L’éclairage à LED ultraviolettes ouvre une famille d’applications d’inspection industrielle que l’éclairage à longueur d’onde visible ne peut tout simplement pas atteindre. De nombreux matériaux, encres, revêtements et substances biologiques émettent de la fluorescence sous excitation UV : ils absorbent les photons UV et réémettent de la lumière à une longueur d’onde visible plus longue. Une caméra monochrome ou couleur standard capture cette émission de fluorescence avec facilité, rendant les caractéristiques invisibles visibles avec un contraste très élevé sur un fond sombre.
Les utilisations de l’éclairage à LED UV en vision industrielle couvrent la détection de fuites avec des traceurs fluorescents, la vérification des marqueurs de sécurité sur les étiquettes et les documents, l’inspection des adhésifs et des étanchéités, la détection de la contamination sur les surfaces en contact avec les aliments et l’authentification de produits à haute valeur ajoutée. Chaque application comporte ses propres exigences en matière de longueur d’onde UV, d’intensité d’éclairage, de géométrie d’éclairage et de configuration de caméra et de filtre. Ce guide détaille les principes techniques et les considérations pratiques de conception pour chaque catégorie.
Longueurs d’onde UV dans les applications de vision industrielle
Les éclairages à LED UV industriels fonctionnent sur deux bandes de longueurs d’onde principales : 365 nm et 395 nm. Le choix entre ces longueurs d’onde a un effet marqué sur les performances d’inspection basée sur la fluorescence.
Éclairage UV à 365 nm
Les éclairages à 365 nm produisent un véritable rayonnement UVA. Cette longueur d’onde excite une large gamme de matériaux fluorescents, notamment la plupart des colorants réactifs aux UV commerciaux, les traceurs fluorescents utilisés pour la détection de fuites, les azurants optiques du papier et des textiles, et de nombreux fluorophores biologiques. À 365 nm, le rayonnement d’excitation lui-même est totalement invisible pour les capteurs d’image standard à base de silicium sans filtre de passage UV. L’image de la caméra montre uniquement l’émission de fluorescence, offrant un contraste très élevé entre les zones fluorescentes et non fluorescentes.
La principale limitation des LED 365 nm est une puissance de sortie inférieure à celle des 395 nm. L’efficacité des LED à 365 nm est inférieure à celle des longueurs d’onde UV plus longues, de sorte que davantage de LED ou un courant d’alimentation plus élevé sont nécessaires pour atteindre la même irradiance surfacique. La gestion thermique est plus importante pour les éclairages à 365 nm en raison de la charge thermique plus élevée par unité de flux lumineux émis.
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Éclairage UV à 395 nm
Les éclairages à 395 nm produisent un rayonnement proche UV qui borde le spectre visible. Cette longueur d’onde est faiblement visible à l’œil humain sous la forme d’une lueur violette et est également partiellement détectable par les capteurs d’image standard. Le principal avantage du 395 nm est une efficacité LED plus élevée et une irradiance surfacique atteignable plus importante pour la même puissance d’alimentation. De nombreux traceurs fluorescents et encres de sécurité commerciaux répondent bien à l’excitation à 395 nm.
La visibilité partielle du rayonnement à 395 nm dans les images de la caméra signifie qu’un filtre passe-bas ou un filtre passe-bande est nécessaire sur l’objectif de la caméra pour bloquer la longueur d’onde d’excitation et ne laisser passer que l’émission de fluorescence. Sans lui, l’éclairage d’arrière-plan à 395 nm masque partiellement le signal de fluorescence et faiblit le contraste de détection. Les éclairages UV RODER Vision sont disponibles en 365 nm et 395 nm pour répondre aux besoins d’excitation spécifiques aux fluorophores de l’application.
