Los filtros ópticos son una de las herramientas más infrautilizadas en el diseño de sistemas de visión artificial. Cuando una cámara y un iluminador por sí solos no consiguen generar suficiente contraste entre un defecto y su fondo, el filtro adecuado convierte una inspección poco fiable en un proceso repetible y de alta fiabilidad.
¿Por qué son importantes los filtros ópticos en la visión artificial?
En cualquier entorno industrial hay luz no deseada: tubos fluorescentes en el techo, luz solar que entra por las ventanas, reflejos de los equipos de al lado. Esta luz ambiental contamina el Sensor de Imagen, lo que reduce el contraste y provoca falsas aceptaciones o falsos rechazos. Los filtros ópticos resuelven este problema a nivel de hardware, antes incluso de que se procese la imagen.
Además de eliminar el ruido ambiental, los filtros tienen una segunda función: la mejora espectral. Al ajustar la banda de transmisión del filtro a la longitud de onda del Iluminador, se hacen visibles rasgos específicos de la superficie que, de otro modo, quedarían ocultos por la reflectancia natural del material.
Los principales tipos de filtros y sus aplicaciones
Filtro pasa-banda
Un filtro pasa-banda deja pasar solo un rango estrecho de longitudes de onda —normalmente entre ±10 nm y ±50 nm alrededor de una longitud de onda central— y bloquea todo lo demás. Si lo montas en la lente de la cámara, un filtro pasa-banda adaptado a un Iluminador LED rojo (625 nm) o infrarrojo (850 nm) rechaza la mayor parte de la luz ambiental de banda ancha. El resultado es una imagen estable y controlada, independientemente de cómo esté iluminada la fábrica.
Aplicaciones típicas: Lectura de Códigos de Barras y OCR (Reconocimiento Óptico de Caracteres), Inspección de Etiquetas en sustratos metálicos, Detección de Defectos Superficiales en materiales de color.
Filtros polarizadores
Los reflejos especulares de superficies brillantes o metálicas son una de las causas más comunes de que haya zonas sobreexpuestas en las imágenes de visión artificial. Una configuración con polarización cruzada —un Polarizador en el Iluminador y otro en la lente de la cámara, girados 90°— elimina el reflejo especular directo y, al mismo tiempo, conserva los detalles difusos de la superficie.
Aplicaciones típicas: inspección de piezas de plástico moldeadas por inyección, detección de rayaduras en superficies metálicas y comprobación de etiquetas en envases barnizados o laminados.
Filtros de paso largo y de paso corto
Los filtros de paso largo dejan pasar todas las longitudes de onda por encima de una longitud de onda de corte definida. Los filtros de paso corto dejan pasar todas las longitudes de onda por debajo de un punto de corte. Se utilizan cuando la tarea de inspección requiere aislar la iluminación Infrarroja Cercana (NIR) del espectro visible, o cuando hay que realzar o suprimir un contraste de color específico.
Aplicaciones típicas: inspección basada en NIR (Infrarrojo Cercano) a través de láminas de envase, Clasificación Cromática mediante contraste espectral y detección de fluorescencia UV.
Filtros de color (didimio / Mejora del Contraste)
Los filtros de color realzan el contraste entre dos colores adyacentes que parecen similares para una cámara monocromática. Un filtro verde, por ejemplo, oscurece los elementos rojos sobre un fondo más claro, lo que hace que las marcas de tinta, los sellos o la suciedad se vean mucho mejor sin necesidad de procesarlas con ningún programa.
Cómo elegir el filtro adecuado: tres parámetros clave
- Longitud de onda central: ajústala a la longitud de onda del Iluminador LED para conseguir la máxima eficacia en el rechazo de la luz ambiental.
- Ancho de banda (FWHM): un ancho de banda más estrecho ofrece un mayor rechazo de la luz ambiental, pero requiere una mayor intensidad del Iluminador para compensar la pérdida de transmisión.
- Diámetro del filtro: debe coincidir con la rosca del objetivo o montarse en un adaptador compatible. Los objetivos estándar con montura C suelen admitir anillos de filtro M30,5, M37 o M55.
Filtros e Iluminadores LED: una decisión a nivel de sistema
Los filtros ópticos funcionan mejor cuando se eligen junto con el iluminador, y no como algo que se añade a última hora. Un filtro pasa-banda en la cámara, combinado con un iluminador LED de banda estrecha de la misma longitud de onda, crea un bucle espectral cerrado: el sistema se vuelve prácticamente inmune a las variaciones de la luz ambiental a lo largo de la jornada de producción.
RODER Vision ofrece filtros pasa-banda, polarizadores y filtros de contraste de color de MidOpt, compatibles con todas las lentes estándar de visión artificial y todas las monturas de cámaras industriales, y que han sido probados exhaustivamente con los iluminadores LED de RODER para garantizar la compatibilidad espectral.