Emisión de color de banda estrecha para un contraste selectivo en objetos pigmentados
- Emisión de banda estrecha (20–40 nm FWHM) en rojo, verde, azul o ámbar, ajustada a la reflectancia cromática del objeto.
- Regla de emparejamiento en el círculo cromático: el contraste máximo se logra iluminando con el color complementario del pigmento del objeto.
- Ideal para códigos impresos en color, PCB, comprimidos farmacéuticos, marcas de seguridad y conjuntos con codificación por colores.
- Filtro pasabanda en la cámara ajustado a la longitud de onda del LED para un rechazo superior de la luz ambiente.
- Longitudes de onda a medida (rojo profundo 730 nm, ámbar 590 nm) disponibles para requisitos de contraste especiales.
- Requiere una cámara monocroma: las aplicaciones de discriminación de colores necesitan en su lugar configuraciones blancas o RGB conmutables.
La iluminación LED monocromática utiliza una emisión de banda estrecha en un solo color (rojo, verde, azul, ámbar u otro) para generar un contraste selectivo en los objetos de color. Al aprovechar las propiedades espectrales de reflectancia y absorción de pigmentos, tintas, recubrimientos y materiales naturales, la luz monocromática puede producir en las características de color un contraste imposible de obtener con una iluminación blanca de banda ancha. El principio es sencillo: una superficie de color aparece clara bajo una iluminación que coincide con su pico de reflectancia y oscura bajo una iluminación en su pico de absorción.
Principio de funcionamiento de las fuentes LED monocromáticas
Un LED monocromático emite en una banda espectral relativamente estrecha, normalmente de 20 a 40 nm de ancho a media altura, centrada en la longitud de onda nominal del chip. Los LED rojos están disponibles a 620, 660 y 730 nm; los LED verdes a 525, 530 y 565 nm; los LED azules a 450 y 470 nm; los LED ámbar a 590 nm. Cada longitud de onda produce una interacción cromática específica con el objeto inspeccionado, regida por la curva de reflectancia espectral del material de la superficie.
Cuando un iluminador monocromático se utiliza con una cámara monocroma, la imagen resultante codifica la reflectancia del objeto en la longitud de onda de iluminación concreta. Las características cuya reflectancia difiere en esa longitud de onda producen contraste en la imagen, mientras que las de reflectancia idéntica en esa longitud de onda se vuelven invisibles. El mismo objeto captado bajo distintas longitudes de onda monocromáticas produce imágenes diferentes, cada una de las cuales resalta características distintas.
Reflectancia espectral y optimización del contraste
Una regla práctica es que la longitud de onda de máximo contraste entre dos características de color coincide aproximadamente con la longitud de onda de máxima absorción de uno de los dos pigmentos. Por ejemplo, una marca impresa en verde sobre un sustrato blanco se capta mejor bajo iluminación roja, donde el pigmento verde absorbe intensamente y produce una marca oscura sobre un fondo claro. Una marca roja sobre el mismo sustrato se capta mejor bajo iluminación verde o azul, donde el pigmento rojo absorbe intensamente. La longitud de onda de contraste óptimo se identifica mediante el círculo cromático: los colores opuestos en el círculo producen el contraste máximo.
Aplicaciones industriales típicas
La iluminación LED monocromática es la opción estándar para la lectura de marcas, códigos y etiquetas impresos en color donde el contraste debe maximizarse frente a un fondo de color; para la inspección de placas de circuito impreso multicapa donde las pistas de cobre, la máscara de soldadura y la serigrafía deben realzarse de forma selectiva; para el control de calidad de comprimidos y cápsulas farmacéuticos de color; para la verificación de marcas de seguridad basadas en colorantes; para la inspección de productos agrícolas donde la madurez, los defectos o la contaminación producen un contraste dependiente del color; para el control de calidad del teñido textil en cuanto a uniformidad del color; y para cualquier aplicación en la que el objeto a inspeccionar contenga características de color cuyo contraste pueda realzarse con una selección adecuada de la longitud de onda. Hay variantes monocromáticas disponibles en las familias de iluminadores LED anulares, iluminadores LED de barra e iluminadores LED de panel.
Criterios de selección y consideraciones de diseño
La longitud de onda es el parámetro de selección principal, elegido para maximizar el contraste entre la característica de interés y el fondo. Las mediciones de reflectancia espectral de los materiales del objeto, realizadas con un espectrofotómetro calibrado, proporcionan la base más fiable para la selección de la longitud de onda. A falta de tales mediciones, el enfoque práctico recomendado es una evaluación empírica mediante la captura de imágenes bajo distintas longitudes de onda monocromáticas.
El ancho de banda de la emisión LED afecta a la precisión de la selección del contraste. Un ancho de banda más estrecho (10 a 20 nm) proporciona un contraste más selectivo pero un flujo luminoso menor. Un ancho de banda mayor (30 a 40 nm) proporciona un flujo más alto a cambio de una selectividad ligeramente reducida. Para la mayoría de las aplicaciones industriales, el ancho de banda estándar de los LED es adecuado.
Combinación con filtros pasabanda
La iluminación LED monocromática se combina con frecuencia con filtros pasabanda a juego en el objetivo de la cámara, que transmiten únicamente la longitud de onda del LED y rechazan toda la demás luz. Esta combinación proporciona un rechazo eficaz de la luz ambiente procedente de fluorescentes de techo, luz solar o maquinaria cercana, lo que permite una inspección fiable en entornos donde de otro modo sería necesario controlar la luz ambiente.
Integración y limitaciones
Los iluminadores LED monocromáticos se integran exactamente igual que las versiones blancas en todas las configuraciones mecánicas y ópticas estándar. La principal ventaja práctica es la posibilidad de combinar la iluminación con un filtrado pasabanda en la cámara para el rechazo de la luz ambiente, una capacidad que las fuentes blancas no ofrecen. Las longitudes de onda no estándar o las configuraciones espectrales asimétricas suelen diseñarse dentro de la gama de iluminadores LED a medida.
La principal limitación de la iluminación monocromática es la pérdida de la información de color en la cámara. Para aprovechar la iluminación monocromática deben utilizarse cámaras monocromas, lo que significa que cualquier aplicación que requiera la discriminación de colores del objeto debe recurrir en su lugar a la iluminación blanca, o a configuraciones multiespectrales o RGB conmutables que combinan varias longitudes de onda monocromáticas en secuencia. La iluminación monocromática es además algo menos universal que la blanca, ya que la longitud de onda debe seleccionarse específicamente para cada aplicación: una estación diseñada para la inspección de verde sobre blanco no puede reutilizarse para rojo sobre blanco sin cambiar el iluminador.
Iluminadores LED monocromáticos de RODER Vision
RODER Vision fabrica iluminadores LED de emisión monocromática en las longitudes de onda roja, verde, azul y ámbar, disponibles en toda la gama de geometrías para el realce selectivo del contraste en la inspección industrial por visión artificial.
- Geometrías anulares monocromáticas en rojo, verde, azul y ámbar — Iluminadores LED anulares
- Configuraciones monocromáticas lineales para campos alargados — Iluminadores LED de barra
- Geometrías de panel monocromáticas para grandes áreas de inspección — Iluminadores LED de panel
- Fuentes spot monocromáticas compactas para un contraste localizado — Iluminadores LED spot
- Longitudes de onda específicas para cada aplicación y configuraciones espectrales asimétricas — Iluminadores LED a medida
Para la inspección monocromática estroboscópica en líneas de alta velocidad, el catálogo RODER incluye drivers LED y controladores electrónicos dedicados, compatibles con los controladores de visión artificial industriales y los PLC.