Choisir les bons câbles et connecteurs pour la vision industrielle

Figure 1.Essais sur piste

Les systèmes de vision industrielle se composent d'un certain nombre de composants et tous doivent être optimisés pour obtenir les meilleures performances possibles. Le choix des câbles et des connecteurs appropriés pour relier les caméras à un système de vision ou à un PC en est une partie importante et dépend de l'application particulière. Les facteurs clés incluent :

Dans de nombreux cas, des câbles prêts à l'emploi peuvent suffire, mais dans d'autres, des câbles spécifiques à l'application peuvent devoir être fabriqués.

Il s'agit d'une considération fondamentale pour toute application de vision industrielle, car elle détermine généralement la norme de transmission de données qui doit être utilisée. En général, les normes basées sur Ethernet telles que GigE Vision, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T et 10GigE permettent la transmission sur les distances les plus longues (jusqu'à 100 mètres) sans l'utilisation de répéteurs, tandis que Camera Link HS et CoaXPress fournissent les données les plus rapides. taux de transfert, mais sur des distances plus courtes. Certaines applications nécessitent des longueurs de câble plus longues que celles autorisées par l'interface préférée. En utilisant un matériau de transmission optimisé sur une base en cuivre, des solutions de câble étendues sont possibles sur des distances moyennes. Lorsque des longueurs de câble importantes sont nécessaires et qu'une interface plus appropriée ne peut pas être utilisée, des répéteurs sont disponibles qui permettent d'étendre les longueurs généralement entre 2 et 4 fois la longueur standard. Pour des distances encore plus longues, des solutions de câbles à fibre optique sont disponibles sur les interfaces USB, Camera Link, Camera Link HS, CoaXPress et Ethernet qui peuvent étendre les longueurs de câble jusqu'à quelques centaines de mètres avec la fibre multimode et jusqu'à quelques kilomètres en monomode. fibres.

Figure 2.Essais de torsion et de flexion

La plupart des câbles ont un degré de flexibilité leur permettant de s'adapter à un châssis de système ou à une machine. Cependant, pour les applications où la caméra se déplacera, comme sur un robot, des câbles conçus pour résister à la flexion et à la flexion continues dans le temps doivent être utilisés. Ces câbles de qualité robot ou piste sont testés avec des mouvements répétés pour simuler une utilisation sur un système robotique ou des chaînes porte-câbles. Les câbles sont caractérisés par l'angle de rayon minimal du flex et le nombre de flexions dans une période de temps donnée. Les chaînes porte-câbles sont un moyen de protéger les câbles qui sont reliés à une pièce mécanique en mouvement constant. La chaîne porte-câbles garantit que le rayon de courbure minimum du câble n'est pas dépassé. Les câbles de qualité piste sont généralement conçus pour résister à plus d'un million de flexions avec un rayon minimum. Les câbles de qualité robotique subissent un test de flexion de torsion supplémentaire qui spécifie une torsion répétée du câble jusqu'à 360° sur une longueur spécifiée. Cela simule la contrainte sur un câble utilisé en relation avec des bras de robot. La plupart des câbles d'interface sont disponibles dans ces formats flexibles plus élevés.

L'utilisation de connecteurs verrouillables est préférable afin que le câble ne puisse pas être retiré accidentellement en tirant dessus ou à la suite de chocs ou de vibrations. De nombreuses solutions d'interface industrielles et commerciales spécifient des connecteurs qui se verrouillent, et ce type de connecteur est disponible pour toutes les normes de transmission de vision industrielle, telles que BNC (verrouillage à baïonnette) et Hirose (push-pull) pour les systèmes analogiques, MDR26 pour Camera Link ( vissable) et CAT5e/CAT6 (vissable) pour Ethernet.

Figure 3.Une sélection de types de connecteurs

Normalement, les câbles sont achetés dans le commerce et non câblés sur place. Pour la plupart des câbles, le connecteur est directement fixé en ligne avec le câble, mais pour les applications où l'espace est limité, de nombreux types de connecteurs différents sont disponibles avec des connecteurs tournés à des angles spécifiques. Des problèmes surviennent souvent lorsque les câbles doivent passer à travers des cloisons ou des endroits étroits où les connecteurs de câble ne rentrent pas. L'espace limité conduit donc souvent à des solutions de câblage compliquées. Avec de nombreuses normes d'interface numérique, la capacité d'auto-câbler des câbles est une tâche très complexe et, si elle n'est pas fabriquée correctement, peut entraîner des erreurs de données. Pour surmonter ces problèmes, une gamme de solutions de connecteurs coudés et de cloisons est disponible pour permettre une mise en œuvre facile de scénarios de câbles difficiles. Dans certains cas, la meilleure solution consiste à faire réaliser des assemblages de câbles spécifiques au client à travers des boîtiers ou des parois centrales.

Un certain nombre d'exigences environnementales peuvent affecter le choix des câbles. Ceux-ci incluent la température, l'inflammabilité, les émissions de gaz, la résistance aux UV, les solvants, les liquides et la résistance à l'eau et les interférences EMI et RFI, ce qui signifie qu'une variété de matériaux différents doivent être utilisés dans leur fabrication.

