Codeurs industriels : mesure précise du mouvement et de la rotation

Les codeurs industriels jouent un rôle clé dans de nombreux systèmes de contrôle et d'automatisation. Ils permettent de mesurer avec précision le mouvement et la rotation, qu'il s'agisse d'un système basé sur un codeur rotatif ou un codeur linéaire. Ces dispositifs électroniques convertissent les mouvements mécaniques en signaux numériques ou analogiques, ce qui facilite le contrôle et la surveillance des équipements industriels.

Que vous travailliez dans les domaines de la robotique, de la mécanique de précision ou de l'automatisation des processus, les codeurs sont indispensables pour garantir la précision et la fiabilité des opérations.

Nous allons détailler les différents types de codeurs, notamment les codeurs rotatifs, linéaires, magnétiques et optiques. Nous aborderons également les différences entre les codeurs incrémentaux et absolus. Vous découvrirez leur fonctionnement, leurs caractéristiques et les avantages qu'ils apportent, tels que la mesure de l'angle et la détection précise grâce à des technologies de pointe.

Enfin, nous vous fournirons des conseils pratiques pour choisir et installer le codeur qui répondra parfaitement à vos besoins spécifiques.

 

Qu’est-ce qu’un codeur et comment fonctionne-t-il ?

Un codeur est un dispositif électromécanique ou électronique capable de détecter un mouvement mécanique et de le convertir en un signal électrique. Ce signal est ensuite utilisé pour mesurer la position, la vitesse ou la direction d’un objet en mouvement.

Dans les systèmes d'automatisation industrielle, les codeurs jouent un rôle important en fournissant des informations essentielles pour assurer un contrôle précis des machines.

Le fonctionnement d’un codeur repose sur la conversion du mouvement mécanique en signal électrique. Généralement, le codeur est fixé à l'arbre d'un moteur (comme un codeur à arbre) ou à une autre pièce mobile. Lorsque l'arbre tourne ou que la pièce se déplace, le codeur génère des impulsions qui représentent ce mouvement. Ces impulsions sont ensuite transmises à un système de contrôle, où elles sont interprétées pour ajuster le fonctionnement du système. Les technologies modernes, comme la communication par IO-Link, permettent une intégration et un contrôle encore plus avancés.

Les principes de détection utilisés par les codeurs varient en fonction de la technologie employée :

• Les codeurs optiques

Les codeurs optiques utilisent une LED pour émettre un faisceau lumineux qui traverse une roue codeuse composée de motifs de lignes opaques et transparentes. Lorsque la roue tourne, la lumière est alternativement bloquée ou traversée, générant ainsi un signal électrique correspondant au mouvement. Cette technologie, qui repose sur une détection optoélectronique, offre une grande précision et n’est pas affectée par les interférences magnétiques. Ces appareils sont également compacts et souvent dotés de paramètres sélectionnables pour répondre à différentes exigences.

• Les codeurs magnétiques

Les codeurs magnétiques, quant à eux, utilisent des champs magnétiques pour détecter le mouvement. Ces dispositifs sont équipés d'un système de détection magnétique qui les rend robustes et particulièrement adaptés aux environnements difficiles, où les codeurs optiques pourraient être vulnérables. Par exemple, les capteurs à effet Hall détectent les variations de champ magnétique, offrant ainsi une solution fiable pour les applications industrielles exigeantes.

 

Quels sont les types de codeurs ifm ?

Les codeurs ifm sont disponibles en plusieurs types, chacun ayant ses propres caractéristiques et applications spécifiques. Les deux principaux types de codeurs sont les codeurs incrémentaux et les codeurs absolus.

• Les codeurs incrémentaux génèrent un nombre défini d'impulsions par rotation, permettant de mesurer l'angle ou la distance parcourue. Ces codeurs sont particulièrement adaptés pour mesurer la vitesse et la direction de rotation. Ils sont souvent utilisés dans des applications où la position absolue n'est pas nécessaire.
  Par exemple, un codeur incrémental peut produire 200, 400 ou 1000 impulsions par révolution, offrant ainsi une lecture précise de la vitesse de production.
• Les codeurs absolus, quant à eux, attribuent une valeur unique à chaque position angulaire, même après plusieurs rotations. Cela signifie qu’un codeur absolu peut fournir la position exacte d’un objet sans nécessiter une initialisation ou un référencement après un arrêt ou une coupure d’alimentation. Cette caractéristique les rend idéaux pour les applications où une précision de position est essentielle.

