Illuminazione di visione per l’ispezione di vetro e materiali trasparenti

Il vetro e i materiali trasparenti rappresentano l’ultima frontiera della visione artificiale. A differenza degli oggetti opachi, essi trasmettono, rifrangono e polarizzano la luce. Pertanto, una telecamera ad alta risoluzione da sola non è sufficiente. Il successo dipende invece dalla corretta strategia di illuminazione. Questa pagina illustra le principali tecniche per l’ispezione di materiali trasparenti e rimanda ai prodotti RODER corrispondenti.

La posta in gioco è alta in tutti i settori industriali. Ad esempio, flaconi farmaceutici (vial), parabrezza per autoveicoli e lenti ottiche richiedono tutti una qualità a zero difetti. Di conseguenza, l’illuminazione determina se un difetto critico viene rilevato o spedito al cliente. Pertanto, la geometria di illuminazione, la lunghezza d’onda e la polarizzazione devono essere scelte con cura.

Le sfide uniche dell’ispezione di materiali trasparenti

Il vetro è progettato per far passare la luce. Pertanto, un’illuminazione frontale standard è quasi inutile. Inoltre, tre problemi si ripresentano su ogni particolare trasparente. Nello specifico, riguardano la riflessione, il contrasto e la rifrazione.

• Riflessione speculare: le superfici lucide creano punti caldi che accecano il sensore.
• Basso contrasto: bolle trasparenti e graffi condividono lo stesso colore dello sfondo.
• Rifrazione: il vetro curvo devia la luce, simulando falsi difetti.

Modalità in trasmissione: retroilluminazione per difetti interni.

La modalità in trasmissione è la configurazione più comune ed efficace. In questo caso, un retroilluminatore a LED uniforme è posizionato direttamente dietro l’oggetto. Di conseguenza, il sistema funziona per occlusione di luce. Pertanto, qualsiasi impurità interna risalta chiaramente.

Quando la luce attraversa il vetro, un nodulo, un’inclusione o una bolla la bloccano. Di conseguenza, il difetto appare come un punto scuro su un campo chiaro. A sua volta, il software attiva uno scarto istantaneo. Inoltre, questo è il metodo standard per il controllo del livello di riempimento e dei contaminanti nel settore alimentare e delle bevande.

Modalità in riflessione: rivestimenti e graffi superficiali

La trasmissione guarda attraverso il vetro, la riflessione analizza la superficie. Pertanto, la modalità in riflessione è indicata per rivestimenti e graffi sottili che não attraversano lo spessore. Ad esempio, i trattamenti antiriflesso e idrofobici richiedono questo approccio.

La luce colpisce la superficie con un angolo prestabilito. Di conseguenza, la telecamera acquisisce il fascio riflesso. Qualsiasi interruzione del rivestimento o graffio altera quindi il pattern. Di conseguenza, il difetto appare come un riflesso luminoso o un vuoto scuro.

Campo scuro per inclusioni e micro-bolle

Talvolta i difetti sono inferiori a 0,1 mm. In tal caso, una semplice retroilluminazione rischia di renderli invisibili. Pertanto, l’illuminazione in campo scuro è lo strumento più adatto. In questa configurazione, la sorgente è posizionata a un angolo molto basso, in modo che la luce diretta non entri nell’obiettivo

In un vetro perfetto, la telecamera acquisisce un’immagine completamente nera. Tuttavia, una micro-bolla o un’inclusione diffonde la luce verso l’obiettivo. Di conseguenza, il difetto risalta luminoso su uno sfondo completamente nero. Pertanto, questo metodo è eccellente per l’ispezione ottica di alta precisione.

Illuminazione di bordo per pannelli in vetro piani

I pannelli piani di grandi dimensioni si prestano all’illuminazione di bordo, chiamata anche illuminazione laterale. In questo caso, la luce viene iniettata nello spessore del vetro dai lati. Per via della riflessione interna totale, la luce rimane intrappolata all’interno del pannello.

Tuttavia, una cricca, una scheggiatura o un’incisione interrompono questa riflessione. Di conseguenza, la luce fuoriesce esattamente in quel punto. Come risultato, il difetto si illumina intensamente. Il sistema rileva così cricche strutturali che potrebbero causare rotture.

SWIR e luce polarizzata per difetti nascosti

Alcuni difetti rimangono invisibili all’occhio umano e ai sensori standard. Pertanto, la tecnologia di visione nell’infrarosso a onda corta (SWIR) opera nell’intervallo da 900 a 1700 nm. Ad esempio, consente di vedere attraverso plastiche che bloccano la luce visibile. Inoltre, rileva l’umidità o i livelli di liquido attraverso il vetro scuro, oltre a particolari rivestimenti reattivi agli infrarossi.

Le tensioni interne rappresentano un ulteriore rischio nascosto. Poiché il vetro è un liquido congelato, un raffreddamento rapido genera tensioni. Di conseguenza, queste sollecitazioni possono provocare la rottura del componente in un secondo momento. Tuttavia, la luce polarizzata consente di individuarle. Posizionando il vetro tra polarizzatori incrociati, le tensioni appaiono sotto forma di frange colorate. Di conseguenza, i componenti sottoposti a forti tensioni vengono scartati prima dell’assemblaggio.

Prodotti RODER Vision per questa applicazione

L’ispezione di materiali trasparenti si basa soprattutto su retroilluminatori uniformi e stabili. Pertanto, le quattro serie di retroilluminatori descritte di seguito rappresentano le scelte consigliate. Ciascuna offre un’elevata uniformità, un controllo di corrente stabile e custodie robuste.

I controlli di superficie, graffi e tensioni richiedono altre modalità operative. Pertanto, RODER supporta anche configurazioni in riflessione, in campo scuro e polarizzate. Per queste applicazioni, si utilizzano illuminatori ad anello a LED, barre di illuminazione a LED, nonché filtri ottici e polarizzatori dedicati. Oltre alle opzioni a catalogo, RODER Vision offre supporto ingegneristico per geometrie personalizzate e SWIR. All’atto pratico, la corretta modalità operativa trasforma i difetti invisibili del vetro in segnali chiari. Pertanto, definite prima il tipo di difetto e il materiale, quindi selezionate l’illuminatore corrispondente.

Domande frequenti