Geometria e posizionamento dell’Illuminatore

La disposizione geometrica di un Illuminatore LED rispetto all’asse ottico della telecamera e al bersaglio ispezionato è il parametro di progettazione più influente in qualsiasi Sistema di Visione Artificiale. La geometria dell’Illuminatore determina il modo in cui la luce interagisce con la superficie, il modo in cui i riflessi sono diretti verso o lontani dal Sensore e il modo in cui le caratteristiche tridimensionali come bordi, rilievi, graffi e marchi stampati diventano rilevabili. Un obiettivo perfetto e il sensore più sensibile non sono in grado di compensare una geometria mal scelta. Al contrario, la geometria corretta spesso trasforma un’attività di ispezione difficile in un’attività di routine. Questa pagina è l’hub di riferimento ingegneristico per la geometria di illuminazione nella visione artificiale, e copre le sette configurazioni utilizzate nell’ispezione industriale, con una guida tecnica dedicata per ciascuna di esse.

Perché la geometria supera la luminosità

La luminosità dei LED, la temperatura del colore e persino la diffusione possono essere regolati con ampi margini una volta che il sistema di visione è in funzione, ma la geometria dell’illuminazione è fissata dal layout meccanico della stazione di ispezione ed è quindi il parametro più difficile da modificare dopo l’installazione. Per questo motivo, la disposizione geometrica dell’illuminatore dovrebbe essere la prima decisione in qualsiasi progetto di visione, presa prima della risoluzione della telecamera, della lunghezza focale dell’obiettivo o dell’algoritmo del software. Una configurazione geometrica corretta genera il contrasto necessario per la caratteristica di interesse e sopprime le informazioni di sfondo irrilevanti, riducendo drasticamente il carico dell’elaborazione delle immagini a valle.

Nella pratica, la scelta geometrica è guidata da tre parametri intersecanti: il comportamento ottico della superficie del target, classificata come speculare, opaca o semi-diffusa; il tipo di caratteristica che deve essere rilevata, che va dalla silhouette e dal bordo alla marcatura superficiale, difetto o forma tridimensionali; e lo spazio meccanico disponibile intorno alla stazione di ispezione, che spesso vincola ciò che è fisicamente realizzabile. Questi tre assi ricorrono in ogni guida dedicata collegata di seguito e costituiscono la spina dorsale di una procedura di selezione ripetibile e giustificabile.

Le sette configurazioni fondamentali di geometria di illuminazione

Ciascuna delle seguenti configurazioni di geometria di illuminazione rappresenta una strategia ottica distinta. Non si escludono a vicenda: un’ispezione complessa spesso combina due o più geometrie in sequenza o simultaneamente, ma i principi ottici sottostanti devono essere compresi individualmente prima che qualsiasi combinazione possa essere progettata con sicurezza. Seleziona una configurazione di seguito per aprire la sua guida tecnica dedicata, oppure leggi le descrizioni strutturate che seguono.

Esplora ogni geometria di illuminazione

Retroilluminazione Illuminazione

Il Retroilluminatore LED posiziona la sorgente LED dietro l’oggetto ispezionato, proiettando la luce attraverso o intorno ad esso verso la telecamera. L’immagine a Silhouette che ne risulta offre un contrasto estremo sui contorni dell’oggetto ed è la geometria preferita per la misurazione Dimensionale, il rilevamento dei bordi, la verifica della presenza, il conteggio dei fori e l’ispezione di componenti trasparenti o traslucidi.

→ Leggi la guida dedicata alla Retroilluminazione – Prodotti RODER: Illuminatori Retroilluminazione LED

Luce frontale diretta

La luce frontale diretta fornisce un’illuminazione concentrata dallo stesso lato della telecamera, generalmente con un angolo vicino all’asse ottico. Migliora la struttura della superficie, le caratteristiche in rilievo e i segni stampati sugli obiettivi cooperativi ed è la configurazione frontale più diffusa per le superfici opache e semi-opache.

→ Leggi la guida dedicata alla luce frontale diretta – Prodotti RODER: Illuminatori LED a pannello, Illuminatori LED a barra

Luce a Barra

Le luci a Barra sono moduli LED lineari che possono essere utilizzati singolarmente o in array di due, quattro o più, fornendo un controllo completo sull’angolo di incidenza e sull’area di emissione. Sono la geometria ideale per i campi di ispezione allungati, le superfici dei nastri Trasportatori e qualsiasi applicazione che tragga vantaggio dagli assi di illuminazione orientabili in modo indipendente.

→ Leggi la guida dedicata alla Luce a Barra – Prodotti RODER: Illuminatori LED da bar

Luce ad Anello

Una luce ad Anello è un array di LED anulare montato concentricamente rispetto all’obiettivo della telecamera, che produce un’illuminazione uniforme e bilanciata delle ombre di campi di vista medio-piccoli. La geometria ad anello offre una copertura di 360 gradi intorno all’asse ottico ed è la soluzione preferita per l’ispezione di piccoli pezzi su una stazione fissa.

