Les technologies optiques et laser permettent de mesurer la vitesse et la longueur d’un matériau en mouvement sans aucun contact physique. Sur cette page, nous analysons, avec une approche technique, les principes sur lesquels reposent les vélocimètres et codeurs optiques ASTech : le filtre spatial de la série VLM500 et la corrélation optique de la série VLM60. Nous comparons en outre ces méthodes à la vélocimétrie laser Doppler, approfondie sur la page Doppler et corrélation optique.
L’objectif est de fournir les critères techniques permettant de comprendre quel principe optique adopter en fonction de la vitesse, de la précision et du type de surface. Cette page fait partie de la section Technologies ; pour les cas d’usage réels, nous vous renvoyons à la section Applications et solutions.
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Le principe de la mesure optique sans contact
Toute surface, même apparemment lisse, présente à l’échelle microscopique une granularité qui diffuse la lumière de manière caractéristique. Lorsque le matériau défile, ce motif lumineux se déplace devant le capteur. En analysant le mouvement du motif, il est possible de remonter à la vitesse du matériau et donc, par intégration dans le temps, à sa longueur. Comme il n’y a pas de contact, la mesure est insensible au glissement et à l’usure et reste valable même sur des matériaux chauds, minces ou délicats.
Filtre spatial avec capteur CCD
Dans la technique du filtre spatial, la lumière réfléchie par la surface est projetée sur un capteur CCD qui agit comme un réseau optique. Il en résulte un signal dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du matériau. C’est un principe robuste et très précis, adapté aux grandes vitesses.
La série VLM500 emploie cette méthode et atteint des vitesses allant jusqu’à 50 m/s (3 000 m/min en plage étendue) avec une incertitude inférieure à 0,025 % à la distance nominale.
Corrélation optique d’images
Dans la méthode à corrélation, un capteur d’image acquiert des images successives de la surface ; en les comparant, l’instrument calcule le déplacement du matériau dans les directions x et y, en reconnaissant aussi le changement de direction. Aucune vitesse minimale n’étant requise, la mesure est valable jusqu’à 0 m/s.
Le VLM60 repose sur ce principe : codeur optique compact conçu comme remplacement direct des roues de mesure, avec sortie incrémentale TTL compatible avec les systèmes existants.
Lumière LED, pas laser : sécurité et stabilité
Une caractéristique distinctive des instruments ASTech VLM est l’emploi d’un éclairage à LED en lumière blanche plutôt que de sources laser. Aucune précaution de sécurité laser n’est donc nécessaire et l’on évite le phénomène de speckle cohérent. Toutefois, lorsqu’on parle de vélocimétrie optique industrielle, il est utile de connaître également l’approche laser Doppler, que nous présentons par souci d’exhaustivité technique.
Filtre spatial, corrélation ou Doppler : comment choisir
En résumé : le filtre spatial (VLM500) est le choix pour la grande vitesse et la haute précision ; la corrélation (VLM60) est idéale pour les basses vitesses, les démarrages/arrêts et le remplacement des roues de mesure ; la vélocimétrie laser Doppler trouve son emploi dans les mesures de laboratoire et dans des cas particuliers. Pour une comparaison approfondie des avantages et des limites, poursuivez avec la page Doppler et corrélation optique.
Avantages techniques des solutions optiques ASTech
- Mesure sans contact sur presque tous les matériaux
- Filtre spatial pour des vitesses jusqu’à 50 m/s et une incertitude < 0,025 % (VLM500)
- Corrélation optique pour la mesure jusqu’à 0 m/s (VLM60)
- Éclairage LED en lumière blanche, sans risques laser
- Sorties codeur, analogiques et bus de terrain pour une intégration aisée
Pour aller plus loin et produits
Les technologies décrites sont mises en œuvre dans les produits suivants. Pour les données complètes et les accessoires, consultez les pages correspondantes.
Vélocimètres optiques VLM500
Vitesses jusqu’à 50 m/s, incertitude < 0,025 %, filtre spatial CCD.
Encodeur optique VLM60
Substitut des roues de mesure, mesure jusqu’à 0 m/s, méthode par corrélation.
Vélocimètres et encodeurs optiques
Aperçu de la famille de vélocimètres et d’encodeurs optiques sans contact.
Questions fréquentes
Le filtre spatial génère un signal dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse, idéal pour les grandes vitesses et la haute précision (VLM500). La corrélation compare des images successives de la surface et mesure le déplacement même à vitesse nulle (VLM60).
Non. La série VLM utilise un éclairage à LED en lumière blanche, sans laser : cela supprime les exigences de sécurité laser et le phénomène de speckle cohérent.
Pour les grandes vitesses, jusqu’à 50 m/s, et pour la précision maximale, le choix est le filtre spatial de la série VLM500.
La méthode à corrélation de la série VLM60, qui n’a pas de vitesse minimale et mesure de façon fiable jusqu’à 0 m/s.
Oui. Le réglage automatique du temps d’exposition et de la luminosité permet la mesure sur une vaste gamme de surfaces, y compris brillantes, sombres ou à contraste variable.
Plages de travail, distances et plage de mesure
Un aspect pratique dans le choix d’un vélocimètre optique est la distance de travail, c’est-à-dire la distance entre l’instrument et la surface du matériau. La série VLM500 existe en versions à distance nominale de 185, 240 ou 330 mm et à tolérance variable, afin de s’adapter aux contraintes mécaniques et aux oscillations du matériau (flottement de la bande). À chaque version correspond une plage de mesure différente, des basses vitesses jusqu’à 3 000 m/min en plage étendue. Le VLM60, quant à lui, fonctionne à une distance rapprochée de 100 mm, idéale pour les installations compactes.
Le choix correct de la distance et de la plage de mesure garantit que l’instrument travaille à son point optimal, là où l’incertitude est minimale. C’est pourquoi, au stade de la conception, il importe de considérer non seulement la vitesse de ligne mais aussi la géométrie du passage du matériau.
Alignement, accessoires et protection
Pour obtenir la précision maximale, les instruments optiques disposent d’accessoires dédiés : platines et équerres de fixation, unités d’alignement, afficheurs numériques et analogiques, ainsi que des caissons de protection avec refroidissement et pressurisation à air pour les environnements les plus sévères. Par exemple, en présence de poussière, de vapeurs ou de chaleur rayonnante, un caisson pressurisé maintient la fenêtre optique propre et la mesure stable dans le temps.
Tous ces éléments font des technologies optiques non pas un simple capteur, mais une solution de mesure complète, intégrable de façon fiable dans les lignes existantes.
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