La technique d’éclairage constitue l’un des choix les plus cruciaux lors de la conception d’un système de vision industrielle. Le choix entre un éclairage direct et un éclairage diffus détermine quelles caractéristiques de surface sont visibles, quels défauts sont détectables et si l’image présente un contraste suffisant pour garantir la fiabilité des performances de l’algorithme.
L’éclairage direct et l’éclairage diffus ne sont pas simplement deux réglages de luminosité. Il s’agit de deux façons fondamentalement différentes d’orienter la lumière vers une surface. Chacune repose sur des phénomènes optiques distincts et chacune met en évidence des catégories différentes d’informations relatives à la surface. Une bonne maîtrise de ces deux types d’éclairage est indispensable pour tout ingénieur chargé de concevoir une cellule d’inspection par vision industrielle.
1. Principes de l’éclairage direct
L’éclairage direct consiste à diriger la lumière vers l’objet selon un angle ou un ensemble d’angles définis. La lumière se propage dans une direction contrôlée et frappe la surface selon un angle d’incidence spécifique. La caméra capte la lumière qui est soit réfléchie de manière spéculaire, soit diffusée par la surface, en fonction de la finition de celle-ci.
Sur une surface lisse et réfléchissante, un Éclairage Direct selon un angle contrôlé produit une réflexion spéculaire à la fois brillante et nette. Si la surface est parfaitement plane et que l’angle d’éclairage est correctement réglé, l’ensemble de la surface apparaît uniformément lumineux. Tout écart par rapport à la planéité — une rayure, une bosse, une bavure en relief — dévie la lumière réfléchie loin de la caméra, ce qui se traduit par une zone sombre sur le fond clair. C’est le principe qui sous-tend l’Éclairage Direct en champ clair pour l’inspection des surfaces planes.
Vous souhaitez de l’aide pour choisir le produit ?
Éclairage Direct en champ sombre
Lorsque l’angle d’éclairage est modifié de manière à ce que la réflexion spéculaire ne pénètre pas dans l’objectif de la caméra, la surface lisse apparaît sombre. Seules les caractéristiques de la surface qui diffusent la lumière — rayures, particules, arêtes saillantes, variations de texture — apparaissent claires sur le fond sombre. C’est ce qu’on appelle l’éclairage en champ sombre.
L’éclairage en champ sombre est utilisé pour l’inspection de plaquettes de semi-conducteurs, le Contrôle Qualité des composants optiques et la détection de fines rayures superficielles sur des pièces métalliques et en plastique. L’inversion du contraste par rapport au champ clair — les défauts apparaissant clairs plutôt que sombres — constitue un avantage majeur lorsque la surface du défaut est petite par rapport à la surface totale.
Éclairage Direct coaxial
L’éclairage coaxial est une forme particulière d’éclairage direct dans laquelle la lumière se propage le long de l’axe optique de la caméra via un séparateur de faisceau. La réflexion spéculaire provenant d’une surface plane et perpendiculaire revient le long de l’axe optique et pénètre dans la caméra, où elle est détectée avec une luminosité uniforme. Les surfaces inclinées ou courbes réfléchissent la lumière à l’écart de l’axe et apparaissent sombres.
L’éclairage coaxial est la technique de choix pour l’inspection de surfaces planes et très réfléchissantes, telles que les pastilles de circuits imprimés, les composants métalliques polis et les surfaces en verre. Il élimine les artefacts d’ombre liés à l’éclairage direct hors axe et rend visibles les variations de hauteur de la surface sous forme de transitions de luminosité.
2. Principes de l’éclairage diffus
L’éclairage Diffus éclaire l’objet selon un grand angle solide, c’est-à-dire à partir de nombreuses directions à la fois plutôt que d’une seule direction bien définie. La lumière atteint la surface sous tous les angles au sein de l’hémisphère éclairé. Sur une surface mate, cela se traduit par un éclairage uniforme, quelles que soient l’orientation de la surface ou sa courbure locale.
La principale caractéristique de l’Éclairage Diffus réside dans son insensibilité à l’orientation de la surface. Une pièce courbe, un assemblage tridimensionnel ou une surface à la géométrie complexe sont éclairés de manière homogène. Il n’y a ni ombres dues au relief de la surface, ni points lumineux spéculaires, ni zones sombres résultant de facettes de la surface qui réfléchissent la lumière dans une direction opposée à celle de la caméra.
