Qu’est-ce qu’un profilomètre laser ?
Un profilomètre laser (anglais : Shape measurement sensor/Profile measurement sensor) est un dispositif qui mesure la forme d’un objet.
Il s’agit d’un type de capteur de déplacement qui mesure l’épaisseur et la longueur. Il est souvent appelé “capteur de mesure de forme”, en particulier lorsqu’il s’agit de mesurer des surfaces courbes ou des formes complexes en profondeur. On s’en sert sur les sites de fabrication dans un large éventail d’industries, de l’alimentation aux produits industriels.
Le type le plus courant utilise un laser sans contact pour effectuer les mesures et est sélectionné en fonction de l’objet ainsi que de la précision de mesure requise.
Utilisations des profilomètres laser
Ils sont principalement utilisés pour mesurer la forme extérieure des produits. Ils servent à vérifier les fissures, les copeaux, les craquelures et les bosses d’un produit, ainsi que la forme finie, telle que la surface et le volume, et l’état d’assemblage des pièces.
Par exemple, dans le cas des produits alimentaires, les fissures et les éclats des biscuits et des crackers au riz peuvent être détectés automatiquement. C’est également le cas pour la surface et le volume des produits de type mesure 3D.
Dans le domaine industriel, le système peut être utilisé pour juger automatiquement si les résultats du traitement de divers produits transformés sont bons ou mauvais. On s’en sert également pour vérifier la forme des finitions de soudage.
Types de profilomètres laser
1. Capteur de déplacement optique
Il s’agit de capteurs basés sur le principe de détection de la triangulation. Certains utilisent un PSD comme élément de traitement et d’autres un élément de capture d’image.
2. Capteurs de proximité linéaires
Lorsqu’un courant alternatif est appliqué à une bobine, un flux magnétique est généré. En revanche, lorsqu’il traverse un objet métallique, des courants de Foucault sont générés contre l’objet. La direction de ceux-ci est telle qu’ils génèrent un flux magnétique qui interfère avec le changement de flux généré.
En conséquence, l’inductance de la bobine change et la lecture de la variation de celle-ci permet de mesurer le déplacement de la distance entre la bobine et l’objet.
3. Capteur de déplacement à ultrasons
Les ondes ultrasoniques sont transmises à l’objet à l’aide d’un émetteur et les ondes réfléchies sont reçues à l’aide d’un récepteur. La distance est calculée en mesurant le temps écoulé entre l’émission et la réception des ondes ultrasoniques.
Principe des profilomètres laser
1. Principe de la méthode de découpe optique
Dans la méthode de découpe optique sans contact basée sur le laser, un laser sur une ligne est émis par le capteur. Celui-ci est ensuite réfléchi sur l’objet à mesurer et reçu par le récepteur de lumière (élément) pour mesurer la distance par rapport à l’objet. À partir de la distance mesurée, la forme réelle est calculée par triangulation et des données de forme peuvent être créées.
2. Résolution de la mesure
L’objet entier est mesuré en continu en le déplaçant sur une ligne de type convoyeur contre un capteur fixé à une position arbitraire. La résolution de la mesure est déterminée par le nombre de fois que le capteur est capturé par unité de temps. Par exemple, si une ligne se déplace de 1 m par seconde et peut capturer 1 000 fois par seconde, la forme peut être capturée par incréments de 1 mm.
Les résultats de la mesure peuvent être traités par ordinateur et affichés sur un écran, par exemple pour vérifier les résultats. Certains produits traitent automatiquement les résultats des mesures telles que la largeur, la hauteur, la surface et le volume.
En raison du principe de réflexion de la lumière, des capteurs spécialisés sont nécessaires pour mesurer la forme des produits en verre hautement réfléchissants (par exemple, les CCD et CMOS dans les composants électroniques, les morceaux de cristal dans les cristaux de quartz), les produits en caoutchouc difficiles à réfléchir (par exemple, les pneus) et les objets dont les couleurs sont difficiles à réfléchir.
Informations complémentaires sur les profilomètres laser
Triangulation
Cette méthode utilise le principe de la triangulation pour mesurer la distance entre des points éloignés. Si l’on connaît la distance exacte entre deux points, il est possible de la calculer jusqu’à un point situé à une certaine distance de ces deux points. Il faut cependant que l’on connaisse l’angle entre ces derniers.
Celui-ci se calque sur la base de la propriété selon laquelle un triangle est déterminé lorsqu’un de ses côtés et ses deux angles extrêmes le sont également.
L’un des avantages de la méthode de triangulation dans les capteurs de mesure de forme est qu’elle est moins affectée par la couleur et l’arrière-plan. Contrairement au type général de discrimination par réception de lumière, la distance est déterminée par la lumière laser réfléchie par la surface de la pièce. Cela a donc pour effet de réduire l’influence de la couleur et du matériau de la pièce, ainsi que de l’arrière-plan.
Par exemple, une détermination stable de la position est possible même si la pièce et l’arrière-plan sont de la même couleur.