L’illuminazione a LED ultravioletti apre una famiglia di applicazioni di ispezione industriale che l’illuminazione a lunghezza d’onda visibile semplicemente non può raggiungere. Molti materiali, inchiostri, rivestimenti e sostanze biologiche emettono fluorescenza sotto eccitazione UV: assorbono fotoni UV e riemettono luce a una lunghezza d’onda visibile più lunga. Una telecamera monocromatica o a colori standard cattura tale emissione di fluorescenza con facilità, rendendo visibili dettagli invisibili ad altissimo contrasto su uno sfondo scuro.
Gli utilizzi dell’illuminazione a LED UV nella visione artificiale spaziano dal rilevamento di perdite con traccianti fluorescenti, alla verifica di marcatori di sicurezza su etichette e documenti, all’ispezione di adesivi e sigillanti, al rilevamento di contaminazioni su superfici a contatto con alimenti, fino all’autenticazione di prodotti di alto valore. Ogni applicazione comporta requisiti specifici in termini di lunghezza d’onda UV, intensità di illuminazione, geometria di illuminazione e configurazione di telecamera e filtro. Questa guida esamina i principi tecnici e le considerazioni pratiche di progettazione per ciascuna categoria.
Lunghezze d’onda UV nelle applicazioni di visione industriale
Gli illuminatori a LED UV industriali funzionano in due bande di lunghezza d’onda principali: 365 nm e 395 nm. La scelta tra queste lunghezze d’onda ha un effetto marcato sulle prestazioni dell’ispezione basata sulla fluorescenza.
Illuminazione UV a 365 nm
Gli illuminatori a 365 nm producono vera radiazione UVA. Questa lunghezza d’onda eccita un’ampia gamma di materiali fluorescenti, tra cui la maggior parte dei coloranti reattivi ai raggi UV commerciali, i traccianti fluorescenti utilizzati nel rilevamento di perdite, gli sbiancanti ottici in carta e tessili e molti fluorofori biologici. A 365 nm, la radiazione di eccitazione stessa è completamente invisibile ai sensori di immagine standard a base di silicio senza un filtro di passaggio UV. L’immagine della telecamera mostra solo l’emissione di fluorescenza, fornendo un contrasto molto elevato tra aree fluorescenti e non fluorescenti.
La principale limitazione dei LED a 365 nm è una potenza di uscita inferiore rispetto ai 395 nm. L’efficienza dei LED a 365 nm è inferiore rispetto a lunghezze d’onda UV più lunghe, pertanto sono necessari più LED o una corrente di pilotaggio più elevata per raggiungere la stessa irradianza superficiale. La gestione termica è più importante per gli illuminatori a 365 nm a causa del maggiore carico termico per unità di emissione luminosa.
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Illuminazione UV a 395 nm
Gli illuminatori a 395 nm producono radiazione UV vicina che confina con lo spettro visibile. Questa lunghezza d’onda è debolmente visibile all’occhio umano come un bagliore violetto ed è anche parzialmente rilevabile dai sensori di immagine standard. Il vantaggio principale dei 395 nm è una maggiore efficienza dei LED e una maggiore irradianza superficiale raggiungibile a parità di potenza di pilotaggio. Molti traccianti fluorescenti e inchiostri di sicurezza commerciali rispondono bene all’eccitazione a 395 nm.
La parziale visibilità della radiazione a 395 nm nelle immagini della telecamera significa che è necessario un filtro passa-corto o un filtro passa-banda sull’obiettivo della telecamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione e far passare solo l’emissione di fluorescenza. Senza di esso, l’illuminazione di fondo a 395 nm sovrasta parzialmente il segnale di fluorescenza e indebolisce il contrasto di rilevamento. Gli illuminatori UV di RODER Vision sono disponibili sia a 365 nm che a 395 nm per soddisfare le specifiche esigenze di eccitazione dei fluorofori dell’applicazione.