En outre, les codeurs ifm peuvent être classés en fonction de leur type de montage, notamment en codeurs à arbre plein et en codeurs à arbre creux.

• Les codeurs à arbre plein sont conçus pour être montés directement sur un arbre solide, tandis que les codeurs à arbre creux offrent une flexibilité accrue dans les installations, grâce à diverses options de fixation et des configurations adaptées aux espaces restreints.
• Les codeurs à arbre creux sont particulièrement utiles dans les applications où l'espace est limité ou lorsqu’une installation directe sur un entraînement est requise.

Grâce à ces différentes conceptions et modes de fonctionnement, les utilisateurs peuvent choisir le codeur le plus approprié à leurs besoins spécifiques, garantissant ainsi une mesure précise et fiable du mouvement et de la rotation.

 

Codeur absolu vs codeur incrémental : quelles différences ?

Les codeurs absolus et les codeurs incrémentaux sont deux types fondamentaux de codeurs, chacun avec des caractéristiques et des applications distinctes.

Les codeurs absolus attribuent une valeur unique à chaque position angulaire, fournissant ainsi une mesure absolue de la position. Cela signifie que le codeur absolu transmet en continu la position actuelle sans nécessiter de point de référence ou d'étalonnage.

Cette caractéristique peut être comparée à une horloge qui affiche l'heure en continu, permettant de connaître la position exacte à tout moment.

Les codeurs incrémentaux, en revanche, signalent uniquement les changements de position angulaire par le biais d'impulsions. Ils ne fournissent pas de position absolue mais plutôt un nombre d’impulsions depuis un point de référence. Cela peut être comparé à un chronomètre qui mesure la durée entre un point de départ et un point d'arrêt, nécessitant ainsi un point de référence initial pour déterminer la position actuelle.

Une des différences clés entre les deux types de codeurs concerne le signal de sortie. Les codeurs absolus génèrent un signal de sortie qui représente directement la position absolue, tandis que les codeurs incrémentaux produisent un signal de sortie sous forme d'impulsions qui doivent être comptées pour déterminer la position relative. Cette différence affecte directement la précision et la fiabilité des mesures.

Les codeurs absolus offrent une précision de position constante, même après une coupure de courant, car ils conservent la mémoire de la position. En revanche, les codeurs incrémentaux peuvent perdre la trace de la position si l'alimentation est interrompue, nécessitant ainsi une phase d'étalonnage pour reprendre les mesures précises.

En termes de cas d’usage, les codeurs absolus sont idéaux pour les applications où la mémorisation de la position est essentielle. Par exemple, dans les systèmes de positionnement précis, les robots industriels ou les systèmes de guidage où la perte de position pourrait avoir des conséquences graves. Les codeurs incrémentaux, quant à eux, sont mieux adaptés pour les mesures de vitesse et de déplacement relatif, comme dans les applications de contrôle de vitesse de moteurs ou de suivi de mouvement dans les systèmes de transport.

Le choix entre un codeur absolu et un codeur incrémental dépend des exigences spécifiques de l’application, notamment en termes de précision, de mémorisation de la position et de la robustesse face aux interruptions de courant.

 

Comment fonctionnent les codeurs incrémentaux ?

Les codeurs incrémentaux sont des dispositifs sophistiqués qui transforment le mouvement mécanique en impulsions électriques. Cela permet de mesurer avec précision la vitesse, la position et le sens de rotation d’un objet. Leur fonctionnement repose sur plusieurs principes essentiels.

• Détection optique

Les codeurs incrémentaux utilisant la détection optique fonctionnent grâce à un disque rotatif fendu, souvent appelé « roue codée », fixé à l’arbre d’un moteur ou d’un mécanisme en rotation. Ce disque est composé de fentes équidistantes alternant entre des secteurs opaques et transparents.

Lors de la rotation du disque, un faisceau lumineux émis par une LED traverse les fentes, générant une série d’impulsions électriques détectées par un photodiode ou un phototransistor. Ces impulsions sont ensuite transmises à un système de contrôle pour être interprétées.

• Détection magnétique

Les codeurs incrémentaux utilisant la détection magnétique fonctionnent de manière similaire à la détection optique, mais utilisent des champs magnétiques au lieu de la lumière. Un aimant fixé au rotor et un capteur à effet Hall détectent les variations du champ magnétique lors de la rotation, générant ainsi des impulsions électriques.

Cette technologie est particulièrement robuste et adaptée aux environnements difficiles où les codeurs optiques pourraient être moins performants.

