I filtri ottici sono uno degli strumenti più sottovalutati nella progettazione dei sistemi di visione artificiale. Quando una telecamera e un Illuminatore da soli non riescono a garantire un contrasto sufficiente tra un difetto e lo sfondo, il filtro giusto trasforma un’ispezione inaffidabile in un processo ripetibile e altamente affidabile.
Perché i filtri ottici sono importanti nella visione artificiale
Ogni ambiente industriale presenta luce indesiderata: tubi fluorescenti a soffitto, luce solare che entra dalle finestre, riflessi provenienti dalle apparecchiature vicine. Questa luce ambientale interferisce con il sensore di immagine, riducendo il contrasto e causando falsi positivi o falsi negativi. I filtri ottici risolvono questo problema a livello hardware, prima ancora che l’immagine venga elaborata.
Oltre a eliminare il rumore ambientale, i filtri hanno una seconda funzione: il miglioramento spettrale. Adattando la banda di trasmissione del filtro alla lunghezza d’onda dell’Illuminatore, diventano visibili specifiche caratteristiche della superficie che altrimenti sarebbero nascoste dalla riflettanza naturale del materiale.
I principali tipi di filtri e le loro applicazioni
Filtro passa-banda
Un filtro passa-banda lascia passare solo una stretta gamma di lunghezze d’onda — in genere da ±10 nm a ±50 nm intorno a una lunghezza d’onda centrale — e blocca tutto il resto. Montato sull’obiettivo della telecamera, un filtro passa-banda abbinato a un illuminatore LED rosso (625 nm) o a infrarossi (850 nm) respinge la maggior parte della luce ambientale a banda larga. Il risultato è un’immagine stabile e controllata, indipendentemente dalle condizioni di illuminazione dello stabilimento.
Applicazioni tipiche: lettura di codici a barre e OCR (Riconoscimento Ottico dei Caratteri), ispezione di etichette su substrati metallici, rilevamento di difetti superfliali su materiali colorati.
Filtri polarizzatori
I riflessi speculari provenienti da superfici lucide o metalliche sono una delle cause più comuni di aree sovraesposte nelle immagini della visione artificiale. Una configurazione a polarizzazione incrociata — un Polarizzatore sull’Illuminatore e uno sull’obiettivo della telecamera, ruotati di 90° — elimina i riflessi speculari diretti, preservando al contempo i dettagli diffusi della superficie.
Applicazioni tipiche: ispezione di parti in plastica stampate a iniezione, rilevamento di graffi sulle superfici metalliche, verifica delle etichette su imballaggi verniciati o laminati.
Filtri passa-alto e passa-basso
I filtri passa-lungo lasciano passare tutte le lunghezze d’onda superiori a una determinata lunghezza d’onda di taglio. I filtri passa-corto lasciano passare tutte le lunghezze d’onda inferiori a un punto di taglio. Si usano quando l’operazione di ispezione richiede di isolare l’illuminazione a Infrarossi (Vicino Infrarosso) dallo spettro visibile, oppure quando serve aumentare o attenuare un determinato contrasto cromatico.
Applicazioni tipiche: ispezione basata sulla tecnologia NIR attraverso le pellicole di imballaggio, Selezione Cromatica tramite contrasto spettrale, rilevamento della fluorescenza UV.
Filtri a colori (didimio / Aumento del Contrasto)
I filtri colorati accentuano il contrasto tra due colori adiacenti che a una fotocamera monocromatica sembrano simili. Un filtro verde, ad esempio, scurisce i dettagli rossi su uno sfondo più chiaro, rendendo le macchie d’inchiostro, i timbri o le impurità molto più visibili senza bisogno di alcuna elaborazione software.
Scegliere il filtro giusto: tre parametri fondamentali
- Lunghezza d’onda centrale — da abbinare alla lunghezza d’onda dell’illuminatore LED per ottenere la massima efficienza di reiezione della luce ambientale.
- Larghezza di banda (FWHM) — una larghezza di banda più stretta garantisce una migliore reiezione della luce ambientale, ma richiede un’intensità maggiore dell’Illuminatore per compensare la perdita di trasmissione.
- Diametro del filtro — deve corrispondere alla filettatura dell’obiettivo oppure essere montato su un adattatore compatibile. Gli obiettivi standard con attacco C in genere accettano anelli per filtri M30,5, M37 o M55.
Filtri e Illuminatori LED: una scelta a livello di sistema
I filtri ottici funzionano al meglio se scelti insieme all’illuminatore, non come un ripensamento. Un filtro passa-banda a banda stretta sulla telecamera, abbinato a un illuminatore LED a banda stretta con la stessa lunghezza d’onda, crea un circuito spettrale chiuso: il sistema diventa praticamente immune alle variazioni della luce ambientale durante tutta la giornata di produzione.
RODER Vision fornisce filtri passa-banda, polarizzatori e filtri di contrasto cromatico MidOpt compatibili con tutte le lenti standard per la visione artificiale e con tutti gli attacchi per telecamere industriali; questi prodotti sono stati testati a fondo con gli illuminatori LED RODER per garantire la corrispondenza spettrale.