF 3D détecte les contours imprévisibles et changeants des paquets collectés au fur et à mesure qu'ils s'empilent, quels que soient leur taille, leur angle ou leur position. De même, le sommet d'une palette peut facilement être contrôlé pour vérifier si les articles atteignent une certaine hauteur d'empilage, quel que soit l'endroit où ils sont placés. Les opérateurs peuvent être avertis lorsque les niveaux de remplissage et les hauteurs maximales sont atteints n'importe où dans une zone entière, ce qu'un capteur ponctuel pourrait ne pas être en mesure de détecter.
Lorsqu'il est nécessaire d'effectuer des mesures précises de l'altitude sur une vaste zone, la technologie du temps de vol en 3D permet de résoudre de nombreuses applications difficiles pour lesquelles d'autres technologies ne donneraient qu'une image incomplète.