Détection de fuites fluorescente
La détection de fuites avec des traceurs fluorescents est l’une des applications d’inspection UV les plus exigeantes et à plus haute valeur ajoutée. Une petite quantité de colorant fluorescent UV est ajoutée au fluide ou au gaz du système testé. Tout point de fuite est localisé en capturant l’image de l’extérieur du système sous éclairage UV. Le traceur fluorescent échappé émet une vive fluorescence sous excitation UV, rendant même de très petits points de fuite visibles sur le fond sombre de la surface environnante.
Applications dans les systèmes hydrauliques et pneumatiques
Les systèmes hydrauliques dans l’automobile, l’aéronautique et les machines industrielles utilisent des colorants traceurs fluorescents pour localiser de très petits points de fuite sur les flexibles, les connecteurs, les joints et les échangeurs de chaleur. Le traceur fluorescent est généralement ajouté au fluide hydraulique ou au liquide de refroidissement à une concentration de 0,1 % à 0,5 %. Après avoir fait fonctionner le système à la pression de service, des images de l’extérieur sont acquises sous éclairage UV. Même une seule goutte de fluide échappé émet une brillante fluorescence et est immédiatement détectable.
L’inspection par vision industrielle remplace l’inspection manuelle par lampe UV dans la production à haut volume. Une station d’inspection UV automatisée capture l’image de l’intégralité de l’extérieur du composant assemblé à des positions de caméra définies. L’algorithme de traitement d’image repère les taches fluorescentes supérieures à un seuil défini de taille et d’intensité, classifie chaque tache détectée et déclenche le mécanisme de rejet pour les composants présentant des indications de fuite confirmées.
Détection de fuites dans les systèmes de réfrigération et de climatisation
Les systèmes de réfrigération et de climatisation nécessitent un test de détection de fuites à 100 % avant l’expédition. Les colorants traceurs fluorescents UV sont compatibles avec la plupart des formulations de fluides frigorigènes et d’huiles de compresseur. Le système assemblé est chargé de fluide frigorigène contenant le traceur UV et mis sous pression. Les points de fuite sont localisés par inspection par vision industrielle UV des joints brasés, des raccordements de vannes et des traversées de tuyaux.
Vérification des marqueurs de sécurité et authentification
Les marqueurs de sécurité qui restent invisibles sous la lumière blanche et émettent de la fluorescence sous éclairage UV sont largement utilisés pour l’authentification des produits, la sécurité des documents et la protection des marques. Les systèmes de vision industrielle utilisant des éclairages à LED UV peuvent vérifier la présence, la position et le contenu de ces éléments de sécurité à la vitesse de production.
Authentification des étiquettes pharmaceutiques
Les étiquettes pharmaceutiques comportent souvent des éléments de sécurité fluorescents UV, notamment des encres réactives aux UV, des fibres fluorescentes intégrées dans le substrat de l’étiquette et des numéros de série ou codes visibles aux UV. L’inspection par vision sous éclairage UV confirme que tous les éléments de sécurité requis sont présents et correctement positionnés. Cette inspection est intégrée dans la station d’application d’étiquettes et fonctionne à la vitesse maximale de la ligne de conditionnement.
Vérification des documents et des billets de banque
Les documents de haute sécurité, y compris les documents d’identité, les certificats et les billets de banque, comportent des motifs fluorescents UV complexes qu’il est impossible de reproduire sans accès aux formulations d’encres fluorescentes d’origine. L’inspection par vision industrielle sous éclairage UV peut confirmer la présence et le motif correct de ces éléments et rejeter les documents contrefaits ou altérés dans les systèmes de traitement automatisés.
Inspection des adhésifs, étanchéités et revêtements
De nombreux adhésifs, étanchéités et revêtements utilisés dans la fabrication sont formulés avec des additifs fluorescents UV. Cela permet de vérifier la présence, la couverture et la continuité du cordon d’adhésif ou d’étanchéité par vision industrielle UV après application et avant assemblage.
