Choisir la bonne longueur d’onde et la configuration spectrale adaptée à la vision industrielle
- Le choix de la longueur d’onde génère du contraste en exploitant la réflectance et l’absorption spectrales de chaque matériau présent dans la scène.
- La lumière blanche est destinée aux inspections où la couleur est critique ; la lumière monochromatique maximise le contraste sur les éléments colorés par appariement sur le cercle chromatique.
- Le proche infrarouge (850/940 nm) pénètre les plastiques et rejette la lumière ambiante grâce à un filtrage passe-bande au niveau de la caméra.
- L’ultraviolet (365/395 nm) excite la fluorescence des adhésifs, des marquages de sécurité et des contaminants de surface.
- Le SWIR (900–1700 nm) traverse le silicium et les plastiques sombres ; il nécessite des capteurs InGaAs.
- Les configurations multispectrales et RGB commutables permettent d’adapter la longueur d’onde en cours de fonctionnement et de discriminer les matériaux.
Le contenu spectral d’un illuminateur de vision industrielle interagit avec la réflectance et l’absorption spectrales de chaque matériau de la scène, générant un contraste qui resterait invisible sous un éclairage à large bande. Le choix de la bonne longueur d’onde – bande étroite ou large bande, monochromatique ou multispectrale – est donc l’un des outils les plus puissants dont dispose l’ingénieur vision. La longueur d’onde influe également sur la profondeur de champ, l’aberration chromatique de l’objectif, l’immunité à la lumière ambiante et la réponse du capteur de la caméra dans les domaines visible, proche infrarouge et ultraviolet.
La longueur d’onde comme outil d’ingénierie du contraste
Les matériaux réfléchissent et absorbent la lumière différemment selon la longueur d’onde. Un pigment qui paraît vert à l’œil humain absorbe fortement dans le rouge et le bleu et réfléchit dans le vert ; le même pigment paraît sombre sous un éclairage rouge et clair sous un éclairage vert. Cette réflectance dépendante de la longueur d’onde permet à l’ingénieur vision de créer du contraste entre des éléments de couleurs proches, indiscernables sous lumière blanche.
Le principe s’étend bien au-delà du visible. De nombreux plastiques opaques dans le spectre visible deviennent transparents sous éclairage proche infrarouge, ce qui permet d’inspecter des éléments internes. De nombreux adhésifs incolores en lumière visible émettent une fluorescence intense sous excitation ultraviolette, ce qui permet de détecter des défauts de collage et d’étanchéité. Le choix de la longueur d’onde élargit ainsi l’espace dans lequel opère un système de vision, en offrant des degrés de liberté qu’aucun autre paramètre d’éclairage ne peut égaler.
Configurations spectrales traitées dans cette section
Lumière blanche
L’éclairage LED blanc fournit une émission visible à large bande adaptée à l’inspection des couleurs, à l’imagerie générale et aux applications exigeant un rendu naturel des couleurs de l’objet inspecté. Les LED blanches existent en différentes températures de couleur (froide, neutre, chaude) selon l’application visée. L’émission blanche standard est disponible dans l’ensemble des gammes Illuminateurs LED annulaires, Illuminateurs LED à barre et Illuminateurs LED à panneau.
Lumière monochromatique colorée
L’éclairage LED monochromatique rouge, vert, bleu ou ambre génère un contraste sélectif en exploitant la réflectance spectrale des cibles colorées. Un illuminateur monochromatique à la bonne longueur d’onde peut produire sur des éléments colorés un contraste impossible à obtenir en lumière blanche.
Éclairage infrarouge (IR)
L’éclairage LED proche infrarouge à 850 nm et 940 nm pénètre de nombreux plastiques, réduit l’influence de la lumière visible ambiante grâce à un filtrage à bande étroite et fournit une image invariante sur des cibles colorées qui apparaîtraient différentes en lumière visible.
Éclairage ultraviolet (UV)
L’éclairage LED ultraviolet à 365 nm et 395 nm excite la fluorescence des adhésifs, des marquages de sécurité, des revêtements de surface et des contaminants, permettant d’inspecter des éléments invisibles à l’œil humain sous un éclairage standard. Les géométries spécifiques à l’UV sont généralement conçues au sein de la gamme Illuminateurs LED sur mesure.
