Luce ad Anello a Basso Angolo

Campo scuro a 360 gradi per il rilevamento di micro-figure indipendenti dall’orientamento

• La geometria circolare a incidenza radente a 5-20° fornisce un campo scuro isotropo intorno all’asse ottico.
• Le caratteristiche della superficie appaiono luminose su uno sfondo scuro, indipendentemente dal loro orientamento sul bersaglio.
• Ideale per il DPM laser, i codici a punti, le goffrature, i microdifetti dei PCB e l’ispezione di precisione dei componenti.
• La distanza di lavoro di 10-30 mm è geometricamente legata al diametro dell’anello e all’angolo di radiazione.
• Il diametro interno deve essere libero dall’obiettivo della fotocamera, dal filtro o dal polarizzatore; il diametro esterno definisce il campo uniformemente illuminato.
• I campi di ispezione superiori a ~100 mm richiedono configurazioni alternative di barre di campo scuro o gruppi di campo scuro di grande formato.

Le luci ad Anello Basso Angolo combinano la simmetria rotazionale di una geometria ad anello con l’incidenza radente di una configurazione in campo scuro, producendo un’illuminazione in campo scuro a 360 gradi da un apparecchio compatto montato vicino al bersaglio ispezionato. Il risultato è un potente strumento di ispezione per difetti superficiali, elementi in rilievo e segni incisi al laser su campi di vista medio-piccoli, con l’ulteriore vantaggio che il contrasto è indipendente dall’orientamento dell’elemento rispetto alla telecamera.

Principio di funzionamento delle Luci ad Anello a Basso Angolo

Una Luce ad Anello a Basso Angolo è un array circolare di LED in cui gli emettitori sono inclinati in modo da dirigere la loro emissione con un angolo di radiazione molto basso verso il centro dell’anello. Gli angoli di radiazione tipici vanno da 5 a 20 gradi dal piano del bersaglio, in pieno regime di campo oscuro. L’anello è montato in modo concentrico rispetto all’asse ottico della telecamera e a una distanza di lavoro paragonabile al diametro dell’anello, in modo che la luce radente converga sul campo di ispezione direttamente sotto la telecamera. Le Luci ad Anello LED a Basso Angolo della serie RODER DC2 implementano questa geometria in diverse varianti di diametro interno.

L’effetto geometrico è quello di una configurazione di campo scuro replicata in modo continuo intorno all’asse ottico. Ogni punto del bersaglio riceve contemporaneamente luce radente da tutte le direzioni azimutali, mentre la riflessione speculare di questa luce radente viene deviata verso l’esterno, lontano dalla telecamera. L’immagine mostra uno sfondo scuro con caratteristiche superficiali che appaiono luminose, ma a differenza di un campo oscuro monodirezionale, il contrasto è uniforme indipendentemente dall’orientamento di ogni caratteristica.

Vincoli geometrici degli anelli a basso angolo di inclinazione

La distanza di lavoro di un anello grandangolare è fissata dalla relazione geometrica tra il diametro dell’anello e l’angolo di radiazione: un diametro più piccolo o un angolo più ripido riducono la distanza di lavoro, un diametro più grande o un angolo più basso la aumentano. La maggior parte delle luci ad Anello Basso Angolo sono progettate per distanze di lavoro comprese tra i 10 e i 30 millimetri, una distanza inferiore a quella delle luci ad anello standard e che impone dei vincoli nella scelta dell’obiettivo e nella gestione del bersaglio.

Applicazioni industriali tipiche

Le luci ad Anello a Basso Angolo sono ampiamente utilizzate per l’ispezione di marchi di parti in Plastica incisi al laser su piccoli componenti metallici; la lettura di codici a punti su parti lavorate e pacchetti di semiconduttori; il controllo di qualità di elementi in rilievo su imballaggi in plastica e metallo; l’individuazione di graffi, abrasioni e contaminazioni sulle superfici dei circuiti stampati; l’ispezione di componenti micro-meccanici per individuare bave e difetti di lavorazione; il controllo di qualità di gioielli, componenti di orologi e superfici ottiche di precisione; e qualsiasi applicazione che richieda un’illuminazione in campo scuro a 360 gradi di piccole parti su una stazione di ispezione fissa.

Criteri di selezione e considerazioni sul design

L’angolo di radiazione dei LED è il parametro critico. Angoli più stretti (da 15 a 20 gradi) offrono una migliore tolleranza alle variazioni di altezza del bersaglio e un miglioramento più generale della superficie, ma un contrasto leggermente ridotto sulle caratteristiche più piccole. Angoli più ridotti (da 5 a 10 gradi) producono il massimo contrasto sulle microcaratteristiche, ma richiedono un posizionamento preciso del bersaglio per mantenere un’illuminazione uniforme in tutto il campo di Vista.

Il diametro interno ed esterno dell’anello determina la distanza di lavoro e le dimensioni del campo illuminato uniformemente. Il diametro interno deve lasciare libero l’obiettivo della fotocamera, compresi eventuali filtri o polarizzatori. Il diametro esterno, insieme all’angolo di radiazione, definisce le dimensioni del campo di ispezione alla distanza di lavoro. Il catalogo completo delle geometrie è disponibile all’interno della famiglia degli Illuminatori LED ad anello.

Configurazioni spettrali e combinate

Gli anelli Monocromatici a Basso Angolo, tipicamente in rosso o Vicino Infrarosso, sono la scelta standard quando si utilizza un filtraggio a banda stretta sulla fotocamera per la Reiezione della Luce Ambiente. Le versioni bianche sono disponibili per l’imaging generico in cui è necessario preservare le informazioni cromatiche. Le luci ad anello combinate che integrano i LED ad angolo standard e quelli ad angolo basso nello stesso corpo consentono all’integratore di passare dal campo chiaro a quello scuro sulla stessa stazione di ispezione senza cambiare hardware, un vantaggio importante per i sistemi di ispezione adattivi.

Integrazione e limiti

Le Luce ad Anello a Basso Angolo si montano direttamente sopra il campo di ispezione con una complessità meccanica minima. La breve distanza di lavoro è il vincolo principale, che richiede il posizionamento della telecamera e dell’obiettivo vicino al bersaglio e limita l’altezza massima dell’oggetto. Gli obiettivi devono essere piatti o debolmente curvi per mantenere un illuminamento coerente; le superfici significativamente curve o non piane producono una risposta in campo scuro non uniforme che può mascherare le caratteristiche di interesse.

Le luci ad Anello a Basso Angolo non sono efficaci su campi di ispezione di grandi dimensioni, dove il requisito geometrico dell’Illuminazione Radente da tutte le direzioni diventa impraticabile. Per campi di ispezione più grandi di circa 100 millimetri, è necessario valutare configurazioni alternative come barre multiple lineari per campi oscuri o illuminatori per campi oscuri di grandi dimensioni appositamente progettati. Tuttavia, nell’ambito delle dimensioni previste, le luci ad Anello a Basso Angolo rappresentano l’implementazione più diretta ed efficace dell’illuminazione in campo scuro a 360 gradi disponibile nella visione industriale.

Illuminatori LED ad anello a basso angolo di inclinazione di Roder Vision

Roder Vision produce Illuminatori LED Bianca a basso angolo con geometrie a incidenza radente per applicazioni di visione industriale, disponibili in configurazioni standard bianche, monocromatiche e combinate campo chiaro/campo scuro.

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Per il funzionamento sincronizzato dell’anello a basso angolo su linee di ispezione ad alta velocità, il catalogo RODER comprende driver LED e controllori elettronici dedicati, compatibili con i controller di visione industriale e i PLC.