Bande LED linéaire focalisée pour l’inspection en continu de bandes et à caméra linéaire
- Bande étroite et uniforme adaptée à la ligne sensible active d’une caméra linéaire (uniformité d’intensité ±10 %).
- Optique cylindrique de focalisation : concentre l’émission des LED en une bande nette de quelques millimètres sur l’objet.
- Base de l’inspection à grande vitesse de bandes de papier, film plastique, textile et feuille métallique à plusieurs mètres par seconde.
- Inspection d’objets cylindriques en rotation (rouleaux d’impression, arbres, bouteilles), où la rotation de la pièce fournit le mouvement requis par le balayage linéaire.
- Le fonctionnement stroboscopique synchronisé avec l’horloge ligne de la caméra permet des cadences d’acquisition de l’ordre du kHz.
- Spectres monochromatiques et blancs pour un contraste sélectif et le rejet de la lumière ambiante.
Les éclairages linéaires sont des éclairages LED spécialisés, conçus pour fournir une bande de lumière étroite, intense et très uniforme, adaptée à la ligne sensible active d’une caméra linéaire. L’association de l’imagerie à caméra linéaire et de l’éclairage linéaire est à la base de l’inspection continue à grande vitesse de bandes, de convoyeurs et d’objets cylindriques en rotation, où la géométrie d’inspection s’aligne naturellement sur un capteur linéaire et où la cadence de production impose une acquisition d’images à vitesse constante.
Principe de fonctionnement des éclairages linéaires
Un éclairage linéaire est généralement constitué d’une ou plusieurs rangées de LED associées à une optique spécialisée qui focalise la lumière émise en une bande étroite, perpendiculaire à la rangée de LED. Le système optique réduit l’angle d’émission dans la petite dimension à quelques millimètres au plan de l’objet, tout en préservant toute la longueur de la rangée de LED dans la grande dimension. Il en résulte une bande de lumière pouvant faire des dizaines ou des centaines de millimètres de long et seulement quelques millimètres de large à la distance de travail de la caméra.
La distribution d’intensité le long de la bande doit être très uniforme, généralement à plus ou moins 10 pour cent sur toute la longueur active, afin d’éviter des gradients d’intensité dans l’image reconstituée par balayage linéaire. Obtenir cette uniformité exige une sélection soignée du binning des LED, des composants optiques étalonnés et, dans les applications critiques, un contrôle des canaux individuels pour compenser la non-uniformité résiduelle.
Éclairages linéaires focalisés et collimatés
Les éclairages linéaires focalisés font converger la lumière émise jusqu’à une largeur minimale à une distance de travail donnée, produisant une intensité maximale dans une faible profondeur de champ. Ils sont privilégiés lorsque la surface inspectée est plane et perpendiculaire à l’axe optique de la caméra. Les éclairages linéaires collimatés produisent une bande à côtés parallèles, moins sensible aux variations de distance de travail mais d’intensité de crête plus faible. Le choix entre les deux dépend de la géométrie et de la stabilité de la surface inspectée.
Applications industrielles typiques
Les éclairages linéaires sont indispensables pour l’inspection de bandes de papier, film plastique, textile et feuille métallique à des vitesses allant jusqu’à plusieurs mètres par seconde ; pour l’inspection de supports imprimés quant à la fidélité des couleurs, au repérage et aux défauts d’impression ; pour le contrôle qualité de profilés extrudés en continu en aluminium, plastique ou caoutchouc ; pour l’inspection de surface de grands panneaux plans tels que verre, modules photovoltaïques et tôles embouties, lorsque le panneau défile devant une caméra linéaire fixe ; pour l’inspection d’objets cylindriques en rotation tels que rouleaux d’impression, arbres et bouteilles, où la rotation de la pièce fournit le mouvement relatif requis par la caméra linéaire ; et pour toute application associant une surface d’inspection continue à un besoin de haute résolution selon l’une des deux dimensions.
Critères de sélection et considérations de conception
La longueur de la ligne active doit correspondre à la longueur du capteur de la caméra au grandissement de l’objectif, avec une petite marge à chaque extrémité pour garantir une intensité uniforme sur tout le capteur. La largeur de la bande sur l’objet doit être adaptée à la profondeur de champ de l’objectif et aux éventuelles variations de distance de travail dues aux tolérances mécaniques de la surface inspectée.
L’uniformité d’intensité est la spécification critique des éclairages linéaires. Même de faibles variations d’intensité le long de la ligne se traduisent par des stries verticales dans l’image reconstituée, susceptibles de masquer précisément les défauts que le système doit détecter. Les éclairages linéaires de qualité fournissent des profils d’intensité étalonnés et, dans les versions avancées, une compensation des canaux LED individuels pilotée par logiciel.
Le contenu spectral se choisit comme pour tout éclairage directionnel. Les éclairages linéaires monochromatiques dans le rouge ou le proche infrarouge sont courants dans les environnements industriels où le rejet de la lumière ambiante par filtres à bande étroite est nécessaire. Les éclairages linéaires blancs servent à l’inspection couleur à caméra linéaire de supports imprimés et d’emballages.
Fonctionnement stroboscopique et synchronisation
Pour les applications à caméra linéaire au-delà de quelques milliers de lignes par seconde, les éclairages linéaires doivent prendre en charge le fonctionnement stroboscopique synchronisé avec l’horloge ligne de la caméra. Chaque impulsion fournit le flux de photons requis par la caméra pendant l’acquisition d’une seule ligne, tandis que la LED se repose entre les impulsions pour dissiper la chaleur. Ce fonctionnement à rapport cyclique permet des intensités de crête bien supérieures à ce que permettrait un fonctionnement continu, étendant la cadence ligne accessible sans sacrifier la qualité d’image.
Intégration et limites
La principale difficulté d’intégration des éclairages linéaires est l’alignement précis avec la ligne de la caméra. Un léger désalignement angulaire entre la ligne de lumière et la ligne de pixels du capteur provoque une chute d’intensité à une extrémité de l’image et une saturation à l’autre. Les supports d’alignement, souvent intégrés au boîtier de l’éclairage linéaire, simplifient ce réglage critique.
Les éclairages linéaires ne conviennent pas aux applications à caméra matricielle, où la bande de lumière n’éclairerait qu’une petite partie du champ de vision du capteur. Pour l’inspection bidimensionnelle de pièces immobiles, il convient de choisir plutôt des éclairages à panneau, à barre ou annulaires.
Solutions RODER Vision d’éclairage LED linéaire
L’éclairage linéaire pour l’inspection à grande vitesse à caméra linéaire est généralement réalisé au moyen de configurations spécialisées d’éclairages LED à barre ou de dispositifs conçus sur mesure avec des optiques cylindriques de focalisation. RODER Vision couvre les deux approches avec sa famille d’éclairages à barre et son service de conception d’éclairages sur mesure.
Pour un éclairage linéaire directionnel à distance de travail et angle réglables, la famille Éclairages LED à barre comprend des configurations matricielles à haute intensité telles que la Série DL1 et la Série DL4, utilisables dans des cellules d’inspection à caméra linéaire où la géométrie de la barre correspond à la longueur du capteur.
Pour des éclairages linéaires dédiés à lentille cylindrique, des longueurs actives très importantes, un contrôle des canaux individuels ou un contenu spectral spécifique à un projet d’inspection à caméra linéaire, RODER Vision propose des Éclairages LED sur mesure conçus selon des exigences OEM. Le fonctionnement pulsé synchronisé avec l’horloge de la caméra linéaire est pris en charge par les drivers LED et contrôleurs électroniques du catalogue d’accessoires RODER.