Difusión coaxial compacta para espacios de integración reducidos
- Un divisor de haz interno de 45 grados redirige la luz LED lateral hacia abajo a través de la cara inferior.
- Ofrece una difusión equivalente a una cúpula completa en un encapsulado de aluminio delgado y de bajo perfil.
- La cámara mira hacia abajo a través de una ventana superior transparente a lo largo del mismo eje coaxial que la iluminación.
- Ideal para celdas de inspección confinadas donde no se dispone de espacio libre vertical para una cúpula completa.
- El divisor de haz introduce una penalización de flujo de fotones de aproximadamente 4× – compensada por una mayor densidad de LED o un funcionamiento estroboscópico.
- Combínese con polarización cruzada para metales revestidos altamente pulidos y laminados de alto brillo..
Las luces de cúpula plana son una alternativa compacta a la iluminación de cúpula semiesférica, ya que ofrecen una iluminación coaxial difusa equivalente desde una luminaria de bajo perfil adecuada para celdas de inspección confinadas. Al combinar un divisor de haz semirreflectante con matrices de LED de emisión lateral dentro de una carcasa delgada de aluminio, la cúpula plana reproduce el efecto de día nublado de una cúpula completa en superficies planas o moderadamente curvadas sin el espacio libre vertical que requiere una cúpula semiesférica.
Principio de funcionamiento de las luces de cúpula plana
Una cúpula plana se construye alrededor de un divisor de haz de polímero o vidrio semirreflectante de 45 grados alojado dentro de una carcasa rectangular delgada. Los LED están montados en una o más paredes internas de la carcasa, dirigiendo su emisión hacia el difusor, que refleja una parte de la luz hacia abajo sobre el objetivo inspeccionado y transmite la fracción restante de forma inofensiva hacia el lado inactivo. La cámara mira a través del divisor de haz desde arriba, visualizando el objetivo a lo largo del mismo eje que la iluminación difusa descendente.
El efecto geométrico es similar al de una cúpula semiesférica: la luz llega al objetivo desde una amplia gama de ángulos y el brillo aparente de cada punto de la superficie depende principalmente de su reflectancia difusa, no de su orientación. En comparación con una cúpula completa, la cúpula plana cubre un ángulo sólido ligeramente menor, lo que la hace más eficaz en objetivos planos o débilmente curvados. En objetivos especulares fuertemente curvados o tridimensionales, la cúpula completa sigue siendo preferible.
Calidad del divisor de haz y pérdida de imagen
El divisor de haz introduce una pérdida de transmisión de aproximadamente el 50 por ciento en ambas direcciones: la mitad de la emisión del LED se pierde hacia el lado inactivo y la mitad de la señal de la imagen se pierde durante el camino de retorno desde el objetivo hacia la cámara. Esta penalización de flujo de 4x debe compensarse mediante una mayor densidad de LED, tiempos de exposición más largos o un funcionamiento estroboscópico. Los divisores de haz de alta calidad con relaciones de división optimizadas pueden reducir esta penalización ajustando el equilibrio entre reflexión y transmisión para favorecer la trayectoria de emisión del LED, a costa de una contaminación especular ligeramente mayor de la imagen.
Aplicaciones industriales típicas
Las luces de cúpula plana son esenciales para la inspección de superficies reflectantes planas en celdas confinadas donde no se puede instalar una cúpula completa: control de calidad de chapas metálicas estampadas, células fotovoltaicas y placas de circuito impreso; OCR y lectura de códigos en etiquetas brillantes y envases en relieve; inspección de componentes metálicos pulidos como cuchillas de afeitar, instrumentos quirúrgicos y monedas; verificación de productos revestidos y laminados; control de calidad de piezas plásticas con acabado de espejo; y aplicaciones donde múltiples estaciones de inspección deben empaquetarse de manera compacta y el espacio libre vertical es limitado. La familia dedicada de Iluminadores de cúpula plana LED está diseñada específicamente para esta geometría.
Criterios de selección y consideraciones de diseño
El área activa de la cúpula plana debe albergar todo el campo de visión (FOV) de la lente de la cámara con un margen adecuado para garantizar una iluminación uniforme en todo el campo de inspección. La distancia vertical entre el divisor de haz y el objetivo determina el ángulo sólido aparente de iluminación en la superficie: las distancias más cortas producen una difusión más similar a la de una cúpula, mientras que las distancias más largas reducen el ángulo sólido efectivo y desplazan la configuración hacia una iluminación coaxial estándar.
Combinación con polarización
Las cúpulas planas se combinan frecuentemente con filtros de polarización cruzada para suprimir aún más las reflexiones especulares residuales en superficies altamente pulidas. Se coloca un polarizador lineal dentro de la carcasa entre los LED y el divisor de haz, y se monta un analizador cruzado en la lente de la cámara. Esta configuración proporciona iluminación coaxial difusa con rechazo activo de reflejos, lo cual es particularmente eficaz en metales revestidos y laminados de alto brillo.
Integración y limitaciones
El bajo perfil de las luces de cúpula plana las hace especialmente atractivas para celdas de inspección multiestación, cámaras en efectores finales robóticos y cualquier aplicación con restricciones mecánicas estrictas. La integración es generalmente sencilla, con la cúpula plana atornillada al soporte de la cámara y la cámara mirando a través de la apertura dedicada.
La principal limitación óptica es la penalización del flujo de fotones introducida por el divisor de haz, lo que hace que las cúpulas planas sean menos adecuadas para la inspección a alta velocidad de objetivos de baja reflectancia. La segunda limitación es el ángulo sólido reducido de iluminación en el caso de la cúpula plana en comparación con una cúpula completa, lo que puede dejar reflexiones especulares residuales visibles en objetivos fuertemente curvados. Para estos casos, se debe considerar una cúpula completa o una luminaria combinada de cúpula y coaxial. Las cúpulas planas sobresalen en objetivos planos y débilmente curvados, donde su compacidad y facilidad de integración proporcionan la mejor relación de compromiso práctica.
Iluminadores de cúpula plana LED de RODER Vision
RODER Vision fabrica una línea dedicada de iluminadores difusos coaxiales compactos diseñados para la inspección industrial de objetivos reflectantes planos en celdas confinadas. El portafolio incluye tamaños estándar para inspección de propósito general, además de configuraciones específicas de la aplicación para la integración de OEM y celdas multiestación.
- Iluminación difusa coaxial compacta para objetivos reflectantes planos — Iluminadores de cúpula plana LED
- Cúpula semiesférica completa para objetivos fuertemente curvados donde la cúpula plana es insuficiente — Iluminadores LED personalizados
- Panel frontal difuso como alternativa para geometrías no coaxiales — Iluminadores de panel LED
Para líneas de inspección de alta velocidad que requieren un funcionamiento estroboscópico sincronizado para compensar la penalización de flujo del divisor de haz, el catálogo de RODER incluye drivers de LED y controladores electrónicos dedicados, así como cables industriales y sistemas de fijación compatibles con controladores de visión artificial industrial.