Rilevamento perdite fluorescente
Il rilevamento di perdite con traccianti fluorescenti è una delle applicazioni di ispezione UV più impegnative e ad alto valore aggiunto. Una piccola quantità di colorante fluorescente UV viene aggiunta al fluido o gas nel sistema sotto test. Qualsiasi punto di perdita viene individuato acquisendo l’immagine dell’esterno del sistema sotto illuminazione UV. Il tracciante fluorescente fuoriuscito emette un’intensa fluorescenza sotto eccitazione UV, rendendo visibili anche punti di perdita piccolissimi sullo sfondo scuro della superficie circostante.
Applicazioni nei sistemi idraulici e pneumatici
I sistemi idraulici nel settore automotive, aerospaziale e nei macchinari industriali utilizzano coloranti traccianti fluorescenti per individuare minimi punti di perdita su tubi flessibili, connettori, guarnizioni e scambiatori di calore. Il tracciante fluorescente viene solitamente aggiunto al fluido idraulico o al refrigerante a una concentrazione dallo 0,1% allo 0,5%. Dopo aver fatto funzionare il sistema alla pressione di esercizio, viene acquisita l’immagine dell’esterno sotto illuminazione UV. Anche una singola goccia di fluido fuoriuscito emette una brillante fluorescenza ed è immediatamente rilevabile.
L’ispezione mediante visione artificiale sostituisce l’ispezione manuale con lampada UV nella produzione ad alti volumi. Una stazione automatizzata di ispezione UV acquisisce l’immagine dell’intero esterno del componente assemblato in posizioni predefinite della telecamera. L’algoritmo di elaborazione delle immagini individua i punti fluorescenti al di sopra di una soglia definita di dimensione e intensità, classifica ogni punto rilevato e attiva il meccanismo di scarto per i componenti con indicazioni di perdita confermate.
Rilevazione delle perdite nei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell’aria
I sistemi di refrigerazione e condizionamento dell’aria richiedono il test di rilevamento di perdite al 100% prima della spedizione. I coloranti traccianti fluorescenti UV sono compatibili con la maggior parte delle formulazioni di refrigeranti e oli per compressori. Il sistema assemblato viene caricato con refrigerante contenente il tracciante UV e pressurizzato. I punti di perdita vengono individuati mediante ispezione con visione artificiale UV delle giunzioni brasate, delle connessioni delle valvole e dei passaggi dei tubi.
Marcatore di sicurezza e verifica dell’autenticazione
I marcatori di sicurezza che rimangono invisibili sotto luce bianca ed emettono fluorescenza sotto illuminazione UV sono ampiamente utilizzati per l’autenticazione dei prodotti, la sicurezza dei documenti e la protezione del marchio. I sistemi di visione artificiale che utilizzano illuminatori a LED UV possono verificare la presenza, la posizione e il contenuto di questi elementi di sicurezza alla velocità di produzione.
Autenticazione delle etichette farmaceutiche
Le etichette farmaceutiche contengono spesso elementi di sicurezza fluorescenti UV, tra cui inchiostri reattivi ai raggi UV, fibre fluorescenti incorporate nel substrato dell’etichetta e numeri di serie o codici visibili ai raggi UV. L’ispezione di visione sotto illuminazione UV conferma che tutti gli elementi di sicurezza richiesti siano presenti e posizionati correttamente. Questa ispezione è integrata nella stazione di applicazione delle etichette e funziona alla massima velocità della linea di confezionamento.
Verifica di documenti e banconote
I documenti ad alta sicurezza, tra cui documenti d’identità, certificati e banconote, presentano complessi motivi fluorescenti UV impossibili da riprodurre senza l’accesso alle formulazioni originali degli inchiostri fluorescenti. L’ispezione mediante visione artificiale sotto illuminazione UV può confermare la presenza e il corretto motivo di tali elementi e scartare documenti contraffatti o manomessi nei sistemi di elaborazione automatizzati.
Ispezione di adesivi, sigillanti e rivestimenti
Molti adesivi, sigillanti e rivestimenti utilizzati nella produzione sono formulati con additivi fluorescenti UV. Ciò consente di verificare la presenza, la copertura e la continuità del cordone di adesivo o sigillante mediante visione artificiale UV dopo l’applicazione e prima dell’assemblaggio.
