Capteur photoélectrique à suppression d'arrière-plan

Un capteur photoélectrique détecte un objet en projetant de la lumière dans l’espace où cet objet doit passer et en surveillant la lumière qui revient ou qui manque. Sur une ligne de production, c’est le capteur du contrôle de pièce présente, du comptage, de la fin de course et des positions de sécurité, et c’est en général la façon la plus simple de répondre à une question de position admettant une réponse par oui ou par non.

Les capteurs de cette page sont des unités rectangulaires à source LED rouge, déclinées en trois modes de détection : diffuseur avec suppression d’arrière-plan, barrière lumineuse et rétroréflexif. Les portées vont de 100 mm sur le plus petit modèle diffuseur à 15 m sur le couple de barrière lumineuse. Les sorties sont à collecteur ouvert NPN ou PNP, le temps de réponse est de 1 ms ou moins et le boîtier est étanche au niveau IP67, ce qui autorise un montage sur la machine elle-même plutôt que dans une armoire.

La suppression d’arrière-plan est ce qui décide si le capteur peut servir sur une ligne à pièces mélangées. Elle fixe le point de commutation sur l’endroit où se trouve l’objet et non sur la quantité de lumière qu’il renvoie, si bien qu’une pièce noire et une pièce blanche sont détectées au même réglage et qu’un châssis de machine placé derrière elles ne déclenche pas le capteur.

Comment fonctionne la suppression d’arrière-plan

Un capteur diffuseur sans suppression d’arrière-plan mesure combien de lumière lui revient. Une cible blanche éloignée et une cible grise rapprochée peuvent renvoyer la même quantité, et un châssis métallique clair placé derrière la cible peut en renvoyer plus qu’elle, si bien que le capteur se déclenche sur ce qui est le plus lumineux et non sur ce qui est le plus proche. Le remède habituel consiste à rapprocher le capteur ou à masquer l’arrière-plan, ce qui modifie la machine plutôt que le réglage.

Le capteur à suppression d’arrière-plan mesure d’où vient la lumière. L’émetteur et le récepteur regardent la cible sous des angles légèrement différents, si bien que la position de la tache de retour sur le récepteur dépend de la distance à la cible. Le capteur compare les deux signaux et se déclenche sur une distance qu’on a réglée, indépendante du pouvoir réfléchissant de la cible. C’est pourquoi le même réglage détecte une pièce noire mate et une pièce blanche brillante, et pourquoi un objet situé derrière le point de commutation est ignoré même s’il réfléchit fortement.

Les trois modes diffèrent par ce qu’ils mettent dans l’espace à surveiller. Un capteur diffuseur travaille seul. Un capteur rétroréflexif envoie un faisceau vers un réflecteur et détecte l’objet quand le faisceau est coupé, ce qui demande un réflecteur en face mais un seul câble. Un couple de barrière lumineuse place l’émetteur et le récepteur aux deux extrémités d’une portée et détecte la coupure du faisceau entre eux, ce qui donne la plus longue portée et la détection la plus fiable, au prix d’un câblage aux deux extrémités.

Comment choisir le bon capteur

Commencez par la distance entre le capteur et la pièce. Ce chiffre sépare les modèles plus que tout autre : les modèles diffuseurs couvrent 100, 300, 500 et 900 mm, le modèle à faisceau linéaire couvre 125 mm, le rétroréflexif atteint 6 m et le couple de barrière lumineuse atteint 15 m.

Décidez ensuite le mode d’après la géométrie. Un capteur regardant par le dessus une pièce posée sur un convoyeur emploie un modèle diffuseur et ne demande rien de l’autre côté. Un capteur regardant à travers un convoyeur à rouleaux où une pièce n’est pas assez haute pour une réflexion fiable emploie un couple de barrière lumineuse. Un capteur qui doit couvrir plusieurs mètres avec un seul cheminement de câble emploie le mode rétroréflexif avec un réflecteur à l’extrémité opposée.

Accordez enfin la sortie avec le contrôleur. Une sortie NPN absorbe le courant et convient à une entrée qui absorbe ; une sortie PNP fournit le courant et convient à une entrée qui reçoit. Le courant de sortie maximal est de 100 mA, de quoi commander une entrée de contrôleur, mais pas une lampe ni une vanne.

Considérez pour finir l’environnement. IP67 couvre les projections et la poussière, mais pas l’immersion continue ni le lavage à haute pression. Un éclairage ambiant à incandescence jusqu’à 3000 lx est toléré sur la face de détection, si bien que le soleil direct ou une lampe de forte puissance braquée sur cette face commande un masque ou un changement d’angle de montage. Le réglage de la sensibilité se fait par molette sur les modèles diffuseurs et par bouton-poussoir sur les autres, ce qui compte lorsqu’il faut modifier le réglage pendant un changement de production plutôt qu’à la mise en service.

Limites et points à confirmer

Les portées des modèles diffuseurs sont données pour une cible blanche mate d’une réflectance de 90 %. Une cible sombre, rugueuse ou inclinée renvoie moins de lumière, la distance utilisable est donc plus courte que la distance publiée et le réglage pratique doit laisser une marge. L’erreur inverse vient d’une cible brillante, qui peut renvoyer assez de lumière sous un certain angle pour être détectée hors du point de commutation voulu.

Deux variantes diffuseurs figurent sur les dessins par modèle du document fourni mais pas dans le tableau de portées ni dans le tableau récapitulatif, si bien que leur disponibilité et leur spécification complète restent ouvertes. Elles sont nommées sur cette page avec cette réserve plutôt que passées sous silence, car un acheteur qui a vu les dessins n’aurait sinon aucun moyen de les situer.

Les diamètres de tache sont publiés avec la distance de travail où chacun a été mesuré, et ces distances diffèrent d’un modèle à l’autre. Les chiffres ne sont pas comparables directement : une petite tache mesurée à 300 mm et une tache plus grande mesurée à 50 mm ne décrivent pas la même façon dont le faisceau est focalisé.

Le document ne dit pas non plus si la fonction de sortie peut être modifiée sur site ou si elle est fixée à la commande. Pour une ligne où le même capteur sert aussi bien en arrangement normalement ouvert que normalement fermé, cela mérite confirmation avant la commande plutôt qu’à la mise en service.