Illuminazione diffusa da cielo coperto lungo oggetti riflettenti allungati
- Il tunnel diffondente a sezione quadrata circonda l’oggetto su quattro lati con invarianza longitudinale.
- La luce arriva da ogni direzione visibile a ciascun punto per l’intera lunghezza dell’oggetto.
- La telecamera si monta in alto, di lato o in testa a seconda della geometria di ispezione.
- La sezione interna dovrebbe essere almeno 3-4 volte la dimensione maggiore dell’oggetto.
- Geometria dominante per bottiglie, flaconi, lattine, profilati estrusi e confezioni cilindriche.
- Varianti strobate e per telecamera lineare per l’ispezione ad alta velocità su trasportatori in continuo.
L’illuminazione diffusa continua a sezione quadrata, comunemente abbreviata in SCDI, estende l’effetto di cielo coperto dell’illuminazione a cupola a oggetti allungati che non possono essere ispezionati all’interno di un dispositivo emisferico. Avvolgendo l’area di ispezione con un tunnel diffondente a sezione quadrata, aperto sul fronte e sul retro, la SCDI fornisce una luce diffusa uniforme da tutti i lati per l’intera lunghezza di un oggetto allungato come una bottiglia di vetro, un profilato metallico o un contenitore cilindrico.
Principio di funzionamento della SCDI
Un dispositivo SCDI è realizzato come un tubo a sezione quadrata o rettangolare con pareti interne diffondenti, LED montati in posizione nascosta e un’apertura per la telecamera in alto oppure su un lato. L’oggetto ispezionato attraversa il tunnel lungo il proprio asse longitudinale, ricevendo luce simultaneamente da tutte e quattro le pareti interne. Poiché la geometria è invariante lungo l’asse del tunnel, l’illuminazione è identica in ogni posizione lungo la lunghezza dell’oggetto, creando una condizione di ispezione uniforme che non dipende dalla posizione dell’oggetto all’interno del tunnel.
Le pareti diffondenti sono tipicamente rivestite con un materiale bianco ad alta riflettanza e alta diffusione, che disperde l’emissione dei LED nell’intero volume interno. Il campo luminoso risultante combina le caratteristiche angolari di una cupola emisferica (illuminazione da ogni direzione visibile a ciascun punto dell’oggetto) con l’invarianza longitudinale richiesta dall’ispezione in continuo di pezzi allungati.
Relazione geometrica tra tunnel e oggetto
La sezione del tunnel deve accogliere l’oggetto più grande previsto con un margine sufficiente a mantenere l’uniformità. Come per una cupola, le dimensioni interne dovrebbero essere almeno tre-quattro volte la dimensione trasversale massima dell’oggetto ispezionato. La lunghezza del tunnel determina quanta parte dell’oggetto è illuminata in modo uniforme in ogni istante ed è tipicamente scelta per coprire il campo visivo della telecamera con un piccolo margine sui bordi anteriore e posteriore.
Applicazioni industriali tipiche
La SCDI è la geometria di illuminazione dominante per l’ispezione di contenitori cilindrici nell’industria delle bevande, comprese bottiglie in vetro e PET per difetti superficiali, corpi estranei, livello di riempimento e registro dell’etichetta; per il controllo qualità di lattine metalliche per ammaccature, graffi, integrità della aggraffatura ed etichette stampate; per l’ispezione di flaconi e siringhe farmaceutici alla ricerca di crepe, contaminazioni e anomalie dimensionali; per l’ispezione superficiale di profilati estrusi in alluminio, plastica e gomma; e per il controllo qualità di prodotti industriali allungati e riflettenti, dove serve un’illuminazione uniforme e priva di ombre per l’intera lunghezza del pezzo. I dispositivi SCDI vengono progettati come unità specifiche per applicazione all’interno della gamma di illuminatori LED personalizzati.
Criteri di selezione e considerazioni progettuali
La sezione del tunnel deve accogliere l’oggetto con un margine adeguato e la lunghezza deve coprire il campo visivo della telecamera. La posizione dell’apertura per la telecamera, in alto, su un lato o in testa al tunnel, determina la geometria di ispezione. Una telecamera montata in alto con l’oggetto che transita lateralmente offre compatibilità con la scansione lineare per l’ispezione in continuo di tipo nastro. Una telecamera montata in testa, con l’oggetto che avanza lungo l’asse del tunnel, consente la ripresa attraverso il tunnel di contenitori cilindrici.
Il contenuto spettrale si sceglie in base all’oggetto. I dispositivi SCDI bianchi sono lo standard per l’ispezione del colore di imballaggi ed etichette stampate. Le versioni monocromatiche, tipicamente rosse o nel vicino infrarosso, sono preferite quando si usa un filtro a banda stretta sulla telecamera per respingere la luce ambiente, oppure quando l’oggetto richiede una lunghezza d’onda specifica per ottimizzare il contrasto.
Funzionamento strobato e compatibilità con la scansione lineare
I dispositivi SCDI supportano il funzionamento strobato, essenziale per le linee di ispezione ad alta velocità in cui i contenitori transitano a diverse centinaia al minuto. Gli impulsi strobati, sincronizzati con l’esposizione della telecamera, congelano il movimento in pochi microsecondi e forniscono il flusso di fotoni richiesto dai tempi di esposizione brevi. Le varianti SCDI compatibili con la scansione lineare integrano un’illuminazione continua ad alta intensità, adeguata alla frequenza di acquisizione della telecamera lineare, che garantisce un’illuminazione costante della linea attiva mentre l’oggetto avanza nel tunnel.
Integrazione e limiti
Il principale vincolo meccanico della SCDI è la necessità di far transitare l’oggetto ispezionato attraverso il tunnel senza contatto con le pareti interne, mantenendo al contempo un posizionamento costante rispetto all’asse ottico della telecamera. La progettazione del trasportatore e le guide devono essere coordinate con le dimensioni del tunnel: vibrazioni o posizionamenti errati dell’oggetto degradano l’uniformità dell’immagine.
La SCDI è meno efficiente dell’illuminazione direzionale in termini di utilizzo dei fotoni, perché l’emissione diffusa distribuisce la luce in tutte le direzioni. Per le applicazioni che richiedono tempi di esposizione molto brevi su oggetti a bassa riflettanza conviene valutare geometrie alternative, come più illuminatori a barra strobati o illuminatori a pannello focalizzati. La SCDI resta la scelta ottimale quando l’oggetto è allungato, riflettente e trae vantaggio dall’invarianza longitudinale dell’illuminazione: condizioni comuni nei settori delle bevande, farmaceutico e del packaging.
Illuminatori SCDI e a tunnel RODER Vision
RODER Vision progetta unità di illuminazione SCDI e a tunnel specifiche per applicazione, per l’ispezione industriale di oggetti riflettenti allungati nei settori delle bevande, farmaceutico e del packaging. Ogni unità è dimensionata sulle dimensioni dell’oggetto, sulla velocità del trasportatore e sulla geometria di ispezione della singola linea di produzione.
- Illuminazione a tunnel diffuso a sezione quadrata per oggetti cilindrici e allungati — Illuminatori LED personalizzati
- Alternative con illuminatori a barra per l’ispezione a scansione lineare di nastri e profilati in movimento — Illuminatori LED a barra
- Illuminazione in trasmissione per bottiglie e flaconi trasparenti — Retroilluminatori LED
Per le linee di ispezione ad alta velocità che richiedono un funzionamento strobato o sincronizzato con la scansione lineare, il catalogo RODER comprende driver LED e controller elettronici dedicati, compatibili con i controllori di visione e i PLC.