Illuminazione frontale diretta

L’illuminazione frontale diretta è la geometria di illuminazione più comune nella visione artificiale. Qui la sorgente a LED si trova sullo stesso lato della telecamera. Inoltre, il fascio colpisce la superficie con un angolo che bilancia la riflessione speculare e diffusa. Di conseguenza, esalta la trama, i marchi stampati, le caratteristiche in rilievo e il profilo su target cooperativi. In breve, questa pagina è il riferimento di ingegneria per la geometria frontale diretta. Collega inoltre le famiglie di illuminatori RODER Vision alle loro applicazioni tipiche.

Principio di funzionamento dell’illuminazione frontale diretta

In una configurazione frontale diretta, l’illuminatore è montato accanto alla telecamera. Il fascio raggiunge quindi la superficie con un angolo da moderato a elevato. Di conseguenza, la luce ritorna verso la telecamera in base alla normale alla superficie locale. Pertanto, la luminosità dell’immagine codifica sia la riflettanza sia l’orientamento in ogni punto. Sulle superfici opache la riflessione è per lo più diffusa, quindi l’immagine rimane relativamente piatta. Per questo motivo, si adatta a testi stampati e marchi bidimensionali. Al contrario, sulle superfici strutturate la luce diretta proietta ombre che rivelano il rilievo.

L’angolo tra l’illuminazione e l’asse ottico è la variabile critica. Ad esempio, piccoli angoli vicini all’allineamento coassiale causano riflessi sulle superfici speculari. Tuttavia, grandi angoli vicini a 90 gradi creano condizioni di illuminazione in campo scuro che evidenziano i bordi. Nella pratica, angoli compresi tra 20 e 45 gradi si adattano all’illuminazione diretta di uso generale.

Luce frontale a sorgente singola e distribuita

La luce diretta può utilizzare un singolo pannello laterale, due pannelli opposti o una matrice a quattro lati. La disposizione a quattro lati si avvicina all’uniformità di un illuminatore ad anello o a cupola. Pertanto, la scelta dipende dalla simmetria delle caratteristiche, dalla tolleranza alle ombre e dallo spazio disponibile.

Applicazioni industriali tipiche

L’illuminazione frontale diretta si adatta a molte attività superficiali. Ad esempio, serve per l’OCR su etichette e per la lettura di codici 1D o 2D su substrati piatti. Inoltre, supporta l’ispezione di PCB, dove i componenti devono essere identificati e controllati. Copre anche il controllo qualità dei supporti stampati per il colore e il registro. Inoltre, verifica i codici di data e lotto a getto d’inchiostro sul confezionamento. Infine, rivela marchi superficiali, tracce di lavorazione e difetti visibili su parti metalliche.

Criteri di selezione e considerazioni progettuali

In primo luogo, l’area di emissione deve coprire l’intero campo visivo senza cadute ai bordi. Successivamente, l’apertura angolare della luce stabilisce il bilanciamento tra il ritorno speculare e quello diffuso. Tuttavia, una diffusione più forte sopprime i riflessi ma riduce il contrasto sulla trama tridimensionale.

Il contenuto spettrale dipende anche dal target. La luce bianca è quella predefinita per il colore e l’imaging generale. Al contrario, la luce monocromatica aiuta quando la telecamera è monocromatica e la riflettanza è nota. Ad esempio, un illuminatore rosso su un marchio verde massimizza il contrasto, poiché l’inchiostro verde assorbe la luce rossa.

Per le linee ad alta velocità, la luce deve emettere impulsi in sincronia con la telecamera. Altrimenti, il funzionamento continuo causa sfocatura da movimento al di sopra di poche centinaia di millimetri al secondo. Pertanto, il funzionamento pulsato è essenziale sui nastri trasportatori veloci.

Polarizzazione per la soppressione del riflesso

Su plastica semi-lucida o metallo rivestito, il riflesso è un problema frequente. Pertanto, un polarizzatore lineare sulla sorgente e un analizzatore incrociato sull’obiettivo aiutano. Insieme, tagliano la componente speculare preservando il segnale superficiale diffuso. Di conseguenza, questo abbinamento è uno dei perfezionamenti più efficaci per l’illuminazione frontale diretta.

Integrazione e limiti

L’illuminazione frontale diretta è intrinsecamente direzionale. Di conseguenza, le caratteristiche parallele all’asse proiettano ombre forti, mentre le caratteristiche perpendicolari possono scomparire. Tuttavia, diverse sorgenti a differenti angoli riducono questo effetto. In cambio, comportano requisiti aggiuntivi di cablaggio, sincronizzazione e spazio.

Su metallo lucidato o vetro, la luce diretta crea facilmente punti caldi saturi. In questi casi, le geometrie coassiali, a cupola o in campo scuro funzionano meglio. Ciò nonostante, l’illuminazione frontale diretta rimane l’opzione più flessibile e a minor costo per target opachi e semi-opachi. Tuttavia, non è la soluzione universale che i principianti spesso presumono.

Illuminatori LED Roder Vision per l’Illuminazione Diretta Frontale

RODER Vision sviluppa famiglie complementari di barre e pannelli per l’illuminazione frontale diretta. Le barre di illuminazione si adattano a disposizioni allungate e ad angolo regolabile. Al contrario, i pannelli illuminatori coprono campi quadrati o rettangolari con una luce frontale uniforme. Pertanto, le cinque serie seguenti sono le scelte raccomandate.

Alcune installazioni richiedono anche il controllo dei riflessi o il funzionamento pulsato. Inoltre, il catalogo offre filtri ottici e polarizzatori, driver per LED e controllori, cavi industriali e sistemi di fissaggio.

Illuminazione frontale diretta in applicazioni reali

Le note seguenti mostrano come gli illuminatori frontali diretti di RODER Vision operano su linee di produzione reali. In ogni caso, la configurazione deriva dal compito di ispezione.