• Conversion du mouvement en impulsions électriques

Les codeurs incrémentaux produisent des impulsions électriques à chaque incrément de rotation ou de mouvement. Ces impulsions sont souvent générées par deux canaux de sortie (phase A et phase B) déphasés de 90°. Ce déphasage permet de déterminer non seulement le nombre d’impulsions, mais aussi le sens de rotation.

Grâce à cette combinaison de signaux, le système de contrôle peut calculer avec précision la position, la vitesse et le sens de rotation.

• Applications

Les codeurs incrémentaux sont largement utilisés dans diverses applications industrielles pour des tâches spécifiques. Ils sont particulièrement utiles pour la mesure de vitesse, où le nombre d’impulsions par unité de temps permet de calculer la vitesse de rotation.

Ils jouent également un rôle clé dans le contrôle de position, permettant de suivre avec précision le déplacement d’un objet. En outre, les codeurs incrémentaux fournissent un feedback moteur essentiel, permettant aux systèmes de contrôle de réguler la performance des moteurs pour une opération stable et précise.

 

Quelle est la résolution des codeurs ifm ?

La résolution d’un codeur mesure sa capacité à détecter et signaler les changements de position avec précision. Elle est généralement exprimée en nombre d’impulsions par tour pour les codeurs incrémentaux, ou en nombre de bits pour les codeurs absolus.

Pour les codeurs incrémentaux, la résolution correspond au nombre d’impulsions générées par une rotation complète de l’arbre. Les codeurs ifm offrent une large gamme de résolutions, allant de 1 à 10 000 points par tour, permettant ainsi de choisir la précision nécessaire en fonction des besoins spécifiques de l’application, qu’il s’agisse de mesurer un faible déplacement ou une grande rotation avec un diamètre précis.

En ce qui concerne les codeurs absolus, la résolution est exprimée en nombre de bits, ce qui détermine le nombre de positions uniques que le codeur peut détecter. Les modèles absolus ifm proposent des résolutions allant de 13 bits pour les versions monotour, jusqu’à 24, 25 ou même 31 bits pour les versions multitour.

Le nombre de bits joue un rôle important dans la précision des codeurs absolus. Plus ce nombre est élevé, plus la résolution est fine, permettant de mesurer des positions avec une grande exactitude. Cela est particulièrement essentiel dans les applications où il est impératif de conserver la position exacte même après une coupure de courant, car les codeurs absolus mémorisent la position.

 

Surveillance et contrôle : pourquoi utiliser un codeur industriel ?

Les codeurs industriels jouent un rôle important dans l'amélioration de la précision, de la fiabilité et de l'efficacité des machines industrielles. Voici pourquoi leur utilisation est essentielle dans les environnements de production modernes.

• Amélioration de la précision des machines industrielles

Les codeurs permettent une mesure précise du mouvement et de la position, ce qui est vital pour maintenir la performance optimale des machines industrielles. En fournissant des signaux de rétroaction précis, ils aident à contrôler avec exactitude la vitesse, l'angle et la position des composants mécaniques. Cela est particulièrement important dans les applications où la précision est critique, telles que la fabrication de précision, la robotique et les systèmes de commande de moteurs.

• Surveillance en temps réel des mouvements

Les codeurs industriels offrent une surveillance en temps réel des mouvements, permettant ainsi un contrôle en boucle fermée. Cette capacité de surveillance continue permet de détecter immédiatement les écarts par rapport aux paramètres préétablis et d'effectuer des ajustements en temps réel. Cela améliore significativement la stabilité et la fiabilité des opérations industrielles, tout en réduisant les temps d'arrêt et les coûts de maintenance.

• Intégration dans les systèmes de maintenance conditionnelle

Les codeurs sont également intégrés dans les systèmes de maintenance conditionnelle, qui visent à prévenir les pannes et à optimiser les opérations de maintenance. En fournissant des données précises sur l'état et le fonctionnement des machines, les codeurs aident à identifier les tendances et les anomalies pouvant indiquer une défaillance imminente. Cette approche proactive permet de planifier les interventions de maintenance de manière plus efficace, réduisant ainsi les coûts et améliorant la disponibilité des équipements.

 

Quels sont les avantages des codeurs ifm ?

Les codeurs ifm présentent plusieurs avantages qui en font des solutions idéales pour les applications industrielles exigeantes. Découvrez ci-dessous leurs principaux atouts.

