Luci di linea per l’ispezione delle bobine: Massimizzare la Produttività nella Produzione Continua

L’ispezione di materiale in nastro avviene ad alta velocità in produzione continua. Carta, film, fogli metallici, tessuti e tessuti non tessuti si muovono tutti come un nastro ampio e senza fine. Pertanto, le telecamere line-scan sono la scelta naturale per questo compito. Tuttavia, queste telecamere impongono requisiti estremamente severi all’illuminazione. Questa pagina spiega tali requisiti e presenta gli illuminatori RODER Vision corrispondenti.

L’obiettivo è ottenere una luce costante, uniforme e stabile su tutta la larghezza del nastro. Di conseguenza, i difetti reali risaltano mentre i falsi segnali rimangono bassi. Inoltre, il sistema deve mantenere queste prestazioni per ore o addirittura giorni. Di conseguenza, sia la produttività sia la qualità dipendono dall’illuminatore lineare.

Requisiti per l’Illuminazione della Telecamera Line Scan

Le telecamere line-scan lavorano a frequenze di riga da pochi kilohertz a oltre 100 kHz. Pertanto, ogni esposizione della riga è estremamente breve. A 50 kHz, ad esempio, ogni riga viene esposta per circa 20 microsecondi. A 100 kHz, questo valore scende a circa 10 microsecondi.

Questa breve finestra ha una chiara conseguenza. Nello specifico, l’illuminatore deve fornire un numero sufficiente di fotoni durante ogni breve esposizione. In caso contrario, l’immagine rimane scura e rumorosa. Pertanto, gli illuminatori lineari per l’ispezione di materiale in nastro richiedono un’intensità molto elevata lungo una striscia stretta. Come risultato, la telecamera raggiunge il livello di grigio target anche alla massima velocità.

Geometria della luce lineare per l’ispezione del web

La geometria dell’illuminatore lineare determina quali difetti diventano visibili. In pratica, si utilizzano tre geometrie fondamentali. Queste sono l’illuminazione in campo chiaro, in campo scuro e per trasmissione. Ognuna di esse rivela una diversa classe di difetti, quindi la scelta dipende dal difetto da rilevare.

Illuminamento del campo luminoso

Nella modalità in campo chiaro, la luce si riflette direttamente nella telecamera. Pertanto, una superficie piana e intatta appare luminosa e uniforme. Tuttavia, un graffio o una cavità disperde la luce lontano dall’obiettivo. Di conseguenza, tale difetto appare scuro su uno sfondo luminoso. Questa geometria è adatta per controlli superficiali generali su nastri lisci.

Illuminamento in campo oscuro

La modalità in campo scuro utilizza invece un angolo basso e radente. Di conseguenza, una superficie liscia riflette la luce lontano e appare scura. Tuttavia, bordi rialzati, goffrature e particelle disperdono la luce di ritorno nell’obiettivo. Pertanto, queste caratteristiche si illuminano intensamente. Questa geometria eccelle nel rilevare la struttura superficiale fine e piccoli difetti rialzati.

Illuminamento trasmesso per ragnatele trasparenti e traslucide

Alcuni nastri lasciano passare la luce attraverso di essi. Film trasparenti, carta sottile, tessuti a trama e tessuti non tessuti (nonwovens) sono esempi comuni. Per questi, la luce trasmessa fornisce il miglior contrasto. In questo caso, l’illuminatore lineare è posizionato sotto il nastro e la telecamera sopra. Pertanto, variazioni di spessore, fori, inversioni e contaminazioni si manifestano come variazioni di luminosità.

Uniformità su tutta la larghezza del nastro

L’uniformità ottica è la specifica più critica per gli illuminatori lineari per nastri. Qualsiasi variazione di luminosità lungo la linea appare nell’immagine. Di conseguenza, si manifesta come una variazione del livello di grigio su tutta la larghezza del nastro. Questa falsa variazione può nascondere difetti reali. Allo stesso modo, può attivare falsi allarmi lungo il profilo.