Presenza e continuità del cordone di adesivo
L’adesivo strutturale applicato ai pannelli della carrozzeria automobilistica, alle guarnizioni delle porte e agli assemblaggi incollati deve essere continuo e rientrare nelle tolleranze di larghezza e posizione specificate. Le formulazioni di adesivi fluorescenti UV consentono di acquisire l’immagine del cordone completo sotto illuminazione UV. L’algoritmo di elaborazione delle immagini misura la larghezza del cordone, rileva interruzioni o tratti mancanti e conferma che il cordone si trovi all’interno della tolleranza di posizione consentita rispetto alla geometria del pezzo.
Verifica della mescola di guarnizioni e sigillanti
I composti sigillanti applicati su facce di guarnizioni, connessioni filettate e superfici di flange possono essere verificati mediante ispezione UV se il composto contiene un additivo fluorescente UV. La presenza del composto sulle superfici di tenuta critiche viene confermata dall’immagine di fluorescenza prima dell’assemblaggio. Il composto mancante o posizionato in modo errato viene individuato prima di effettuare la giunzione, risparmiando costi e interventi di smontaggio e ripristino.
Considerazioni sulla progettazione e sull’integrazione dell’Illuminatore UV
Gli illuminatori a LED UV per la visione artificiale richiedono un’attenta progettazione e integrazione per ottenere un funzionamento affidabile, stabile e sicuro.
Gestione Termica per LED UV
La temperatura di giunzione dei LED UV influisce fortemente sia sull’intensità di uscita sia sulla stabilità della lunghezza d’onda. All’aumentare della temperatura di giunzione, l’emissione ottica diminuisce e il picco di emissione si sposta leggermente verso lunghezze d’onda più lunghe. Per l’ispezione basata sulla fluorescenza, la stabilità della lunghezza d’onda è critica poiché una variazione della lunghezza d’onda di eccitazione modifica l’efficienza di eccitazione della fluorescenza e altera la luminosità apparente dell’elemento fluorescente nell’immagine. Gli illuminatori UV di RODER Vision integrano la tecnologia di gestione termica HTTM per controllare la temperatura di giunzione dei LED e mantenere stabili l’intensità di uscita UV e la lunghezza d’onda in tutte le condizioni operative.
Requisiti del filtro della fotocamera
L’imaging di fluorescenza richiede un filtro passa-lungo o un filtro passa-banda sull’obiettivo della telecamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione UV e far passare solo l’emissione di fluorescenza a lunghezze d’onda visibili. Senza di esso, l’illuminazione UV riflessa dallo sfondo della scena sovrasta parzialmente il segnale di fluorescenza più debole. La lunghezza d’onda di taglio del filtro deve essere scelta per bloccare completamente la lunghezza d’onda di eccitazione UV lasciando passare la banda di emissione di fluorescenza dello specifico fluoroforo utilizzato.
Per l’illuminazione a 365 nm viene utilizzato un filtro passa-lungo con lunghezza d’onda di taglio compresa tra 400 nm e 420 nm. Per l’illuminazione a 395 nm è necessario un filtro con lunghezza d’onda di taglio compresa tra 420 nm e 450 nm per bloccare adeguatamente il più intenso sfondo di UV vicino. Gli accessori di filtri ottici RODER Vision sono disponibili per completare il sistema di ispezione a fluorescenza UV.
Sicurezza dell’operatore
La radiazione UV a 365 nm e 395 nm può causare danni agli occhi e alla pelle in caso di esposizione prolungata. Gli illuminatori a LED UV industriali per la visione artificiale vengono solitamente installati all’interno di celle di ispezione chiuse in cui l’esposizione dell’operatore viene eliminata durante il funzionamento. Quando interventi di manutenzione o configurazione richiedono il funzionamento con protezioni aperte, devono essere indossati occhiali di protezione UV adeguati. Gli illuminatori UV RODER Vision sono conformi ai requisiti della marcatura CE per la sicurezza elettrica ed ottica.
