Franja LED lineal enfocada para la inspección continua de bandas y con cámara lineal
- Franja estrecha y uniforme ajustada a la línea sensible activa de una cámara lineal (uniformidad de intensidad ±10 %).
- Óptica cilíndrica de enfoque: concentra la emisión de los LED en una banda nítida de pocos milímetros sobre el objeto.
- Base de la inspección a alta velocidad de bandas de papel, película plástica, tejido y lámina metálica a varios metros por segundo.
- Inspección de objetos cilíndricos en rotación (rodillos de impresión, ejes, botellas), donde el giro de la pieza aporta el movimiento que requiere el barrido lineal.
- El funcionamiento estroboscópico sincronizado con el reloj de línea de la cámara admite frecuencias de adquisición del orden de kHz.
- Espectros monocromáticos y blancos para un contraste selectivo y el rechazo de la luz ambiente.
Los iluminadores lineales son iluminadores LED especializados, diseñados para proporcionar una franja de luz estrecha, intensa y muy uniforme, ajustada a la línea sensible activa de una cámara lineal. La combinación de captación con cámara lineal e iluminación lineal es la base de la inspección continua a alta velocidad de bandas, transportadores y objetos cilíndricos en rotación, donde la geometría de inspección se alinea de forma natural con un sensor lineal y la cadencia de producción exige una adquisición de imágenes a velocidad constante.
Principio de funcionamiento de los iluminadores lineales
Un iluminador lineal está formado normalmente por una o varias filas de LED combinadas con una óptica especializada que enfoca la luz emitida en una franja estrecha, perpendicular a la fila de LED. El sistema óptico reduce el ángulo de emisión en la dimensión corta a unos pocos milímetros en el plano del objeto, conservando al mismo tiempo toda la longitud de la fila de LED en la dimensión larga. El resultado es una franja de luz que puede medir decenas o centenares de milímetros de largo y solo unos pocos milímetros de ancho a la distancia de trabajo de la cámara.
La distribución de intensidad a lo largo de la franja debe ser muy uniforme, normalmente dentro de más o menos el 10 por ciento en toda la longitud activa, para evitar gradientes de intensidad en la imagen reconstruida por barrido lineal. Lograr esta uniformidad exige una selección cuidadosa del binning de los LED, componentes ópticos calibrados y, en aplicaciones críticas, el control de canales individuales para compensar la falta de uniformidad residual.
Iluminadores lineales enfocados y colimados
Los iluminadores lineales enfocados hacen converger la luz emitida hasta una anchura mínima a una distancia de trabajo concreta, produciendo la máxima intensidad dentro de una profundidad de foco reducida. Son los preferidos cuando la superficie inspeccionada es plana y perpendicular al eje óptico de la cámara. Los iluminadores lineales colimados producen una franja de lados paralelos, menos sensible a las variaciones de la distancia de trabajo pero con menor intensidad de pico. La elección entre ambos depende de la geometría y la estabilidad de la superficie inspeccionada.
Aplicaciones industriales típicas
Los iluminadores lineales son esenciales para la inspección de bandas de papel, película plástica, tejido y lámina metálica a velocidades de hasta varios metros por segundo; para la inspección de material impreso en cuanto a fidelidad del color, registro y defectos de impresión; para el control de calidad de perfiles extruidos en continuo de aluminio, plástico o caucho; para la inspección superficial de grandes paneles planos como vidrio, módulos fotovoltaicos y chapas estampadas, cuando el panel pasa ante una cámara lineal fija; para la inspección de objetos cilíndricos en rotación como rodillos de impresión, ejes y botellas, donde el giro de la pieza aporta el movimiento relativo que necesita la cámara lineal; y para cualquier aplicación que combine una superficie de inspección continua con la necesidad de alta resolución en una de las dos dimensiones.
Criterios de selección y consideraciones de diseño
La longitud de la línea activa debe corresponder a la longitud del sensor de la cámara con el aumento del objetivo, con un pequeño margen en cada extremo para garantizar una intensidad uniforme en todo el sensor. La anchura de la franja sobre el objeto debe ajustarse a la profundidad de foco del objetivo y a las posibles variaciones de la distancia de trabajo debidas a las tolerancias mecánicas de la superficie inspeccionada.
La uniformidad de intensidad es la especificación crítica de los iluminadores lineales. Incluso pequeñas variaciones de intensidad a lo largo de la línea se traducen en franjas verticales en la imagen reconstruida, capaces de enmascarar precisamente los defectos que el sistema debe detectar. Los iluminadores lineales de calidad ofrecen perfiles de intensidad calibrados y, en las versiones avanzadas, una compensación de los canales LED individuales controlada por software.
El contenido espectral se elige como en cualquier iluminación direccional. Los iluminadores lineales monocromáticos en rojo o infrarrojo cercano son habituales en entornos industriales donde se requiere el rechazo de la luz ambiente mediante filtros de banda estrecha. Los iluminadores lineales blancos se emplean para la inspección en color con cámara lineal de material impreso y envases.
Funcionamiento estroboscópico y sincronización
Para las aplicaciones con cámara lineal por encima de unos pocos miles de líneas por segundo, los iluminadores lineales deben admitir el funcionamiento estroboscópico sincronizado con el reloj de línea de la cámara. Cada pulso aporta el flujo de fotones que necesita la cámara durante la adquisición de una sola línea, mientras el LED descansa entre pulsos para disipar el calor. Este funcionamiento con ciclo de trabajo permite intensidades de pico muy superiores a las que permitiría el funcionamiento continuo, ampliando la frecuencia de línea alcanzable sin sacrificar la calidad de imagen.
Integración y limitaciones
La principal dificultad de integración de los iluminadores lineales es la alineación precisa con la línea de la cámara. Una pequeña desalineación angular entre la línea de luz y la línea de píxeles del sensor provoca una caída de intensidad en un extremo de la imagen y saturación en el otro. Los soportes de alineación, a menudo integrados en la carcasa del iluminador lineal, simplifican este ajuste crítico.
Los iluminadores lineales no son adecuados para las aplicaciones con cámara matricial, donde la franja de luz iluminaría solo una pequeña parte del campo de visión del sensor. Para la inspección bidimensional de piezas estáticas deben elegirse en su lugar iluminadores de panel, de barra o anulares.
Soluciones RODER Vision de iluminación LED lineal
La iluminación lineal para la inspección a alta velocidad con cámara lineal suele realizarse mediante configuraciones especializadas de iluminadores LED de barra o mediante dispositivos diseñados a medida con ópticas cilíndricas de enfoque. RODER Vision cubre ambos enfoques con su familia de iluminadores de barra y con su servicio de diseño de iluminadores a medida.
Para una iluminación lineal direccional con distancia de trabajo y ángulo ajustables, la familia Iluminadores LED de barra incluye configuraciones matriciales de alta intensidad como la Serie DL1 y la Serie DL4, que pueden emplearse en celdas de inspección con cámara lineal en las que la geometría de la barra coincide con la longitud del sensor.
Para iluminadores lineales dedicados con lente cilíndrica, longitudes activas muy grandes, control de canales individuales o un contenido espectral específico para un proyecto de inspección con cámara lineal, RODER Vision ofrece Iluminadores LED a medida diseñados según requisitos OEM. El funcionamiento pulsado sincronizado con el reloj de la cámara lineal está soportado por los drivers LED y controladores electrónicos del catálogo de accesorios RODER.