En cas d'incendie, les câbles en PVC traditionnels brûlent avec une épaisse fumée noire toxique contenant de l'acide chlorhydrique. Cette fumée est dangereuse lorsqu'elle est inhalée, réduit considérablement la visibilité et est corrosive. Les câbles sans halogène sont donc fréquemment spécifiés dans les normes industrielles ou pour les applications industrielles car ils offrent des avantages de sécurité significatifs et réduisent également les dommages à l'environnement. Les matériaux utilisés sont nominalement exempts de chlore, de fluor, de brome et d'iode. Cela signifie que les matériaux courants tels que les plastiques fluorés, le PVC (chlorure de polyvinyle) et certains retardateurs de flamme ne peuvent pas être utilisés. Les câbles « sans halogène » sont classés selon la norme DIN VDE 0472, mais cela permet d'utiliser jusqu'à 0,2 % de chlore et 0,1 % de fluor. En cas d'incendie, les câbles sans halogène ne dégagent qu'une faible fumée moins toxique et non corrosive, ce qui réduit considérablement les dommages aux supports de stockage informatiques tels que les disques durs où les données peuvent être détruites par une fumée épaisse. Les câbles fabriqués sans l'utilisation de PVC et de phtalates (adoucissants) sont également moins nocifs pour l'environnement et, une fois les âmes métalliques retirées, ils peuvent être recyclés ou éliminés en toute sécurité.

Figure 4.Banc de test de câble

Les câbles sans halogène ne doivent cependant pas être confondus avec le terme « faible dégagement de fumée sans halogène » (LSZH) ou « faible dégagement de fumée sans halogène » (LSOH). Sans halogène définit le comportement du matériau du câble en cas d'incendie ou d'inflammabilité. 'Faible dégagement de fumée' exige cependant que peu de fumée soit produite. « Zéro halogène » exige qu'aucun halogène ne soit libéré et qu'aucun acide corrosif ou décapant ne soit libéré. Le zéro halogène à faible dégagement de fumée est de plus en plus populaire et constitue parfois une exigence lorsque les personnes et les équipements doivent être protégés des gaz toxiques et corrosifs, par exemple dans l'industrie ferroviaire.

De plus en plus de lubrifiants, graisses et fluides hydrauliques utilisés dans les applications industrielles sont biodégradables pour répondre aux besoins environnementaux. Cependant, ces bio-huiles sont agressives et peuvent faire gonfler et décomposer les matériaux traditionnels d'isolation et de gaine des câbles. Pour surmonter cela, des polymères modifiés sont utilisés dans la fabrication de câbles résistants à l'huile. Ceux-ci sont soumis à des tests extrêmes afin de garantir une longue durée de vie dans les applications où la contamination par l'huile est probable.

Les câbles sans silicone et sans graisse sont utilisés dans des applications dans les usines de peinture ou de revêtement automobile. Les câbles utilisés ne doivent contenir aucun matériau susceptible de perturber le mouillage de la peinture.

Les caméras industrielles standard fonctionnent généralement jusqu'à une plage de températures de 40 °C à 50 °C. Les applications au-dessus de 80 °C sont une exception. Néanmoins, il est possible de fournir des câbles dans un matériau qui étend le fonctionnement au-delà de ces niveaux pour certains types de câbles tels que les câbles réseau CAT6. Pour des plages de température de -40° à +180 °C (et pour de brèves périodes jusqu'à +250 °C), des câbles en téflon avec isolation PTFE, FEP ou PFA peuvent être utilisés. Comme la matière première est également très résistante aux produits chimiques et aux détergents, elle est fréquemment utilisée dans des applications médicales ou alimentaires.

Les câbles utilisés dans des conditions de salle blanche ne doivent pas créer de particules. Des matériaux qui sont cuits sous vide pour donner une surface stable tels que le PUR (polyuréthane) sont utilisés avec des embouts entièrement métalliques nickelés. De plus, ces câbles sont produits à l'aide d'une technologie de sertissage sans plomb sans l'utilisation de matériau de flux.

Figure 5.Certificat de test de câble

Tous les câbles, qu'ils soient prêts à l'emploi ou spécialement fabriqués, doivent être entièrement testés pour vérifier qu'ils ont les bonnes connexions point à point. Les capacités de fabrication de câbles spécialisés peuvent aller beaucoup plus loin. Un équipement de test spécialisé peut être utilisé pour tester automatiquement la résistance de transition des lignes individuelles point par point. Cela permet d'identifier toute irrégularité dans le câble au-delà des tests de continuité de base. Des équipements de test spécialisés peuvent être utilisés pour vérifier les différentes combinaisons de connecteurs et, si nécessaire, des jeux de câbles spécifiques au client peuvent être connectés aux cartes d'acquisition via des adaptateurs spécialement conçus, permettant d'effectuer la validation de la transmission des données. Des procédures complètes de test de court-circuit peuvent également être effectuées pour vérifier toutes les combinaisons de contacts possibles et le blindage du boîtier. De cette manière, des certificats de test individuels peuvent être produits pour chaque câble.CONTRE

Marc Williamson Il est directeur général de Stemmer Imaging Ltd au Royaume-Uni et membre de l'équipe de direction de Stemmer Imaging AG. Pour plus d'informations, appelez le +44 1252 780000, envoyez un e-mail à [email protected] ou visitez www.stemmer-imaging.co.uk.