Infrarouge à ondes courtes (SWIR)
L’éclairage infrarouge à ondes courtes, entre 900 nm et 1700 nm environ, permet l’inspection à travers des matériaux opaques à la lumière visible, notamment les wafers de silicium, les plastiques sombres et les produits emballés dans des couches extérieures non transparentes.
Lumière multispectrale et hyperspectrale
Les illuminateurs multispectraux combinent plusieurs longueurs d’onde discrètes dans un même luminaire, permettant une imagerie séquentielle ou simultanée dans différentes bandes pour la discrimination des matériaux, la caractérisation des défauts et l’analyse physico-chimique.
Éclairage RGB commutable
Les illuminateurs RGB commutables intègrent dans un même luminaire des LED rouges, vertes et bleues pilotées indépendamment, ce qui permet de sélectionner dynamiquement la longueur d’onde d’inspection en cours de fonctionnement afin d’optimiser le contraste sur différentes cibles.
Sensibilité du capteur et choix de la longueur d’onde
Le choix de la longueur d’onde doit toujours tenir compte de la sensibilité spectrale du capteur de la caméra. Les capteurs CMOS et CCD présentent généralement un pic entre 500 et 600 nm dans le visible et une chute rapide au-delà de 900 nm. L’utilisation d’un éclairage proche infrarouge au-delà de 900 nm exige donc une attention particulière à la réponse du capteur et au temps d’exposition. Des capteurs spécialisés (silicium à sensibilité NIR renforcée, InGaAs pour le SWIR, sensibilité UV renforcée en dessous de 400 nm) étendent la plage spectrale utilisable, à un coût plus élevé.
L’objectif doit lui aussi être pris en compte. Les objectifs standard de vision industrielle sont corrigés pour le spectre visible et peuvent présenter une aberration chromatique importante en dehors de cette plage. Des objectifs visible-NIR optimisés pour la plage 400-1000 nm sont nécessaires pour les applications NIR à hautes performances. Des objectifs en quartz ou en silice fondue de qualité UV sont nécessaires pour un éclairage en dessous de 400 nm, où les objectifs en verre standard deviennent absorbants.
Combiner la longueur d’onde avec les autres paramètres
La longueur d’onde interagit avec tous les autres paramètres d’éclairage : géométrie, diffusion, angle d’incidence et mode de fonctionnement. L’éclairage monochromatique se collimate plus facilement que le blanc, car il n’y a pas de dispersion chromatique dans l’optique de collimation. L’éclairage à bande étroite associé à des filtres passe-bande sur la caméra assure un rejet efficace de la lumière ambiante, indispensable pour les installations proches de fenêtres ou soumises à un éclairage d’atelier variable. L’éclairage monochromatique pulsé à haute densité de puissance fournit le flux de photons requis pour l’inspection à grande vitesse.
Les pages dédiées de cette section examinent en détail chaque configuration spectrale, y compris l’interaction avec les matériaux, la compatibilité avec les capteurs, les exigences de filtrage et les cas d’utilisation industriels typiques qui exploitent les caractéristiques propres à chaque plage de longueurs d’onde.
Illuminateurs LED spectraux RODER Vision
RODER Vision fabrique des illuminateurs LED couvrant l’ensemble du spectre industriel, avec des variantes standard blanches, monochromatiques et proche infrarouge disponibles dans toute la gamme de géométries, ainsi que des configurations UV, SWIR et multispectrales spécifiques conçues à la demande.
- Géométries annulaires blanches, monochromatiques et NIR — Illuminateurs LED annulaires
- Configurations linéaires dans les longueurs d’onde visibles et NIR — Illuminateurs LED à barre
- Géométries de panneaux en variantes blanche, monochromatique et NIR — Illuminateurs LED à panneau
- Sources directionnelles compactes pour applications UV, monochromatiques et multicanaux — Illuminateurs LED spot
- Ensembles UV, SWIR, multispectraux et RGB commutables spécifiques à l’application — Illuminateurs LED sur mesure
Pour l’inspection multispectrale et pulsée à commutation de longueur d’onde, le catalogue RODER comprend des drivers LED et contrôleurs électroniques dédiés à commande indépendante par canal, compatibles avec les contrôleurs de vision industrielle et les automates (API).