La iluminación LED ultravioleta abre una familia de aplicaciones de inspección industrial que la iluminación de longitud de onda visible simplemente no puede alcanzar. Muchos materiales, tintas, recubrimientos y sustancias biológicas emiten fluorescencia bajo excitación UV: absorben fotones UV y reemiten luz a una longitud de onda visible más larga. Una cámara estándar monocroma o en color captura esa emisión de fluorescencia con facilidad, haciendo visibles los detalles invisibles con un contraste muy alto sobre un fondo oscuro.
Los usos de la iluminación LED UV en visión artificial abarcan la detección de fugas con trazadores fluorescentes, la verificación de marcadores de seguridad en etiquetas y documentos, la inspección de adhesivos y selladores, la detección de contaminación en superficies en contacto con alimentos y la autenticación de productos de alto valor. Cada aplicación conlleva sus propios requisitos de longitud de onda UV, intensidad de iluminación, geometría de iluminación y configuración de cámara y filtro. Esta guía repasa los principios técnicos y las consideraciones prácticas de diseño para cada categoría.
Longitudes de onda UV en aplicaciones de visión industrial
Los iluminadores LED UV industriales funcionan en dos bandas de longitud de onda principales: 365 nm y 395 nm. La elección entre estas longitudes de onda tiene un efecto marcado en el rendimiento de la inspección basada en fluorescencia.
Iluminación UV a 365 nm
Los iluminadores a 365 nm producen verdadera radiación UVA. Esta longitud de onda excita una amplia gama de materiales fluorescentes, incluidos la mayoría de los tintes reactivos a UV comerciales, los trazadores fluorescentes utilizados en la detección de fugas, los blanqueadores ópticos en papel y textiles, y muchos fluoróforos biológicos. A 365 nm, la propia radiación de excitación es completamente invisible para los sensores de cámara estándar basados en silicio sin un filtro de paso UV. La imagen de la cámara muestra únicamente la emisión de fluorescencia, ofreciendo un contraste muy alto entre las áreas fluorescentes y no fluorescentes.
La principal limitación de los LED de 365 nm es su menor potencia de salida frente a los de 395 nm. La eficiencia de los LED a 365 nm es menor que en longitudes de onda UV más largas, por lo que se necesitan más LED o una mayor corriente de excitación para alcanzar la misma irradiancia de superficie. La gestión térmica es más importante para los iluminadores de 365 nm debido a la mayor carga térmica por unidad de emisión luminosa.
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Iluminación UV a 395 nm
Los iluminadores a 395 nm producen radiación UV cercana que bordea el espectro visible. Esta longitud de onda es débilmente visible para el ojo humano como un resplandor violeta y también es parcialmente detectable por los sensores de cámara estándar. La principal ventaja de los 395 nm es una mayor eficiencia del LED y una mayor irradiancia de superficie alcanzable para la misma potencia de excitación. Muchos trazadores fluorescentes comerciales y tintas de seguridad responden bien a la excitación a 395 nm.
La visibilidad parcial de la radiación de 395 nm en las imágenes de la cámara significa que se necesita un filtro paso corto o un filtro paso banda en el objetivo de la cámara para bloquear la longitud de onda de excitación y dejar pasar solo la emisión de fluorescencia. Sin él, la iluminación de fondo de 395 nm enmascara parcialmente la señal de fluorescencia y reduce el contraste de detección.Los iluminadores UV de RODER Vision están disponibles tanto en 365 nm como en 395 nm para adaptarse a las necesidades de excitación de fluoróforos específicas de la aplicación.
Detección de fugas fluorescente
La detección de fugas con trazadores fluorescentes es una de las aplicaciones de inspección UV más exigentes y de mayor valor. Se añade una pequeña cantidad de tinte fluorescente UV al fluido o gas del sistema sometido a prueba. Cualquier punto de fuga se detecta mediante la adquisición de imágenes del exterior del sistema bajo iluminación UV. El trazador fluorescente fugado emite una fluorescencia brillante bajo excitación UV, haciendo visibles incluso puntos de fuga muy pequeños sobre el fondo oscuro de la superficie circundante.
Aplicaciones en sistemas hidráulicos y neumáticos
Los sistemas hidráulicos en la industria automotriz, aeroespacial y de maquinaria industrial utilizan tintes trazadores fluorescentes para localizar minuciosamente puntos de fuga en mangueras, conectores, juntas e intercambiadores de calor. El trazador fluorescente se añade habitualmente al fluido hidráulico o refrigerante en una concentración del 0,1 % al 0,5 %. Tras hacer funcionar el sistema a la presión de trabajo, se adquieren imágenes del exterior bajo iluminación UV. Incluso una sola gota de fluido fugado emite una fluorescencia brillante y es inmediatamente detectable.
La inspección por visión artificial sustituye a la inspección manual con lámpara UV en la producción de gran volumen. Una estación automatizada de inspección UV adquiere imágenes del exterior completo del componente ensamblado en posiciones de cámara definidas. El algoritmo de visión identifica las manchas fluorescentes por encima de un umbral de tamaño e intensidad definido, clasifica cada mancha detectada y activa el mecanismo de rechazo para los componentes con indicaciones confirmadas de fuga.