Éclairage du dôme
L’éclairage par dôme est l’outil standard utilisé pour l’éclairage diffus en vision industrielle. Un boîtier hémisphérique ou plat est recouvert à l’intérieur d’un matériau blanc hautement diffusant. Des LED éclairent l’intérieur du dôme, et l’objet est placé au niveau de l’ouverture, éclairé par la lumière provenant de l’ensemble de la surface intérieure du dôme.
L’éclairage par dôme est particulièrement adapté aux objets réfléchissants pour lesquels un éclairage direct provoquerait des reflets inacceptables : emballages de produits cosmétiques, garnitures automobiles, composants électroniques et bijoux. Il convient à toute application où la surface présente une courbure variable et doit être inspectée de manière uniforme.
Éclairage à dôme plat
L’illuminateur à dôme plat est une variante à profil réduit qui procure un éclairage diffus à travers une ouverture frontale plane. Il convient aux postes d’inspection où l’espace de montage est restreint ou lorsque l’objet est trop volumineux pour être logé dans un dôme standard.
Les illuminateurs à dôme plat de la série FD de Roder Vision sont conçus pour les applications nécessitant un Éclairage Diffus de haute qualité, dans un format plat et discret. Disponibles en plusieurs tailles, ils couvrent des champs de vision allant des petits composants aux grands ensembles.
3. Tableau récapitulatif des applications : quand choisir chaque technique ?
Le choix entre un Éclairage Direct et un Éclairage Diffus dépend des caractéristiques de la surface de l’objet et de la nature de la tâche d’inspection. Le tableau ci-dessous présente les scénarios d’inspection les plus courants.
Surfaces planes réfléchissantes : circuits imprimés, métal, verre
Les surfaces planes réfléchissantes s’inspectent de préférence à l’aide d’un Éclairage Direct coaxial. Pour la détection de défauts de surface tels que les rayures et les piqûres, l’Éclairage Direct en champ sombre à faible angle s’avère plus sensible que n’importe quelle technique d’éclairage diffus. L’éclairage en dôme produit une image uniforme sur les surfaces planes réfléchissantes, mais offre généralement un contraste insuffisant pour détecter les petits défauts de surface.
Composants tridimensionnels et courbes
Les composants présentant une géométrie tridimensionnelle complexe ou une courbure variable sont mieux mis en valeur à l’aide de techniques d’éclairage diffus. L’éclairage par dôme ou par dôme plat élimine les artefacts d’ombre et d’éblouissement que l’éclairage direct génère sur les surfaces courbes. Il s’agit de l’approche privilégiée pour les composants en plastique moulé, les pièces en métal coulé et les assemblages dont la direction normale à la surface varie considérablement d’un point à l’autre du Champ de Vision.
Inspection d’Étiquettes, des impressions et des codes-barres
La lecture d’étiquettes, l’OCR (Reconnaissance Optique de Caractères) et l’inspection des codes-barres recourent généralement à un éclairage direct sous un angle contrôlé afin d’optimiser au maximum le contraste entre l’encre imprimée et le support de l’étiquette. Sur les étiquettes brillantes, un éclairage à faible angle ou polarisé permet d’atténuer les reflets spéculaires provenant de la surface du support. Sur les étiquettes mates, un Éclairage Direct frontal à un angle modéré suffit généralement.
Texture de surface et détection de défauts de surface
Les reliefs et les irrégularités de surface sont mieux mis en évidence par un Éclairage Direct à faible angle, car les ombres en améliorent la visibilité. Les défauts de couleur ou de contamination sur des surfaces à géométrie complexe sont mieux mis en évidence par un Éclairage Diffus, car la géométrie de la surface n’entrave pas la mesure de l’uniformité de la couleur.
4. Les produits Roder Vision adaptés à chaque approche
RODER Vision propose des gammes d’illuminateurs adaptés aussi bien aux techniques d’éclairage direct qu’aux techniques d’éclairage diffus. Les quatre gammes ci-dessous couvrent les solutions les plus représentatives pour chaque approche.
Produits et technologies
DL6 – Matrice de LED à haute densité
Éclairage direct pour les surfaces planes, l’Inspection d’Étiquettes et la Lecture de Codes-barres. Haute intensité en mode stroboscopique. Stabilité thermique HTTM. Multi-Longueurs d’Onde.
