Description des systèmes de détection par technologie ultrasonore

Les systèmes de détection par technologie ultrasonore utilisent une technique consistant à exploiter la réflexion des ondes sur les obstacles rencontrés sur leur parcours. 

À intervalle régulier, le dispositif émet une impulsion ultrasonore et se mettra aussitôt à l’écoute d’un éventuel écho provenant de la réflexion sur un obstacle. Le dispositif calcule alors le temps qu’a mis le signal à revenir pour calculer la distance séparant de l’obstacle en question. Aucune distinction ne sera faite si la réception de l’écho provient d’une réflexion sur un objet ou une personne à proximité. Une alarme sonore et/ou visuelle sera alors déclenchée à destination du conducteur ou des personnes. 

Transducteur – principe de détection d’obstacle

L’émission et la réception des signaux peuvent être réalisées par le même boîtier. Dans ce cas, le boîtier fonctionne par intermittence entre réception et écoute pour éviter d’écouter un signal émis.

Technique utilisée pour la mesure de la distance

Zone de détection 

La zone de détection est la zone à sur laquelle le dispositif est capable d’émettre un signal et d’écouter son écho. Un signal émis ne pouvant être récupéré est exclu de la zone de détection. La taille du capteur aura une influence directe sur la possible lecture d’un écho et donc sur la zone de détection. La zone de détection forme un lobe. 

Pour assurer une détection suffisante, un seul capteur ne peut satisfaire le besoin. Le marché propose des capteurs unitaires assemblés par construction pour, par exemple, détecter une personne selon une zone rectangulaire.

Norme réglementaire

Les systèmes de détection ultrasonore dans le cas d’une utilisation sur un engin de terrassement, devront déterminer la distance à laquelle se trouve une cible (représentative d’une personne) de 75mm de diamètre et 1.7m de long. Cette procédure d’essai est décrite dans la norme ISO 16001.

Vue du dessus

Capacité de détection

Les capacités de détection des capteurs ultrasonores dépendent, du moins une partie, de la capacité de l’obstacle à renvoyer une partie suffisante de l’énergie de l’onde émise. Pour rappel, c’est l’écho et le temps de réponse qui vont provoquer l’avertissement sonore. Cette intensité va dépendre du pouvoir de réflexion de l’obstacle mais aussi de la distance avec le transducteur (capteur).

Capacité de réflexion des matériaux
Capacité de distorsion de l’onde par une réflexion irrégulière

Le vent peut perturber la détection d’obstacle

Les ondes ultrasonores utilisent l’air comme moyen de propagation. De ce fait, toute perturbation de l’environnement pourra entraîner une modification des caractéristiques du dispositif. Une forte rafale de vent peut engendrer une absence momentanée de détection.

Les systèmes de détection par ultrasons disponibles sur le marché

Les produits disponibles sur le marché ne sont utilisables que pour des manœuvres de recul à vitesse réduite. Constitués d’une ou plusieurs unités, ils sont capables d’alerter de façon visuelle et/ou sonore le conducteur et/ou les travailleurs à proximité du danger immédiat. 

Lorsque les conditions environnementales et de vitesses sont réunies, l’efficacité du système est reconnue. Au-delà, leur efficacité est fortement réduite et peut même les rendre inexploitables.

La performance dépend du nombre et de l’implantation

L’efficacité des systèmes de détection utilisant les ultrasons comme technologie est directement liée au nombre et à l’emplacement d’installation des transducteurs ainsi qu’à leur paramétrage. Leur bon fonctionnement doit être contrôlé régulièrement, en particulier, l’état et la propreté des capteurs. 

Le signal d’avertissement

L’alarme, notamment en cabine, doit donner l’alerte au conducteur par un signal approprié, distinct et facilement perceptible pour une interprétation immédiate. Il est préférable de paramétrer une alerte « tout ou rien ». 

Les principales caractéristiques des dispositifs de détection par ultrasons

Ultrasons
Fonction de détectionPiétons et/ou Obstacles
Principe de détectionRéflexion des ondes ultrasonores par les obstacles présents dans la zone de détection
Zone de détectionForme conique pour un capteur individuel
Portée de détectionDe 10 cm à 10 m 
Géométrie de la zone de détectionNon réglable pour un capteur individuel (la zone dépend du nombre et de la position des capteurs)
Dimensions de la zone de détectionRéglable
Fluctuation possible des dimensions de la zone de détectionOui : matière des vêtements du piétons, environnement, etc…
ComplémentDeux solutions disponibles sur le marché : 

  • Emetteur-Récepteur unitaire
  • Ensemble intégrant plus éléments
Temps de réponseInférieur à 300ms en général
Possibilité de non détectionRelativement faible : 

  • Matière et capacité de réflexion
  • Vent
  • Masquage par déviation des zones de détection par certains obstacles « invisibles » (trop petit)
Possibilité de fausses détectionFaible

Quand mettre en place un système de détection d’obstacle par ultrasons ?

De manière générale, nous ne préconisons pas leur utilisation pour des missions en extérieur. Les éléments climatiques peuvent influer de manière trop importante sur la bonne réception des signaux. De même pour les engins à vitesse d’évolution rapide. En revanche, leur mise en place sur des chariots élévateurs ou des gerbeurs accompagnants pour des entrepôts de logistique en intérieur se veut extrêmement efficace.

Synthèse

CaractéristiquesRecommandations
Éléments à prendre en compte dans votre choixDétection piétons et obstaclesÉvaluer l’intérêt pour la situation
Pas de rétablissement de visibilité possible sur la zone à risquePrévoir un dispositif dédié
Sensibilité au ventLimiter la portée à 6m maximum
Performance de détection dépendant des matériaux
  • S’assurer de la compatibilité du dispositif avec les performances souhaitées 
  • Limiter la portée à 6m maximum
Éléments à prendre en compte pour la mise en œuvreLa zone de détection spécifiée doit souvent être couverte par plusieurs capteursVérifier qu’il ne subsiste aucune zone de non détection dans la zone à traiter
PrécautionsSensible aux salissures Prévoir un nettoyage régulier