Detección de fugas en sistemas de refrigeración y aire acondicionado
Los sistemas de refrigeración y aire acondicionado requieren una prueba de detección de fugas al 100 % antes del envío. Los tintes trazadores fluorescentes UV son compatibles con la mayoría de las formulaciones de refrigerantes y aceites de compresores. El sistema ensamblado se carga con refrigerante que contiene el trazador UV y se presuriza. Los puntos de fuga se identifican mediante inspección por visión artificial UV en las uniones soldadas, conexiones de válvulas y pasos de tuberías.
Verificación de marcadores de seguridad y autenticación
Los marcadores de seguridad que permanecen invisibles bajo luz blanca y emiten fluorescencia bajo iluminación UV se utilizan ampliamente para la autenticación de productos, la seguridad de documentos y la protección de marcas. Los sistemas de visión artificial que utilizan iluminadores LED UV pueden verificar la presencia, posición y contenido de estas características de seguridad a velocidad de producción.
Autenticación de etiquetas farmacéuticas
Las etiquetas farmacéuticas a menudo llevan características de seguridad fluorescentes UV que incluyen tintas reactivas UV, fibras fluorescentes incrustadas en el sustrato de la etiqueta y números de serie o códigos visibles a los rayos UV. La inspección de visión bajo iluminación UV confirma que todas las características de seguridad requeridas están presentes y colocadas correctamente. Esta inspección está integrada en la estación de aplicación de etiquetas y funciona a la velocidad máxima de la línea de envasado.
Verificación de documentos y billetes
Los documentos de alta seguridad, incluidos los documentos de identidad, los certificados y los billetes de banco, llevan complejos patrones fluorescentes a los rayos UV que son imposibles de reproducir sin acceso a las formulaciones de tintas fluorescentes originales. La inspección de visión artificial bajo iluminación UV puede confirmar la presencia y el patrón correcto de estas características y rechazar documentos falsificados o manipulados en sistemas de procesamiento automatizados.
Inspección de adhesivos, selladores y recubrimientos
Muchos adhesivos, selladores y recubrimientos utilizados en la fabricación están formulados con aditivos fluorescentes a los rayos UV. Esto permite verificar la presencia, la cobertura y la continuidad del cordón del adhesivo o sellador mediante visión artificial UV después de la aplicación y antes del ensamblaje.
Presencia y continuidad de cordones de adhesivo
El adhesivo estructural aplicado a los paneles de la carrocería del automóvil, los sellos de las puertas y los ensamblajes unidos debe ser continuo y estar dentro de la tolerancia de ancho y posición especificada. Las formulaciones de adhesivos fluorescentes UV permiten obtener imágenes del cordón completo bajo iluminación UV. El algoritmo de visión mide el ancho del cordón, detecta huecos o secciones omitidas y confirma que el cordón se encuentra dentro de la tolerancia de posición permitida en relación con la geometría de la pieza.
Verificación de compuestos para juntas y selladores
Los compuestos de sellado aplicados a las caras de las juntas, conexiones roscadas y superficies de bridas se pueden verificar mediante inspección UV si el compuesto lleva un aditivo fluorescente UV. La presencia del compuesto en las superficies de sellado críticas se confirma mediante la imagen de fluorescencia antes del ensamblaje. El compuesto que falta o está mal posicionado se detecta antes de realizar la junta, ahorrando el coste y el esfuerzo del desmontaje y el retrabajo.
Consideraciones sobre el diseño y la integración de iluminadores UV
Los iluminadores LED UV para visión artificial exigen un diseño y una integración cuidadosos para lograr un funcionamiento fiable, estable y seguro.
Gestión térmica para LED UV
La temperatura de la unión del LED UV afecta en gran medida tanto a la intensidad de salida como a la estabilidad de la longitud de onda. A medida que aumenta la temperatura de la unión, la salida óptica disminuye y el pico de emisión se desplaza ligeramente hacia longitudes de onda más largas. Para la inspección basada en la fluorescencia, la estabilidad de la longitud de onda es crítica porque un cambio en la longitud de onda de excitación cambia la eficiencia de excitación de la fluorescencia y altera el brillo aparente de la característica fluorescente en la imagen. Los iluminadores UV de RODER Vision incorporan tecnología de gestión térmica HTTM para controlar la temperatura de la unión del LED y mantener estable la intensidad de salida UV y la longitud de onda en todas las condiciones de funcionamiento.
Requisitos del filtro de la cámara
La captura de imágenes de fluorescencia necesita un filtro de paso largo o un filtro paso banda en el objetivo de la cámara para bloquear la longitud de onda de excitación UV y dejar pasar solo la emisión de fluorescencia en las longitudes de onda visibles. Sin él, la iluminación UV reflejada desde el fondo de la escena inunda parcialmente la señal de fluorescencia más débil. La longitud de onda de corte del filtro debe elegirse para bloquear completamente la longitud de onda de excitación UV mientras se permite el paso de la banda de emisión de fluorescencia del fluoróforo específico utilizado.