DC6 – Anneau LED haute densité
Éclairage annulaire direct quasi-coaxial destiné à l’inspection des surfaces planes, au contrôle de la qualité d’impression et à la vérification des composants des circuits imprimés. Compact et multi-longueurs d’onde.
FD2 – Illuminateurs LED à dôme plat
Éclairage Diffus pour les pièces réfléchissantes, courbes ou à géométrie complexe. Éclairage sans ombre. Élimine les reflets spéculaires. Disponible en plusieurs tailles.
DL5 – Matrice de LED Haute Intensité
Éclairage direct à haute intensité pour les techniques en champ sombre et en champ clair. Intensité de crête très élevée en mode stroboscopique pour l’inspection de surface à grande vitesse.
Questions fréquemment posées
L’éclairage direct est privilégié pour la détection de défauts de surface sur des surfaces planes, l’inspection coaxiale de surfaces hautement réfléchissantes telles que les pastilles de circuits imprimés ou le métal poli, la détection de rayures en champ sombre, ainsi que pour les applications de codes-barres ou d’OCR (Reconnaissance Optique de Caractères), dans lesquelles un angle d’éclairage défini permet d’optimiser au maximum le contraste de l’impression.
L’éclairage Diffus convient particulièrement aux géométries tridimensionnelles complexes, aux surfaces courbes et aux pièces très réfléchissantes, sur lesquelles un éclairage direct produirait des ombres inacceptables ou des points lumineux spéculaires. Parmi les applications typiques, on peut citer les emballages de produits cosmétiques, l’inspection de composants moulés ou coulés, ainsi que les assemblages complexes.
Oui. Les illuminateurs sont déclenchés indépendamment par le contrôleur du Système de Vision. Un dôme plat fournit un éclairage diffus pour une tâche, tandis qu’un illuminateur annulaire fournit un éclairage direct pour une autre, les deux desservant le même poste de caméra.
La technique du champ sombre utilise un Éclairage Direct à très faible angle. La surface lisse apparaît sombre, tandis que les reliefs qui diffusent la lumière, tels que les rayures, les particules et les bords saillants, apparaissent clairs. Elle est utilisée pour détecter les défauts de surface infimes sur des pièces polies, lorsque le contraste est trop faible sous un éclairage classique.
Non. Le choix de la longueur d’onde est indépendant du choix entre un éclairage direct et un éclairage diffus. Les longueurs d’onde du NIR (Proche Infrarouge) permettent d’atténuer les reflets spéculaires sur les surfaces en plastique, tandis que les longueurs d’onde ultraviolettes (UV) améliorent la visibilité des impuretés et des matériaux fluorescents. Ces deux types de longueurs d’onde s’appliquent aussi bien aux géométries d’éclairage direct qu’aux géométries d’éclairage diffus.
Contacts et informations
Contact pour informations générales : info@roder.it
Partenaire d’intégration de systèmes et de capteurs : www.roder.it
Division Vision Artificielle de RODER : www.rodervision.com
Division Instruments de RODER : www.innovacheck.com
Plus d’informations sur RODER VISION : about us
Les informations contenues sur ce site web sont fournies uniquement à des fins d’information. Bien qu’elles aient été préparées avec le plus grand soin, elles ne constituent pas une offre contractuelle ni un engagement contraignant de fourniture. Elles peuvent contenir des erreurs de transcription, de traduction ou des erreurs typographiques. Pour obtenir des informations précises et à jour, veuillez contacter directement notre entreprise.
Veuillez noter: Certaines images de ce site web ont été intentionnellement générées par Intelligence Artificielle (IA). Cela est dû au fait que, pour de nombreuses applications et de nombreux projets, il n’est pas possible de divulguer des photographies de l’installation ou du système réel en raison d’accords de confidentialité, de clauses contractuelles et d’accords de non-divulgation (NDA).
Related topics :
Inspection d’étiquettes avec éclairage diffus : détection des plis et des erreurs d’impression
Détection de fissures dans les bouteilles en verre à l’aide d’un rétroéclairage diffus
Éclairage matriciel à LED RDL1 pour un éclairage direct sous plusieurs angles
Éclairage en Champ Sombre : mise en évidence des défauts de surface masqués sous un éclairage standard