Émission colorée à bande étroite pour un contraste sélectif sur les objets pigmentés
- Émission à bande étroite (20–40 nm FWHM) en rouge, vert, bleu ou ambre, adaptée à la réflectance chromatique de l’objet.
- Règle d’appariement sur le cercle chromatique : le contraste maximal s’obtient en éclairant avec la couleur complémentaire du pigment de l’objet.
- Idéal pour les codes imprimés en couleur, les circuits imprimés, les comprimés pharmaceutiques, les marquages de sécurité et les assemblages à code couleur.
- Filtre passe-bande sur la caméra adapté à la longueur d’onde de la LED pour un rejet supérieur de la lumière ambiante.
- Longueurs d’onde sur mesure (rouge profond 730 nm, ambre 590 nm) disponibles pour des exigences de contraste particulières.
- Nécessite une caméra monochrome : les applications de discrimination des couleurs exigent plutôt des configurations blanches ou RGB commutables.
L’éclairage LED monochromatique utilise une émission à bande étroite dans une seule couleur (rouge, vert, bleu, ambre ou autre) pour générer un contraste sélectif sur les objets colorés. En exploitant les propriétés spectrales de réflectance et d’absorption des pigments, encres, revêtements et matériaux naturels, la lumière monochromatique peut produire sur les éléments colorés un contraste impossible à obtenir avec un éclairage blanc à large bande. Le principe est simple : une surface colorée apparaît claire sous un éclairage correspondant à son pic de réflectance et sombre sous un éclairage à son pic d’absorption.
Principe de fonctionnement des sources LED monochromatiques
Une LED monochromatique émet sur une bande spectrale relativement étroite, généralement de 20 à 40 nm de large à mi-hauteur, centrée sur la longueur d’onde nominale de la puce. Les LED rouges sont disponibles à 620, 660 et 730 nm ; les LED vertes à 525, 530 et 565 nm ; les LED bleues à 450 et 470 nm ; les LED ambre à 590 nm. Chaque longueur d’onde produit une interaction chromatique spécifique avec l’objet inspecté, régie par la courbe de réflectance spectrale du matériau de surface.
Lorsqu’un éclairage monochromatique est utilisé avec une caméra monochrome, l’image obtenue encode la réflectance de l’objet à la longueur d’onde d’éclairage considérée. Les éléments dont la réflectance diffère à cette longueur d’onde produisent un contraste dans l’image, tandis que ceux dont la réflectance est identique à cette longueur d’onde deviennent invisibles. Le même objet imagé sous différentes longueurs d’onde monochromatiques donne des images différentes, chacune mettant en évidence des éléments distincts.
Réflectance spectrale et optimisation du contraste
Une règle empirique pratique veut que la longueur d’onde de contraste maximal entre deux éléments colorés soit approximativement la longueur d’onde d’absorption maximale de l’un des deux pigments. Par exemple, un marquage imprimé en vert sur un substrat blanc s’image le mieux sous éclairage rouge, où le pigment vert absorbe fortement et produit un marquage sombre sur fond clair. Un marquage rouge sur le même substrat s’image le mieux sous éclairage vert ou bleu, où le pigment rouge absorbe fortement. La longueur d’onde de contraste optimal s’identifie grâce au cercle chromatique : les couleurs opposées sur le cercle produisent le contraste maximal.
Applications industrielles typiques
L’éclairage LED monochromatique est le choix standard pour la lecture de marquages, codes et étiquettes imprimés en couleur lorsque le contraste doit être maximisé par rapport à un fond coloré ; pour l’inspection de circuits imprimés multicouches où les pistes en cuivre, le vernis épargne et la sérigraphie doivent être mis en évidence de manière sélective ; pour le contrôle qualité des comprimés et gélules pharmaceutiques colorés ; pour la vérification des marquages de sécurité à base de colorants ; pour l’inspection de produits agricoles où la maturité, les défauts ou les contaminations produisent un contraste dépendant de la couleur ; pour le contrôle qualité de la teinture des textiles en termes d’uniformité de couleur ; et pour toute application où l’objet à inspecter comporte des éléments colorés dont le contraste peut être renforcé par un choix approprié de la longueur d’onde. Des variantes monochromatiques sont disponibles dans les familles d’éclairages LED annulaires, d’éclairages LED à barre et d’éclairages LED à panneau.
