Les capteurs à ultrasons sont utilisés dans l’industrie pour mesurer des distances, sous la forme de capteurs de proximité ou de barrières de détection à faisceaux. L’article suivant décrit comment des objets et des films particulièrement transparents sont spécialement bien reconnus avec cette technique.

Les capteurs à ultrasons présentent des avantages évidents par rapport aux capteurs optiques, inductifs et capacitifs, grâce aux atouts suivants :

  • Mesures obtenues indépendamment de la matière, de la surface, de la couleur et de la taille de la cible à détecter.
  • Ils fonctionnent dans des environnements poussiéreux et sales, brumeux et fortement lumineux.
  • Détection d’objets transparents et brillants.
  • Ils numérisent des objets très fins (et pas uniquement des tous petits objets)

Les capteurs à ultrasons peuvent ainsi détecter différents types de matériaux, comme le métal, le plastique, le bois, les liquides, les granulats, la poudre, la nourriture etc., que l’objet soit transparent ou non. Seuls les capteurs à ultrasons offrent une telle polyvalence. C’est pourquoi ils sont principalement utilisés lorsque toutes les autres techniques échouent.
Grâce à ces atouts, un grand nombre d’applications dans les domaines de la surveillance de niveaux, du contrôle de processus, du comptage et de la détection, ainsi que de la mesure de dimensions sont apparues. Les capteurs sont généralement installés dans des machines ou des systèmes.

Une application particulièrement intéressante est la détection d’objets transparents, comme des récipients en plastique ou en verre. Les films en plastiques, souvent utilisés dans l’industrie de l’emballage, sont particulièrement faciles à détecter par des capteurs à ultrasons. Ceci peut être utile lors de la production de feuilles, de travaux d’impression ou d’emballage. Les films imprimés sont souvent utilisés comme des films rétractables sur des biens de consommation, par exemple pour des produits cosmétiques ou des packs de bière. En alternative à l’ultrason, seuls les capteurs optiques traditionnels pourraient faire l’affaire. Mais ceux-ci ont leurs limites, en particulier lorsque les films sont imprimés. Les parties transparentes, semi-transparentes, de différentes couleurs et complètement opaques ont alors des fréquences de mesure élevées. La lumière pénètre généralement dans les matériaux transparents. L’onde ultrasonique, quant à elle, est réfléchie pour une grande partie. La réserve de détection est ainsi beaucoup plus élevée avec des capteurs à ultrasons qu’avec des capteurs optiques.

Détection de contours

Les films sont généralement traités à une fréquence de mesure élevée. Des capteurs sont utilisés afin de conserver l’alignement des pièces. Le système appelé guidage de bande est équipé de capteurs d’alignement à ultrasons. Sur l’image, le film est transparent sur les contours, et imprimé en noir au centre. Un capteur optique aurait de grandes difficultés à distinguer le contour de la feuille par rapport au contour de l’impression. Les capteurs à ultrasons, par contre, gèrent sans aucune difficulté ce type d’applications.
Des capteurs de fourche sont utilisés dans ce cas, puisqu’ils ont la capacité de détecter le contour avec une précision de 0,1 mm. Ou bien, en alternative, des capteurs binaires qui détectent la présence ou l’absence d’une feuille. Ces derniers sont une alternative plus rentable et la détection est très rapide.
Les capteurs à ultrasons sont non seulement plus intéressants pour des produits transparents, mais aussi dans des environnements poussiéreux et sales. Les ondes ultrasoniques sont beaucoup moins sensibles que la lumière, et elles pénètrent des couches épaisses de saleté. Pour ces différentes raisons, ces capteurs d’alignement sont très répandus dans la fabrication de papiers et de papiers absorbants.
Les capteurs d’alignement à ultrasons série UPF de SNT Sensortechnik AG se caractérisent par une bonne stabilité thermique, des erreurs de changement de plan réduites, une fréquence de mesure élevée, une facilité d’utilisation et un boîtier en aluminium très solide.

Barrière de détection ultrasonique à faisceaux

De la même manière que les barrières optiques bien connues, il existe également des capteurs ultrasoniques à faisceaux, avec un émetteur et un récepteur séparés mécaniquement. Ces capteurs sont utiles si la distance est supérieure à quelques centimètres. Ces barrières permettent de détecter par exemple des trous dans les feuilles, puisque le son passe parfaitement à travers les plus petites ouvertures. Une impression sur la feuille ou une épaisseur irrégulière ne gênent absolument pas les capteurs à ultrasons. Les capteurs à ultrasons ou les capteurs de proximité sont idéalement adaptés pour la détection de trous dans les feuilles. Les capteurs ultrasoniques à faisceaux UPB ont une puissance de transmission très élevée, pouvant ainsi réaliser des gammes de mesure de plus de 1,5 m. Les capteurs ultrasoniques à faisceaux sont idéalement adaptés à la détection et au comptage de récipients transparents comme des bouteilles, dans la mesure où un tout petit espace sépare les bouteilles.

Capteurs à ultrasons pour la détection de distances

Les capteurs à ultrasons pour la détection de distances classiques basés sur des mesures de temps de parcours des ondes ultrasonores, permettent de mesurer des distances de quelques millimètres jusqu’à plusieurs mètres avec une précision de de <0,5%FS. La version miniature type UPS est équipée d’un dispositif FocusBEAM, permettant de détecter des espaces ou des cavités particulièrement étroits.

Une application typique pour le traitement d’une bande sans fin est le contrôle dit de l’affaissement. Une boucle de suspension est générée délibérément, et la position verticale est mesurée avec un capteur à ultrasons. Les moteurs enrouleurs et dérouleurs sont alors contrôlés avec cette information, de sorte que l’affaissement est toujours le même, et le film n’est ni trop serré, ni trop lâche. 

Les capteurs à ultrasons SONARANGE de SNT Sensortechnik AG disposent d’une acuité particulièrement bonne. En conséquence, même des boucles flottantes importantes de feuilles particulièrement fines sont rapidement détectées, de manière fiable. Les nouveaux types UPR-A sont configurables par l’utilisateur, et adaptés à l’application.

Capteurs d’étiquettes

 Les nouveaux capteurs de fourche à ultrasons UPF-L fonctionnent sur le principe de la transmission sonore à travers un matériel fin. Le récepteur mesure le son transmis par l’émetteur. Une application particulièrement intéressante de ce capteur est la détection de la position exacte d’étiquettes sur du matériel porteur dans une procédure d’étiquetage automatique, afin de garantir que l’étiquette sera placée dans la bonne position. Le processus s’effectue à un rythme élevé, et l’espace entre les étiquettes est réduit. La technique ultrasonique des transducteurs SONARANGE de SNT Sensortechnik AG est largement supérieure aux capteurs optiques ou capacitifs lorsqu’il s’agit de matériel d’étiquetage transparent. En plus de la détection d’étiquettes, le capteur UPF-L peut également être utilisé pour la détection de contours ou de points de soudure, ou encore pour détecter des petits trous ou fissures.

Capteur de fourche à ultrasons por étiquettes
Capteur de fourche à ultrasons pour étiquettes

Bière Chopfab (Suisse allemand : “tête coupé”)

Le film thermo-rétractable sur l’image du début du document est utilisé par la brasserie locale et innovante Doppelleu à Winterthur, en Suisse, pour les packs de six. Cette bière Chopfab est devenue en très peu de temps une des bières les plus populaires de Suisse (www.doppelleu.ch). De la même manière, les capteurs à ultrasons innovants sont populaires dans le domaine de l’emballage de matériaux transparents.

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