Prodotti e tecnologie
Famiglie di Illuminatori Roder Vision per applicazioni UV
Le famiglie di prodotti RODER Vision di seguito supportano l’illuminazione UV per il rilevamento di perdite mediante fluorescenza, la verifica di marcatori di sicurezza e l’ispezione di adesivi.
DL6 – Matrice di LED ad alta densità
Disponibile con LED UV da 365 nm e 395 nm. Matrice ad alta densità per l’Illuminamento UV ad area. Gestione termica HTTM per un’emissione UV stabile. Ideale per l’ispezione di etichette e dispositivi di sicurezza.
DC6 — High Density LED Ring
Illuminatore UV ad anello per l’ispezione in fluorescenza dall’alto di perle adesive, guarnizioni e rivestimenti superficiali. Opzioni a più lunghezze d’onda, tra cui 365 nm e 395 nm UV.
DL5 – Matrice di LED ad Alta Intensità
Alta intensità di picco UV in modalità stroboscopica per il rilevamento di perdite ad alta velocità di ispezione. Forte eccitazione UV per rilevare concentrazioni minime di tracciante fluorescente.
FD2 – Illuminatori LED a cupola piatta
Illuminazione UV diffusa per un’eccitazione di fluorescenza uniforme su etichette piane e documenti. Elimina le ombre direzionali. Opzioni UV a 365 nm e 395 nm disponibili.
Domande frequenti
I 365 nm producono una vera radiazione UVA che eccita una gamma più ampia di materiali fluorescenti senza visibilità di fondo nelle immagini della telecamera, sebbene richieda un filtro per bloccare la riflessione UV. I LED a 395 nm sono più efficienti e raggiungono un’irradianza superficiale maggiore, ma sono parzialmente visibili alle telecamere e richiedono un filtro di taglio più selettivo. Per i lavori di fluorescenza più impegnativi, i 365 nm offrono un contrasto migliore; per l’ispezione generale della fluorescenza, i 395 nm sono adeguati e più convenienti.
Una piccola quantità di tracciante colorante fluorescente UV viene aggiunta al fluido o gas nel sistema. Dopo la pressurizzazione, viene acquisita l’immagine dell’esterno sotto illuminazione UV e qualsiasi fluido fuoriuscito emette una brillante fluorescenza contro la superficie circostante scura. L’algoritmo di visione artificiale individua i punti fluorescenti al di sopra di una soglia definita di dimensione e intensità e attiva lo scarto dei componenti con perdite. Il metodo individua perdite piccolissime che rimangono invisibili sotto luce bianca.
Sì. È necessario un filtro passa-lungo o passa-banda sull’obiettivo della telecamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione UV e far passare solo l’emissione di fluorescenza visibile. Senza di esso, i raggi UV riflessi dallo sfondo della scena sovrastano il segnale di fluorescenza più debole. Per l’illuminazione a 365 nm, utilizzare un filtro con lunghezza d’onda di taglio di 400-420 nm; per l’illuminazione a 395 nm, utilizzare un filtro con lunghezza d’onda di taglio di 420-450 nm.
Sì, purché l’adesivo o il sigillante contenga un additivo fluorescente UV. Il cordone polimerizzato o non polimerizzato emette fluorescenza sotto illuminazione UV e il sistema di visione artificiale conferma presenza, larghezza, continuità e posizione del cordone. Interruzioni, tratti mancanti e deviazioni di posizione vengono individuati prima dell’assemblaggio. Molti produttori di adesivi e sigillanti strutturali offrono formulazioni fluorescenti UV specificamente per la verifica dei processi mediante visione artificiale.
La radiazione UV a 365-395 nm causa danni agli occhi e alla pelle in caso di esposizione diretta prolungata. Gli illuminatori UV industriali devono essere collocati all’interno di celle di ispezione chiuse che impediscano l’esposizione dell’operatore durante il normale funzionamento. Durante i lavori di configurazione e manutenzione con protezioni aperte, devono essere indossati occhiali di protezione UV omologati per le lunghezze d’onda UVA. Gli illuminatori UV RODER Vision sono conformi ai requisiti della marcatura CE per la sicurezza elettrica ed ottica.
Contatti e informazioni
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