Critères de sélection et considérations de conception
La longueur d’onde est le principal paramètre de sélection, choisi pour maximiser le contraste entre l’élément d’intérêt et le fond. Les mesures de réflectance spectrale des matériaux de l’objet, réalisées avec un spectrophotomètre étalonné, constituent la base la plus fiable pour le choix de la longueur d’onde. En l’absence de telles mesures, l’approche pratique recommandée est une évaluation empirique par imagerie sous différentes longueurs d’onde monochromatiques.
La largeur de bande de l’émission LED influe sur la précision de la sélection du contraste. Une bande plus étroite (10 à 20 nm) offre un contraste plus sélectif mais un flux lumineux plus faible. Une bande plus large (30 à 40 nm) offre un flux plus élevé au prix d’une sélectivité légèrement réduite. Pour la plupart des applications industrielles, la largeur de bande standard des LED est suffisante.
Association avec des filtres passe-bande
L’éclairage LED monochromatique est fréquemment associé à des filtres passe-bande correspondants sur l’objectif de la caméra, qui ne transmettent que la longueur d’onde de la LED et rejettent toute autre lumière. Cette combinaison assure un rejet efficace de la lumière ambiante provenant des tubes fluorescents au plafond, du soleil ou des machines voisines, permettant une inspection fiable dans des environnements où un contrôle de la lumière ambiante serait autrement nécessaire.
Intégration et limites
Les éclairages LED monochromatiques s’intègrent exactement comme les versions blanches dans toutes les configurations mécaniques et optiques standard. Le principal avantage pratique est la possibilité d’associer l’éclairage à un filtrage passe-bande sur la caméra pour le rejet de la lumière ambiante, une possibilité que n’offrent pas les sources blanches. Les longueurs d’onde non standard ou les configurations spectrales asymétriques sont généralement conçues au sein de la gamme d’éclairages LED sur mesure.
La principale limite de l’éclairage monochromatique est la perte de l’information de couleur au niveau de la caméra. Il faut utiliser des caméras monochromes pour tirer parti de l’éclairage monochromatique, ce qui signifie que toute application exigeant une discrimination des couleurs de l’objet doit recourir plutôt à un éclairage blanc, ou à des configurations multispectrales ou RGB commutables qui combinent plusieurs longueurs d’onde monochromatiques en séquence. L’éclairage monochromatique est également un peu moins universel que le blanc, car la longueur d’onde doit être choisie spécifiquement pour chaque application : un poste conçu pour une inspection vert sur blanc ne peut pas être réutilisé pour du rouge sur blanc sans changer l’éclairage.
Éclairages LED monochromatiques RODER Vision
RODER Vision fabrique des éclairages LED à émission monochromatique dans les longueurs d’onde rouge, verte, bleue et ambre, disponibles dans toute la gamme de géométries pour le renforcement sélectif du contraste en inspection industrielle par vision.
- Géométries annulaires monochromatiques en rouge, vert, bleu et ambre — Éclairages LED annulaires
- Configurations monochromatiques linéaires pour champs allongés — Éclairages LED à barre
- Géométries en panneau monochromatiques pour grandes zones d’inspection — Éclairages LED à panneau
- Sources spot monochromatiques compactes pour un contraste ciblé — Éclairages LED spot
- Longueurs d’onde spécifiques à l’application et configurations spectrales asymétriques — Éclairages LED sur mesure
Pour l’inspection monochromatique stroboscopique sur lignes à haute cadence, le catalogue RODER comprend des drivers LED et contrôleurs électroniques dédiés, compatibles avec les contrôleurs de vision industrielle et les automates programmables.