Emissione colorata a banda stretta per un contrasto selettivo su oggetti pigmentati
- Emissione a banda stretta (20–40 nm FWHM) nel rosso, verde, blu o ambra, abbinata alla riflettanza cromatica dell’oggetto.
- Regola dell’abbinamento sulla ruota dei colori: il contrasto massimo si ottiene illuminando con il colore complementare del pigmento dell’oggetto.
- Ideale per codici stampati a colori, PCB, compresse farmaceutiche, marcature di sicurezza e assemblaggi con codifica a colori.
- Filtro passa-banda sulla telecamera abbinato alla lunghezza d’onda del LED per una reiezione superiore della luce ambiente.
- Lunghezze d’onda personalizzate (rosso profondo 730 nm, ambra 590 nm) disponibili per esigenze di contrasto particolari.
- Richiede una telecamera monocromatica: le applicazioni di discriminazione dei colori necessitano invece di configurazioni bianche o RGB commutabili.
L’illuminazione LED monocromatica utilizza un’emissione a banda stretta in un singolo colore (rosso, verde, blu, ambra o altro) per generare un contrasto selettivo sugli oggetti colorati. Sfruttando le proprietà spettrali di riflettanza e assorbimento di pigmenti, inchiostri, rivestimenti e materiali naturali, la luce monocromatica può produrre sulle caratteristiche colorate un contrasto impossibile da ottenere con un’illuminazione bianca a banda larga. Il principio è semplice: una superficie colorata appare chiara sotto un’illuminazione corrispondente al suo picco di riflettanza e scura sotto un’illuminazione al suo picco di assorbimento.
Principio di funzionamento delle sorgenti LED monocromatiche
Un LED monocromatico emette su una banda spettrale relativamente stretta, tipicamente larga 20-40 nm a metà altezza, centrata sulla lunghezza d’onda nominale del chip. I LED rossi sono disponibili a 620, 660 e 730 nm; i LED verdi a 525, 530 e 565 nm; i LED blu a 450 e 470 nm; i LED ambra a 590 nm. Ogni lunghezza d’onda produce una specifica interazione cromatica con l’oggetto ispezionato, governata dalla curva di riflettanza spettrale del materiale superficiale.
Quando un illuminatore monocromatico viene utilizzato con una telecamera monocromatica, l’immagine risultante codifica la riflettanza dell’oggetto alla specifica lunghezza d’onda di illuminazione. Le caratteristiche la cui riflettanza differisce a quella lunghezza d’onda producono contrasto nell’immagine, mentre quelle con riflettanza identica a quella lunghezza d’onda diventano invisibili. Lo stesso oggetto ripreso sotto lunghezze d’onda monocromatiche diverse produce immagini diverse, ciascuna delle quali evidenzia caratteristiche differenti.
Riflettanza spettrale e ottimizzazione del contrasto
Una regola pratica è che la lunghezza d’onda di massimo contrasto tra due caratteristiche colorate coincide approssimativamente con la lunghezza d’onda di massimo assorbimento di uno dei due pigmenti. Ad esempio, una marcatura stampata in verde su substrato bianco si riprende al meglio con illuminazione rossa, dove il pigmento verde assorbe fortemente e produce una marcatura scura su fondo chiaro. Una marcatura rossa sullo stesso substrato si riprende al meglio con illuminazione verde o blu, dove il pigmento rosso assorbe fortemente. La lunghezza d’onda di contrasto ottimale si individua con la ruota dei colori: i colori opposti sulla ruota producono il contrasto massimo.
Applicazioni industriali tipiche
L’illuminazione LED monocromatica è la scelta standard per la lettura di marcature, codici ed etichette stampati a colori in cui il contrasto deve essere massimizzato rispetto a uno sfondo colorato; per l’ispezione di circuiti stampati multistrato in cui piste in rame, solder mask e serigrafia devono essere esaltati selettivamente; per il controllo qualità di compresse e capsule farmaceutiche colorate; per la verifica delle marcature di sicurezza a base di coloranti; per l’ispezione di prodotti agricoli in cui maturazione, difetti o contaminazioni producono un contrasto dipendente dal colore; per il controllo qualità della tintura dei tessuti in termini di uniformità del colore; e per qualsiasi applicazione in cui l’oggetto da ispezionare contenga caratteristiche colorate il cui contrasto possa essere esaltato con un’opportuna scelta della lunghezza d’onda. Le varianti monocromatiche sono disponibili nelle famiglie di illuminatori LED ad anello, illuminatori LED a barra e illuminatori LED a pannello.