Pertanto, l’illuminatore deve rimanere uniforme da un’estremità all’altra. Un illuminatore lineare ad alta uniformità ottica mantiene piatto lo sfondo. Come risultato, la soglia di difetto può essere impostata in modo rigoroso. A sua volta, il sistema rileva piccoli difetti senza aumentare i falsi scarti.

Sincronizzazione: modalità continua vs modalità strobo

I sistemi line-scan utilizzano più comunemente l’illuminazione continua. In questa modalità, il tempo di integrazione della telecamera determina l’esposizione. Nel frattempo, l’illuminatore rimane semplicemente acceso. Pertanto, non è necessario alcun segnale di trigger della telecamera per l’illuminatore, il che semplifica la configurazione.

Tuttavia, la modalità continua impone requisiti severi sulla stabilità. Nello specifico, l’emissione luminosa deve rimanere costante per l’intero ciclo di produzione. Tale ciclo può durare ore o giorni su grandi bobine. Per velocità molto elevate, la modalità strobo rappresenta un’alternativa. In tal caso, l’illuminatore emette impulsi in sincronia con ciascuna riga, congelando il movimento rapido.

Selezione della lunghezza d’onda per i materiali a nastro

La migliore lunghezza d’onda dipende dal nastro e dal difetto. Per la maggior parte dei nastri opachi, la luce rossa o l’infrarosso vicino (NIR) funziona bene. In genere, questo copre la gamma da 625 nm a 850 nm. Poiché i sensori di silicio rispondono fortemente in questo intervallo, il rapporto segnale/rumore rimane elevato.

Questa scelta offre un secondo vantaggio. Nello specifico, lunghezze d’onda più lunghe riducono la visibilità della trama del nastro. Di conseguenza, i difetti superficiali più lievi non vengono mascherati dalla trama del materiale. Per altri compiti, la luce blu o bianca può fornire un contrasto migliore. Pertanto, la lunghezza d’onda deve corrispondere al tipo di difetto.

Stabilità termica in cicli di produzione a lungo termine

I cicli di produzione prolungati espongono a un rischio nascosto. Man mano che i LED si riscaldano, la loro emissione luminosa tende a subire una deriva di intensità. Di conseguenza, il livello di grigio può variare durante l’ispezione. Pertanto, la gestione termica è essenziale per ottenere risultati stabili.

Gli illuminatori lineari RODER Vision integrano la tecnologia di gestione termica HTTM©. Il sistema HTTM controlla la temperatura di giunzione dei LED fin dall’accensione. Pertanto, l’unità raggiunge rapidamente l’equilibrio e mantiene un’emissione stabile. Come risultato, non è richiesto alcun ritardo di riscaldamento (warm-up) e la luminosità rimane costante per tutta la durata del ciclo.

Famiglie di illuminatori RODER Vision per l’ispezione di materiale in nastro

Le famiglie indicate di seguito sono adatte per l’ispezione line-scan di materiale in nastro (web) in produzione continua. Ognuna offre un’elevata intensità, una rigorosa uniformità e un’emissione stabile. Pertanto, la scelta corretta dipende dalla geometria e dal materiale del nastro.

La scelta corretta inizia sempre dal difetto e dal materiale. Per difetti superficiali su materiali opachi, gli illuminatori a matrice DL5 e DL6 sono i più indicati. I nastri trasparenti favoriscono invece il retroilluminatore BL3, che fornisce un forte contrasto per trasmissione. Le finiture lucide richiedono l’uso dell’illuminatore flat dome FD2, in quanto riduce i riflessi. In ogni caso, RODER Vision fornisce supporto ingegneristico per dimensionare l’illuminatore in base alla larghezza del nastro e alla telecamera. Pertanto, è necessario definire innanzitutto la velocità, il nastro e il difetto, e successivamente selezionare l’illuminatore a LED corrispondente.

Domande frequenti