Présence et continuité du cordon d’adhésif
L’adhésif structural appliqué sur les panneaux de carrosserie automobile, les joints de porte et les assemblages collés doit être continu et respecter la tolérance de largeur et de position spécifiée. Les formulations d’adhésifs fluorescents UV permettent de capturer l’image du cordon complet sous éclairage UV. L’algorithme de traitement d’image mesure la largeur du cordon, détecte les manquements ou les sections omises et confirme que le cordon se situe dans la tolérance de position autorisée par rapport à la géométrie de la pièce.
Vérification du composé d’étanchéité et de joint
Les produits d’étanchéité appliqués sur les faces de joints, les raccordements filetés et les surfaces de brides peuvent être vérifiés par inspection UV si le produit contient un additif fluorescent UV. La présence du produit sur les surfaces d’étanchéité critiques est confirmée par l’image de fluorescence avant l’assemblage. L’absence ou le mauvais positionnement du produit est détecté avant la réalisation du joint, évitant ainsi le coût et les efforts de démontage et de retouche.
Considérations sur la conception et l’intégration des éclairages UV
Les éclairages à LED UV pour la vision industrielle nécessitent une conception et une intégration rigoureuses pour obtenir un fonctionnement fiable, stable et sûr.
Gestion thermique pour les LED UV
La température de jonction des LED UV influence strongly l’intensité d’émission et la stabilité de la longueur d’onde. À mesure que la température de jonction augmente, l’émission optique diminue et le pic d’émission dérive légèrement vers des longueurs d’onde plus longues. Pour l’inspection basée sur la fluorescence, la stabilité de la longueur d’onde est critique car un décalage de la longueur d’onde d’excitation modifie l’efficacité d’excitation de la fluorescence et altère la luminosité apparente de l’élément fluorescent sur l’image. Les éclairages UV RODER Vision intègrent la technologie de gestion thermique HTTM pour contrôler la température de jonction des LED et maintenir stables l’intensité d’émission UV et la longueur d’onde dans toutes les conditions de fonctionnement.
Exigences relatives aux filtres de caméra
L’imagerie de fluorescence nécessite un filtre passe-haut ou un filtre passe-bande sur l’objectif de la caméra pour bloquer la longueur d’onde d’excitation UV et ne laisser passer que l’émission de fluorescence dans les longueurs d’onde visibles. Sans lui, l’éclairage UV réfléchi par le fond de la scène masque partiellement le signal de fluorescence plus faible. La longueur d’onde de coupure du filtre doit être choisie de manière à bloquer totalement la longueur d’onde d’excitation UV tout en laissant passer la bande d’émission de fluorescence du fluorophore spécifique utilisé.
Pour un éclairage à 365 nm, un filtre passe-haut avec une longueur d’onde de coupure comprise entre 400 nm et 420 nm est utilisé. Pour un éclairage à 395 nm, un filtre avec une longueur d’onde de coupure comprise entre 420 nm et 450 nm est nécessaire pour bloquer correctement le fond plus intense de proche UV. Des accessoires de filtres optiques RODER Vision sont disponibles pour compléter le système d’inspection par fluorescence UV.
Sécurité de l’opérateur
Le rayonnement UV à 365 nm et 395 nm peut provoquer des lésions oculaires et cutanées en cas d’exposition prolongée. Les éclairages à LED UV industriels pour la vision industrielle sont généralement installés dans des cellules d’inspection fermées où l’exposition de l’opérateur est éliminée pendant le fonctionnement. Lorsque des travaux de maintenance ou de réglage nécessitent un fonctionnement avec des protections ouvertes, des lunettes de protection UV appropriées doivent être portées. Les éclairages UV RODER Vision sont conformes aux exigences du marquage CE pour la sécurité électrique et optique.
Produits et technologies
Familles d’éclairages RODER Vision pour applications UV
Les familles de produits RODER Vision ci-dessous prennent en charge l’éclairage UV pour la détection de fuites par fluorescence, la vérification des marqueurs de sécurité et l’inspection des adhésifs.
