Éclairage hémisphérique de type ciel couvert pour surfaces polies et courbes
- Le diffuseur hémisphérique entoure l’objet : la lumière arrive de toutes les directions de l’hémisphère supérieur.
- L’effet ciel couvert supprime les reflets spéculaires indépendamment de l’orientation de la surface.
- La caméra observe par une petite ouverture au sommet (10 à 20 pour cent du diamètre du dôme).
- Le diamètre du dôme doit valoir 3 à 4 fois la plus grande dimension de l’objet, afin de préserver une couverture hémisphérique complète.
- Dégagement vertical à peu près égal au diamètre du dôme — souvent incompatible avec les cellules d’inspection de faible hauteur.
- Les variantes RGB commutables et multi-longueurs d’onde permettent de piloter le contraste spectral en temps réel.
Les éclairages en dôme sont la géométrie d’éclairage LED la plus efficace pour l’inspection de surfaces très réfléchissantes, courbes ou spéculaires. En entourant l’objet inspecté d’une surface diffusante hémisphérique, le dôme produit une lumière qui arrive de toutes les directions de l’hémisphère supérieur, générant l’effet dit de ciel couvert, qui élimine reflets spéculaires et ombres quelle que soit l’orientation de la surface. L’éclairage en dôme est la référence pour les applications où la géométrie de l’objet produirait autrement des reflets incontrôlables.
Principe de fonctionnement des éclairages en dôme
Un éclairage en dôme se compose d’une calotte hémisphérique dont les LED, montées sur le pourtour inférieur, dirigent leur émission vers le haut et vers l’intérieur, sur la surface interne du dôme. Cette surface interne est revêtue d’une peinture ou d’un matériau diffusant à haute réflectance, qui disperse l’émission des LED sur tout l’hémisphère. La lumière diffusée descend ensuite vers l’objet inspecté, placé sous le dôme, et atteint chaque point de l’objet depuis toutes les directions de l’hémisphère supérieur.
La caméra observe l’objet par une petite ouverture au sommet du dôme. Comme chaque point de l’objet reçoit de la lumière de toutes les directions, la luminosité apparente d’un point ne dépend que de la réflectance diffuse locale, et non de la normale locale à la surface. Les reflets spéculaires sont supprimés car, quelle que soit l’orientation de la surface, le cône spéculaire trouve toujours une source lumineuse quelque part dans l’hémisphère, et le contraste entre contributions spéculaire et diffuse se moyenne.
Géométrie optique et ouverture critique
L’ouverture par laquelle la caméra observe l’objet est un élément optique critique du dôme. Une petite ouverture préserve la symétrie de l’éclairage et minimise les ombres dans la zone centrale, mais limite le champ de vision. Une grande ouverture élargit le champ de vision, mais introduit une zone plus sombre au centre de l’image, visible sur les surfaces très réfléchissantes comme un léger assombrissement juste sous la caméra. Le diamètre d’ouverture optimal représente généralement 10 à 20 pour cent du diamètre du dôme pour les applications d’inspection générales.
Applications industrielles typiques
Les éclairages en dôme sont indispensables pour l’inspection de pièces métalliques polies à géométrie tridimensionnelle complexe ; pour le contrôle qualité de récipients en verre et en plastique réfléchissant ; pour la lecture de codes et l’OCR sur surfaces courbes ou brillantes ; pour l’inspection de bijoux, de composants horlogers et de mécanique de précision ; pour la vérification de joints de soudure et de composants électroniques réfléchissants ; pour le contrôle qualité de surfaces métalliques revêtues et anodisées ; et pour toute application où la surface à inspecter est très spéculaire ou fortement courbe et où une image uniforme et sans ombre est requise. Les géométries en dôme sont généralement conçues comme des unités spécifiques à l’application au sein de la gamme d’éclairages LED sur mesure.
Critères de sélection et considérations de conception
Le diamètre du dôme doit être choisi en fonction du plus grand objet inspecté. Une règle utile veut que le diamètre du dôme vaille au moins trois à quatre fois la plus grande dimension de l’objet, afin que chaque point de l’objet voie une fraction importante de l’hémisphère complet. Des dômes plus petits perdent leur caractère de ciel couvert et réintroduisent des reflets spéculaires aux bords du champ de vision.
La distance de travail entre l’ouverture du dôme et l’objet est déterminée par la géométrie du dôme et généralement fixée dès la conception. L’objectif de la caméra doit être choisi pour faire la mise au point à cette distance de travail et pour offrir le champ de vision requis à travers l’ouverture.
Considérations spectrales et dômes commutables
La plupart des dômes sont proposés en blanc, mais des versions monochromatiques en rouge, vert, bleu ou proche infrarouge sont disponibles pour les applications exigeant une sélectivité spectrale. Les dômes RGB commutables ou multi-longueurs d’onde permettent de choisir la longueur d’onde d’inspection en temps réel, autorisant un contrôle adaptatif du contraste sur des lignes de production traitant des types de pièces variés.
Intégration et limites
La principale contrainte mécanique des éclairages en dôme est leur encombrement. Un dôme adapté à une pièce de 100 mm exige environ 300 à 400 mm de dégagement vertical, ce qui peut être incompatible avec les structures de convoyeurs et les systèmes de manipulation robotisés. Les dômes occupent en outre une surface importante au-dessus du poste d’inspection, à prendre en compte lors de la conception de la cellule.
La principale limite optique est la petite zone sombre au centre du champ de vision, due à l’ouverture pour la caméra. Sur des objets plans et très spéculaires, cette zone peut apparaître comme une ombre circulaire au centre de l’image. Plusieurs solutions existent : incliner légèrement l’objet, utiliser un dôme de plus grand diamètre pour réduire la taille relative de l’ouverture, ou passer à une configuration flat dome, qui résout ce problème au prix de caractéristiques optiques légèrement différentes. La page dédiée à l’éclairage flat dome détaille ce compromis.
Éclairages LED en dôme RODER Vision
RODER Vision assure l’éclairage en dôme et les solutions équivalentes à travers des familles dédiées, conçues pour l’inspection industrielle d’objets très réfléchissants et courbes. Chaque configuration est adaptée au champ de vision, à la distance de travail et à l’encombrement d’intégration requis.
- Géométries en dôme hémisphérique complet pour objets brillants et courbes — Éclairages LED sur mesure
- Diffusion équivalente au dôme dans un boîtier compact de faible hauteur — Éclairages LED flat dome
- Diffusion annulaire coaxiale comme alternative pour petits champs réfléchissants — Éclairages LED annulaires
Pour les variantes de dôme RGB commutables et multi-longueurs d’onde, l’équipe technique RODER peut configurer des unités en dôme spécifiques à l’application ainsi que les drivers LED et contrôleurs électroniques nécessaires à l’intégration directe avec les contrôleurs de vision et les automates.