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LiDAR, RaDAR ou capteurs à ultrasons, quelle technologie utiliser ?

Notre comparatif de fonctionnement pour vous aider à faire votre choix

Gamme capteurs ultrasons, LiDAR et Radar SICK
Gamme capteurs ultrasons, LiDAR et Radar SICK

Vous vous êtes sans doute déjà posé la question « Que choisir entre LiDAR, RaDAR et Ultrasons ? » ou « Quelle est la meilleure technologie de mesure de distance pour mon application ? ». C’est bien légitime car des similitudes existent. Ces 3 procédés font référence à des techniques de mesure de distance mais chacun répond à un besoin ou plutôt à un domaine d’application différent.

 

Pour savoir laquelle de ces technologies répondra le plus à vos besoins, il faut d’abord se poser quelques questions telles que :
  • Que souhait-on mesurer ?
  • Quelle en est la matière ?
  • Quelle en est la couleur ?
  • Dans quelles conditions environnementales se trouve mon application ?
  • Quelle distance entre l’émetteur et la cible ?
 
Ces questions vont permettre de déterminer quelle méthode sera la plus adéquate et ainsi donner les résultats les plus pertinents.

La mesure par ultrasons

Tout d’abord, quel est le fonctionnement de la mesure par ultrasons ? Cette technologie temps de vol est basée sur les ondes sonores, du domaine des ultrasons non audibles. Ces ondes se propagent uniquement sous forme d’ondes longitudinales et ne peuvent être polarisées.

Fonctionnement mesure par ultrasons
Fonctionnement mesure par ultrasons

On utilisera plutôt cette technique pour des applications dont la précision n’est pas prioritaire et de préférence pour la mesure de matériaux durs car ils reflètent presque toute l’énergie sonore. 

Les ultrasons n’étant pas basés sur la lumière, ils sont insensibles aux couleurs, à la brillance ou à la transparence.

Les ultrasons seront recommandés pour la mesure de surfaces rugueuses et produits en vrac, dans des liquides et mousses dures et dans un environnement pouvant être optiquement difficile, comme par temps de brouillard, pluie, avec de la poussière ou de l’humidité.

 

Nous conseillerons donc l’utilisation de la mesure par ultrasons pour une surveillance du volume, pour des distances assez courtes car les ondes sonores ne vont pas à plus de 8 m, pour des petites dimensions de capteur ainsi que pour sa robustesse extérieure et sa fiabilité.

Il est déconseillé d’utiliser cette méthode pour la mesure de mousse liquide ou souple, textiles, tapis, laine de coton ou de poudre.

Détection d'objet par ultrasons
Détection d'objet par ultrasons
Détection d'objet par ultrasons
Détection d'objet par ultrasons

La mesure par LiDAR

Commençons par sa définition et son fonctionnement : LiDAR est l’acronyme de Light (ou Laser Imaging) Detection And Ranging, ce qui signifie la détection et l’estimation de la distance par la lumière. Il s’agit d’une technologie temps de vol basée sur l’analyse des propriétés d’un laser (infrarouge) renvoyé par la cible vers son émetteur.

En faisant tourner l’impulsion laser avec un miroir rotatif, le capteur est capable d’évaluer une zone en 2D. En scannant plusieurs plans de numérisation, il est possible de déterminer des volumes en 3D.

Fonctionnement d'un LiDAR
Fonctionnement d'un LiDAR
Fonctionnement d'un LiDAR
Fonctionnement d'un LiDAR

Cette technique LiDAR est parfaite lorsque l’on souhaite une indication de position précise.

Elle permet de mesurer facilement les objets solides, même derrière le verre grâce à sa technologie multi-échos. Elle est idéale pour les petits objets et à une distance allant jusqu’à 200 m. La technologie Lidar 2D ou 3D permet également la surveillance de contour car le champ de vision du LiDAR est beaucoup plus large que les deux autres techniques.

 

Nous recommanderons l’utilisation de la technologie LiDAR 2D ou 3D lorsqu’une indication de position précise ou une classification d’objet sera requise, ou bien lorsqu’une grande zone de numération sera impérative (Champs de vue horizontal jusqu’à 360°, Champs de vue vertical jusqu’à 15°).

Par contre, il est vivement déconseillé d’utiliser cette méthode sur de l’eau, ou dans un environnement difficile (fortes chutes de neige, pluie, brouillard, poussière…).

Applications des LiDAR
Les LiDAR sont utilisés comme Systèmes Anticollision (à gauche) ou comme Solution de guidage (à droite)
Applications des LiDAR
Les LiDAR sont utilisés comme Systèmes Anticollision (à gauche) ou comme Solution de guidage (à droite)

La mesure par RaDAR

Le fonctionnement du RaDAR est proche de la technologie par ultrasons. Le RaDAR (acronyme de RAdio Detection And Ranging) utilise des ondes électromagnétiques émises verticalement et horizontalement qui se propagent dans tous les milieux, même dans le vide. La vitesse de propagation dans l’atmosphère est proche de la vitesse de la lumière dans le vide mais varie selon la densité de l’air, selon son contenu en eau, sa température et sa pression. Le RaDAR permet de calculer la distance, le mouvement et l’angle. 

Les ondes et l’écho ne sont pas coordonnées, des réflexions croisées se produisent, par conséquent, 

le RaDAR va devoir mesurer à plusieurs reprises. Les données vont être comparées et vérifiées, et si les résultats sont identiques alors l’objet sera reconnu. C’est ce que l’on appelle le suivi (ou tracking).

Afin de déterminer les objets, il faut pouvoir évaluer les échos grâce à des algorithmes et il est indispensable d’avoir au moins 2 antennes de réception pour calculer l’angle.

Capteur RaDAR RMS320
Capteur RaDAR SICK RMS320 (utilisable pour applications fixes uniquement)
Capteur RaDAR RMS320
Capteur RaDAR SICK RMS320 (utilisable pour applications fixes uniquement)

La technologie RaDAR sera préconisée pour la détection d’objet volumineux car il y aura une plus grande surface de réflexion (RCS) et sera donc plus facile à détecter. L’objet à détecter sera de préférence métallique (le métal étant un réflecteur parfait pour cette technique de mesure).

Le RaDAR est capable de mesurer de grands volumes jusqu’à plusieurs dizaines (voir centaines) de mètres, mêmes dans des conditions météorologiques extrêmes.

 

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Capteurs 3D-LiDAR

Capteurs à ultrasons

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