• Robustesse et précision des modèles ifm

​Conçus pour offrir une robustesse exceptionnelle, les codeurs ifm restent fiables même dans les environnements les plus difficiles. Grâce à l’utilisation de technologies de détection magnétique ou optoélectronique sans usure, ils garantissent une longue durée de vie et une précision constante, tout en maintenant un faible poids et une structure compacte. Cette caractéristique les rend parfaits pour des applications industrielles où le choix d’un modèle léger au flasque adapté est essentiel.

Les matériaux de haute qualité, tels que l’aluminium et l’acier inoxydable, assurent leur résistance aux chocs, à la corrosion et aux conditions climatiques extrêmes.

• Compatibilité avec plusieurs protocoles industriels

Les codeurs ifm sont compatibles avec une large gamme de protocoles industriels, ce qui simplifie leur intégration dans divers systèmes de contrôle. Ils prennent en charge des protocoles tels que IO-Link, Profinet et CANopen, permettant une communication fluide et une intégration harmonieuse dans les réseaux existants.

Cette polyvalence réduit les complexités liées à l’installation et améliore la flexibilité des systèmes de contrôle.

• Facilité d’installation et de paramétrage

L’installation et le paramétrage des codeurs ifm sont conçus pour être simples et efficaces. Les modèles dotés de la technologie IO-Link offrent un paramétrage automatique et une configuration intuitive via un PC ou directement sur l’appareil grâce à des écrans et des boutons de réglage.

Ces fonctionnalités réduisent le temps et les efforts nécessaires à la mise en place, un atout précieux dans les environnements de production où rapidité et efficacité sont essentielles.

 

Comment choisir un codeur ifm ?

Le choix d’un codeur ifm repose sur plusieurs critères essentiels à prendre en compte pour garantir que le dispositif répond parfaitement aux besoins spécifiques de votre application. Voici les principaux facteurs à considérer lors de votre sélection.

• Type d’application (position, vitesse)

La première étape consiste à identifier le type d’application pour lequel le codeur sera utilisé. Si vous devez mesurer la position absolue, un codeur absolu sera le choix idéal. Ces dispositifs attribuent une valeur unique à chaque position angulaire, même après plusieurs rotations, ce qui les rend parfaits pour les applications nécessitant une grande précision de position.

En revanche, si votre besoin concerne la mesure de la vitesse ou du déplacement relatif, un codeur incrémental sera plus approprié. Ces codeurs génèrent un nombre défini d’impulsions par rotation, permettant de calculer la vitesse et le sens de rotation avec précision.

• Type de sortie (HTL, TTL, IO-Link)

Le type de sortie du codeur est un autre critère déterminant. Les codeurs ifm proposent différentes options de sortie, telles que HTL (Haute Tension Logique), TTL (Transistor-Transistor Logique) et IO-Link.

Le choix dépendra de la compatibilité avec votre système de contrôle. Par exemple, les modèles équipés d’une interface IO-Link offrent une configuration et un paramétrage simplifiés, tout en permettant une communication bidirectionnelle avec le système de contrôle.

• Conditions environnementales (température, humidité, vibrations)

Les conditions environnementales dans lesquelles le codeur sera utilisé jouent également un rôle important. Les codeurs ifm sont conçus pour être robustes et fonctionnent efficacement dans des plages de température allant de -40°C à 85°C, ainsi que dans des environnements humides ou soumis à des vibrations.

Leur boîtier, souvent en aluminium ou en acier inoxydable, assure une grande résistance aux chocs et à la corrosion. De plus, les modèles offrent une protection IP65, IP66 ou IP67 selon le produit, garantissant une fiabilité optimale même dans des conditions difficiles.

 

Quelles sont les applications des codeurs industriels ?

Les codeurs industriels jouent un rôle clé dans de nombreuses applications en garantissant précision, fiabilité et efficacité dans les systèmes de production. Voici les principaux domaines où ils sont indispensables.

• Surveillance des robots industriels

Les codeurs industriels sont largement utilisés dans les robots pour mesurer la position et la vitesse des articulations et des mouvements. Cela permet un contrôle précis, essentiel pour des tâches comme l'assemblage, la soudure, la peinture et la manutention de matériaux.

Par exemple, dans les applications de soudure à l'arc et de soudure par points, les codeurs incrémentaux mesurent la position des bras des robots, garantissant une précision et une répétabilité des mouvements.