Criteri di selezione e considerazioni progettuali
La lunghezza d’onda è il parametro di selezione principale, scelto per massimizzare il contrasto tra la caratteristica di interesse e lo sfondo. Le misure di riflettanza spettrale dei materiali dell’oggetto, eseguite con uno spettrofotometro calibrato, forniscono la base più affidabile per la scelta della lunghezza d’onda. In assenza di tali misure, l’approccio pratico raccomandato è una valutazione empirica tramite riprese sotto diverse lunghezze d’onda monocromatiche.
La larghezza di banda dell’emissione LED influisce sulla precisione della selezione del contrasto. Una banda più stretta (10-20 nm) fornisce un contrasto più selettivo ma un flusso luminoso inferiore. Una banda più larga (30-40 nm) fornisce un flusso maggiore a costo di una selettività leggermente ridotta. Per la maggior parte delle applicazioni industriali la larghezza di banda standard dei LED è adeguata.
Abbinamento con filtri passa-banda
L’illuminazione LED monocromatica viene spesso abbinata a filtri passa-banda corrispondenti sull’obiettivo della telecamera, che trasmettono soltanto la lunghezza d’onda del LED e respingono tutta l’altra luce. Questa combinazione fornisce un’efficace reiezione della luce ambiente proveniente da lampade fluorescenti a soffitto, luce solare o macchinari vicini, consentendo un’ispezione affidabile in ambienti in cui sarebbe altrimenti necessario controllare la luce ambiente.
Integrazione e limiti
Gli illuminatori LED monocromatici si integrano esattamente come le versioni bianche in tutte le configurazioni meccaniche e ottiche standard. Il principale vantaggio pratico è la possibilità di abbinare l’illuminazione a un filtro passa-banda sulla telecamera per la reiezione della luce ambiente, possibilità che le sorgenti bianche non offrono. Lunghezze d’onda non standard o configurazioni spettrali asimmetriche vengono tipicamente progettate all’interno della gamma di illuminatori LED personalizzati.
Il limite principale dell’illuminazione monocromatica è la perdita dell’informazione di colore alla telecamera. Per sfruttare l’illuminazione monocromatica occorre usare telecamere monocromatiche, il che significa che qualsiasi applicazione che richieda la discriminazione dei colori dell’oggetto deve ricorrere invece all’illuminazione bianca, oppure a configurazioni multispettrali o RGB commutabili che combinano in sequenza più lunghezze d’onda monocromatiche. L’illuminazione monocromatica è inoltre leggermente meno universale di quella bianca, perché la lunghezza d’onda va scelta specificamente per ogni applicazione: una stazione progettata per l’ispezione verde su bianco non può essere riutilizzata per il rosso su bianco senza cambiare l’illuminatore.
Illuminatori LED monocromatici RODER Vision
RODER Vision produce illuminatori LED a emissione monocromatica nelle lunghezze d’onda del rosso, verde, blu e ambra, disponibili in tutta la gamma di geometrie per l’esaltazione selettiva del contrasto nell’ispezione visiva industriale.
- Geometrie ad anello monocromatiche in rosso, verde, blu e ambra — Illuminatori LED ad anello
- Configurazioni monocromatiche lineari per campi allungati — Illuminatori LED a barra
- Geometrie a pannello monocromatiche per grandi aree di ispezione — Illuminatori LED a pannello
- Sorgenti spot monocromatiche compatte per un contrasto mirato — Illuminatori LED spot
- Lunghezze d’onda specifiche per applicazione e configurazioni spettrali asimmetriche — Illuminatori LED personalizzati
Per l’ispezione monocromatica strobata su linee ad alta velocità, il catalogo RODER comprende driver LED e controller elettronici dedicati, compatibili con i controllori di visione artificiale industriali e i PLC.