DL6 – Matrice de LED à haute densité
Disponible avec des LED UV de 365 nm et 395 nm. Matrice haute densité pour éclairage UV de surface. Gestion thermique HTTM pour un flux UV stable. Idéal pour l’inspection d’étiquettes et d’éléments de sécurité.
DC6 – Anneau LED haute densité
Éclairage annulaire UV pour l’inspection de fluorescence en vue de dessus des cordons d’adhésif, des joints et des revêtements de surface. Options multi-longueurs d’onde incluant UV 365 nm et 395 nm.
DL5 – Matrice de LED Haute Intensité
Intensité UV crête élevée en mode stroboscopique pour la détection de fuites à vitesse d’inspection élevée. Forte excitation UV pour détecter des concentrations minimales de traceur fluorescent.
FD2 – Illuminateurs LED à dôme plat
Éclairage UV diffus pour une excitation de fluorescence uniforme sur les étiquettes planes et les documents. Élimine les ombres directionnelles. Options UV 365 nm et 395 nm disponibles.
Questions fréquemment posées
Le 365 nm produit un rayonnement UVA véritable qui excite une gamme plus large de matériaux fluorescents sans visibilité de fond dans les images de la caméra, bien qu’il nécessite un filtre pour bloquer la réflexion UV. Les LED 395 nm sont plus efficaces et atteignent une irradiance surfacique plus élevée, mais sont partiellement visibles par les caméras et nécessitent un filtre de coupure plus sélectif. Pour les travaux de fluorescence les plus exigeants, le 365 nm offre un meilleur contraste ; pour l’inspection générale par fluorescence, le 395 nm est adéquat et plus rentable.
Une petite quantité de colorant traceur fluorescent UV est ajoutée au fluide ou au gaz du système. Après mise sous pression, des images de l’extérieur sont prises sous éclairage UV, et tout fluide échappé émet une vive fluorescence sur la surface environnante sombre. L’algorithme de vision industrielle repère les taches fluorescentes supérieures à un seuil défini de taille et d’intensité et déclenche le rejet des composants présentant des fuites. La méthode détecte de très petites fuites qui restent invisibles sous lumière blanche.
Oui. Un filtre passe-haut ou passe-bande sur l’objectif de la caméra est nécessaire pour bloquer la longueur d’onde d’excitation UV et ne laisser passer que l’émission de fluorescence visible. Sans lui, les UV réfléchis par le fond de la scène masquent le signal de fluorescence plus faible. Pour un éclairage à 365 nm, utilisez un filtre avec une longueur d’onde de coupure de 400-420 nm ; pour un éclairage à 395 nm, utilisez un filtre avec une longueur d’onde de coupure de 420-450 nm.
Oui, tant que l’adhésif ou le produit d’étanchéité contient un additif fluorescent UV. Le cordon polymérisé ou non polymérisé émet de la fluorescence sous éclairage UV, et le système de vision industrielle confirme la présence, la largeur, la continuité et la position du cordon. Les manquements, les sections omises et les déviations de position sont détectés avant l’assemblage. De nombreux fabricants d’adhésifs et de produits d’étanchéité structuraux proposent des formulations fluorescentes UV spécifiquement pour la vérification des processus par vision industrielle.
Le rayonnement UV à 365-395 nm provoque des lésions oculaires et cutanées en cas d’exposition directe prolongée. Les éclairages UV industriels doivent être placés à l’intérieur de cellules d’inspection fermées qui empêchent l’exposition de l’opérateur pendant le fonctionnement normal. Des lunettes de protection UV certifiées pour les longueurs d’onde UVA doivent être portées pendant les travaux de réglage et de maintenance avec des protections ouvertes. Les éclairages UV RODER Vision sont conformes aux exigences du marquage CE pour la sécurité électrique et optique.
Contacts et informations
Contact pour informations générales : info@roder.it
Partenaire d’intégration de systèmes et de capteurs : www.roder.it
Division Vision Industrielle RODER : www.visiotronix.com
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