• Moteurs électriques et convoyeurs

Les codeurs sont indispensables pour le contrôle des moteurs électriques et des systèmes de convoyage. Ils fournissent des signaux de feedback pour réguler la vitesse et la position des moteurs, nécessaires dans les applications exigeant synchronisation et précision.

Dans les équipements de levage et de transport, les codeurs incrémentaux mesurent la position de la charge et contrôlent la vitesse et la direction des systèmes mobiles automatisés.

• Contrôle de vitesse et de position dans les machines-outils

Dans les machines-outils, les codeurs industriels mesurent la position de la tête de coupe et contrôlent la vitesse de déplacement. Cela garantit un usinage précis et une optimisation de la production.

Par exemple, dans les applications de micro-fraisage, les codeurs optiques de haute précision assurent un usinage précis, tout en résistant aux vibrations et à la contamination.

• Utilisation dans l’automatisation des process industriels

Les codeurs industriels sont intégrés dans divers processus industriels pour automatiser et optimiser les opérations. Ils mesurent la distance, la position, la vitesse et la rotation des éléments en mouvement dans les systèmes de contrôle de mouvement, les équipements de test et les lignes de production.

Cette intégration améliore la productivité, réduit les coûts et augmente la fiabilité des systèmes de production.

 

Installation et configuration d’un codeur industriel

L'installation et la configuration d’un codeur industriel nécessitent une attention particulière pour assurer un fonctionnement optimal et éviter les erreurs potentielles. Voici les étapes clés à suivre pour une installation et une configuration réussies.

• Étapes d’installation mécanique

L’installation mécanique d’un codeur commence par le choix du bon emplacement dans la chaîne cinématique. Le codeur peut être monté directement sur l’arbre d’un moteur, sur une vis à billes ou sur une poulie de transmission. Il est important de sélectionner un emplacement qui minimise les défauts de coaxialité et les efforts radiaux sur l’arbre du codeur.

Les codeurs à arbre expansible, à arbre creux ou à embrochage rapide sont disponibles pour s’adapter à différentes configurations mécaniques. Par exemple, les codeurs à arbre expansible sont souvent utilisés sur des moteurs où l’arbre ne peut supporter aucun effort radial.

Il est également important d’utiliser des accouplements spéciaux pour compenser les défauts de coaxialité et assurer une transmission de mouvement précise.

• Étapes d’installation électrique

L’installation électrique implique le câblage correct du codeur avec le système de contrôle. Il est essentiel de respecter les normes et les réglementations en vigueur, ainsi que les instructions spécifiques du fabricant.

Le blindage des liaisons entre le codeur et le variateur ou l’automate est important pour éviter les interférences électromagnétiques et garantir une transmission de signal fiable.

Les connecteurs de données et de puissance doivent être correctement raccordés. Les technologies monocâbles simplifient le raccordement en combinant les signaux de puissance et de données dans un seul câble.

• Configuration des paramètres de sortie et étalonnage

La configuration des paramètres de sortie du codeur est une étape critique. Il faut définir le type de sortie (HTL, TTL, IO-Link, etc.) en fonction des exigences du système de contrôle.

Les codeurs absolus nécessitent souvent une configuration plus complexe, incluant la définition de l’adresse IP réseau et la configuration des interfaces de communication.

L’étalonnage du codeur, notamment pour les codeurs incrémentaux, implique la réalisation d’une prise d’origine machine (POM) pour s’assurer de la position angulaire obtenue. Cela consiste à déplacer lentement le mobile jusqu’à atteindre un top zéro gravé sur une piste séparée du disque optique, permettant ainsi de remettre le compteur à zéro toujours au même endroit.

• Bonnes pratiques et erreurs à éviter

Pour éviter les erreurs courantes, il est important de suivre les bonnes pratiques d’installation et de configuration. Les utilisateurs doivent se familiariser avec les instructions du fabricant et respecter toutes les normes et réglementations en vigueur. Les opérations telles que l’installation, la mise au point, la mise en service, l’utilisation, l’assemblage, le désassemblage et la maintenance doivent être exécutées par des personnes qualifiées.

Il est également important de vérifier que le codeur est protégé contre les chocs, la poussière et les conditions environnementales extrêmes. Les défauts de coaxialité et les efforts radiaux sur l’arbre du codeur doivent être minimisés pour préserver la précision et la durée de vie du dispositif.

N'attendez plus pour intégrer ces technologies avancées à vos processus et profiter d’une précision et d’une efficacité accrues. Consultez les experts et les fournisseurs de codeurs industriels afin d’identifier la solution idéale pour vos projets.