→ Leggi la guida dedicata alla Luce ad Anello – Prodotti RODER: Illuminatori LED

Illuminatore Puntuale

Gli Illuminatori Puntuali forniscono un’illuminazione collimata o quasi collimata ad alta intensità su un’area piccola e ben definita. Sono utilizzate per la lettura di codici, l’eccitazione della fluorescenza e qualsiasi applicazione che richieda una densità di fotoni concentrata su un elemento localizzato.

→ Leggi la guida dedicata all’Illuminatore Puntuale – Prodotti RODER: Illuminatori LED Spot

Linea Luce

Una luce di linea produce una striscia di illuminazione stretta, intensa e altamente uniforme che corrisponde alla linea di rilevamento attivo di una Telecamera Line Scan. È la geometria dedicata all’ispezione continua di nastri, alla scansione di nastri trasportatori, all’ispezione di carta, film, tessuti e supporti stampati ad alta velocità lineare.

→ Leggi la guida dedicata a Line Light – Prodotti RODER: Illuminatori LED a barra, Illuminatori LED personalizzati

Illuminazione a Tunnel

Le luci a tunnel circondano l’oggetto ispezionato con un’illuminazione cilindrica a 360 gradi, eliminando le ombre direzionali su parti a simmetria di rotazione come bottiglie, lattine, tubi, alberi e dispositivi di fissaggio filettati. Questa geometria offre condizioni di ispezione largamente indipendenti dalla rotazione dell’oggetto.

→ Leggi la guida dedicata all’Illuminazione a Tunnel – Prodotti RODER: Illuminatori LED personalizzati, Illuminatori LED a cupola piatta

Un approccio sistematico alla selezione della geometria di illuminazione

Una robusta procedura di selezione della geometria di illuminazione inizia con un’attenta caratterizzazione della superficie del target e della caratteristica da rilevare. Le superfici speculari richiedono un allineamento coassiale per catturare il riflesso o una geometria radente per deviarlo lontano dal sensore. Le superfici opache tollerano una gamma molto più ampia di geometrie perché la riflessione diffusa avviene in tutte le direzioni. Le caratteristiche tridimensionali richiedono un’illuminazione direzionale che generi ombre, mentre le caratteristiche bidimensionali come le marcature stampate richiedono un’illuminazione piatta e uniforme che le sopprima.

L’involucro meccanico determina ciò che è fisicamente possibile. Una cella di ispezione ristretta può costringere a scegliere configurazioni a cupola piatta o coassiale anche quando una cupola completa sarebbe teoricamente preferibile. Un ampio campo visivo può imporre l’uso di più luci a Barra invece di un singolo pannello. La cadenza dell’ispezione è altrettanto importante: le linee ad alta velocità richiedono un funzionamento a impulsi, indipendentemente dalla geometria scelta, che a sua volta impone vincoli sulla massima distanza di lavoro effettiva e sulla copertura angolare dell’illuminatore.

Dalla geometria all’implementazione pratica

Una volta selezionata la configurazione geometrica, i parametri secondari come la diffusione della luce, lo spettro di emissione, l’angolo di incidenza e la modalità operativa diventano variabili di perfezionamento all’interno del quadro geometrico scelto. Ciascuna delle pagine dedicate in questa sezione descrive in dettaglio una singola configurazione geometrica, includendo l’analisi del percorso dei raggi, il comportamento di contrasto previsto su materiali tipici, le distanze di lavoro consigliate e i vincoli di integrazione che devono essere rispettati durante la progettazione meccanica della stazione di ispezione.

Panoramica del catalogo RODER Vision per geometria di illuminazione

Il catalogo dei prodotti RODER Vision si basa direttamente sulle sette configurazioni geometriche descritte sopra. Ogni famiglia è progettata per una classe specifica di geometrie e applicazioni di ispezione, con opzioni per l’integrazione OEM (Produttore di Apparecchiature Originali), linee di produzione ad alto volume e configurazioni personalizzate per applicazioni specifiche.

• Geometrie di retroilluminazione (luce trasmessa) – Illuminatori Retroilluminatore LED
• Geometrie frontali dirette, a barra, multi-barra e a linea – Illuminatori LED a Barra
• Geometrie frontali di pannelli ad ampio raggio – Illuminatori LED a pannello
• Geometrie ad anello coassiale – Illuminatori LED ad anello
• Geometrie spot focalizzate per ispezioni concentrate – Illuminatori LED Spot
• Geometrie coassiali diffuse compatte – Illuminatori LED a cupola piatta
• Geometrie a tunnel, a luce lineare e per applicazioni specifiche – Illuminatori LED personalizzati

La scelta di un illuminatore specifico per ogni categoria dipende dalla distanza di lavoro, dal campo di vista, dalla riflettanza del bersaglio, dai requisiti spettrali e dalla modalità operativa dell’ispezione. Per i progetti di integrazione OEM (Produttore di Apparecchiature Originali), le celle di ispezione multistazione e le configurazioni che vanno oltre le opzioni disponibili, Roder Vision offre un supporto ingegneristico attraverso i canali di contatto dell’azienda.