Para la iluminación de 365 nm, se utiliza un filtro de paso largo con corte de 400 nm a 420 nm. Para la iluminación de 395 nm, se necesita un filtro con un corte entre 420 nm y 450 nm para bloquear adecuadamente el fondo de UV cercano más intenso. Los accesorios de filtro óptico de RODER Vision están disponibles para completar el sistema de inspección de fluorescencia UV.
Seguridad del operador
La radiación UV a 365 nm y 395 nm puede causar daños en los ojos y la piel con una exposición prolongada. Los iluminadores LED UV industriales para visión artificial se instalan normalmente dentro de celdas de inspección cerradas donde se elimina la exposición del operador durante el funcionamiento. Cuando el trabajo de mantenimiento o configuración requiere la operación con protecciones abiertas, se deben usar gafas de protección UV apropiadas. Los iluminadores UV de RODER Vision cumplen con los requisitos del marcado CE para la seguridad eléctrica y óptica.
Productos y tecnologías
Familias de iluminadores de RODER Vision para aplicaciones UV
Las familias de productos RODER Vision a continuación son compatibles con la iluminación UV para la detección de fugas mediante fluorescencia, la verificación de marcadores de seguridad y la inspección de adhesivos.
DL6 – Matriz LED de alta densidad
Disponible con LED UV de 365 nm y 395 nm. Matriz de alta densidad para iluminación UV de área. Gestión térmica HTTM para una salida UV estable. Ideal para la inspección de etiquetas y características de seguridad.
DC6 — Anillo LED de alta densidad.
Iluminación anular UV para la inspección de fluorescencia en vista superior de cordones de adhesivo, sellos y recubrimientos de superficies. Opciones de múltiples longitudes de onda, incluyendo UV de 365 nm y 395 nm.
DL5 – Matriz LED de Alta Intensidad
Alta intensidad UV de pico en modo estroboscópico para la detección de fugas a alta velocidad de inspección. Fuerte excitación UV para detectar concentraciones mínimas de trazador fluorescente.
FD2 – Iluminadores LED de cúpula plana
Iluminación UV difusa para una excitación de fluorescencia uniforme en etiquetas planas y documentos. Elimina las sombras direccionales. Opciones de 365 nm y 395 nm UV disponibles.
Preguntas frecuentes
Los 365 nm producen verdadera radiación UVA que excita una gama más amplia de materiales fluorescentes sin visibilidad de fondo en las imágenes de la cámara, aunque necesita un filtro para bloquear la reflexión UV. Los LED de 395 nm son más eficientes y alcanzan una mayor irradiancia superficial, pero son en parte visibles para las cámaras y necesitan un filtro de corte más ajustado. Para el trabajo de fluorescencia más exigente, los 365 nm ofrecen un mejor contraste; para la inspección de fluorescencia general, los 395 nm son adecuados y más rentables.
Se añade una pequeña cantidad de trazador fluorescente UV al fluido o gas del sistema. Tras la presurización, se capturan imágenes del exterior bajo iluminación UV, y cualquier fluido derramado emite una fluorescencia brillante contra la superficie circundante oscura. El algoritmo de visión detecta los puntos fluorescentes por encima de un tamaño e intensidad definidos y activa el rechazo de los componentes que presentan fugas. El método detecta fugas muy pequeñas que permanecen invisibles bajo luz blanca.
Sí. Se necesita un filtro de paso largo o un filtro paso banda en el objetivo de la cámara para bloquear la longitud de onda de excitación UV y dejar pasar solo la emisión de fluorescencia visible. Sin él, el UV reflejado desde el fondo de la escena inunda la señal de fluorescencia más débil. Para la iluminación de 365 nm, utilice un filtro con corte a 400-420 nm; para la iluminación de 395 nm, utilice un filtro con corte a 420-450 nm.
Sí, siempre que el adhesivo o sellador lleve un aditivo fluorescente a los rayos UV. El cordón curado o sin curar emite fluorescencia bajo la iluminación UV, y el sistema de visión artificial confirma la presencia, ancho, continuidad y posición del cordón. Los huecos, las secciones omitidas y las desviaciones posicionales se detectan antes del montaje. Muchos fabricantes de adhesivos y selladores estructurales ofrecen formulaciones fluorescentes UV específicamente para la verificación de procesos mediante visión artificial.
La radiación UV a 365-395 nm causa daños en los ojos y la piel con una exposición directa y sostenida. Los iluminadores UV industriales deben colocarse dentro de celdas de inspección cerradas que eviten la exposición del operador durante el funcionamiento normal. Durante el trabajo de configuración y mantenimiento con protectores abiertos, se deben usar gafas de protección UV clasificadas para las longitudes de onda UVA. Los iluminadores UV de RODER Vision cumplen con los requisitos del marcado CE para la seguridad eléctrica y óptica.
Contactos e información
Contacto para información general: info@roder.it
Socio de integración de sistemas y sensores: www.roder.it
División de Visión Artificial RODER: www.visiotronix.com
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