Configurazioni avanzate e speciali

Tecniche di Illuminamento speciali per la Metrologia di precisione e la Ricostruzione 3D

• Le configurazioni avanzate riguardano la metrologia di precisione, la ricostruzione 3D e l’ispezione multi-materiale oltre le geometrie standard.
• Il Retroilluminatore Collimato fornisce raggi paralleli collimati per la misurazione dei bordi sub-pixel a livello di micrometri.
• L’Illuminatore a polarizzazione incrociata sopprime il bagliore speculare e rivela le caratteristiche nascoste sotto le superfici riflettenti.
• La Luce Strutturata e lo Stereo Fotometrico estraggono la geometria della superficie 3D dalla deformazione dell’immagine 2D o dall’ombreggiatura multidirezionale.
• I fissaggi goniometrici e combinati offrono una flessibilità di funzionamento per le celle di ispezione multi-prodotto e multi-funzione.
• Le cupole sferiche multi-segmento consentono la classificazione dei difetti sensibili alla direzione e l’ottimizzazione dell’Illuminazione Diretta.

Oltre alle geometrie di illuminazione standard, sono state sviluppate diverse configurazioni avanzate per affrontare sfide specifiche nell’ambito dell’ispezione industriale: estrarre informazioni tridimensionali, sopprimere l’abbagliamento speculare su superfici altamente riflettenti, eseguire misurazioni dimensionali con una precisione inferiore al pixel o acquisire immagini di gruppi complessi con materiali misti. Queste tecniche speciali spesso combinano più sorgenti luminose, polarizzazione, schemi strutturati o percorsi ottici ibridi e rappresentano lo stato dell’arte dell’ingegneria dell’illuminazione industriale.

Quando le geometrie standard non sono sufficienti

Le geometrie di illuminazione fondamentali (retroilluminazione, frontale, ad anello, a barra, a cupola) coprono la maggior parte delle attività di ispezione industriale. Tuttavia, diverse categorie di applicazioni superano le capacità di queste configurazioni standard e richiedono tecniche specializzate.

La prima classe è quella della metrologia di precisione, dove l’accuratezza delle misure deve essere migliore di quella che può offrire una retroilluminazione diffusa. I Retroilluminatori Collimati, con raggi paralleli collimati, forniscono la definizione dei bordi sub-pixel richiesta per le misurazioni a livello di micrometri. La seconda classe è quella della ricostruzione tridimensionale, dove l’ispezione deve estrarre informazioni sulla forma che non possono essere catturate da una singola immagine 2D. La Proiezione di Luce Strutturata e lo Stereo Fotometrico sono le tecniche standard per questo scopo. La terza classe è quella delle ispezioni multi-materiale o multi-superficie, in cui parti diverse dello stesso assemblaggio richiedono strategie di Illuminamento diverse. Gli illuminatori combinati e goniometrici rispondono a questa esigenza integrando più modalità di illuminazione nello stesso apparecchio. Le geometrie avanzate specifiche per le applicazioni sono progettate all’interno del portafoglio di Illuminatori LED personalizzati.

Configurazioni speciali trattate in questa sezione

Retroilluminazione Telecentrica

I Retroilluminatori Collimati emettono raggi paralleli collimati da un’apertura di uscita limitata, producendo bordi con una definizione sub-pixel per una Misurazione Dimensionale di alta precisione se abbinati a lenti telecentriche. La geometria in modalità trasmessa è fornita dalla famiglia di Illuminatori Retroilluminatori LED nelle sue varianti telecentriche.

Illuminazione Polarizzata

Le configurazioni a luce polarizzata combinano un polarizzatore lineare sull’illuminatore con un analizzatore a polarità incrociata sulla telecamera per sopprimere l’abbagliamento speculare e rivelare le caratteristiche sub-superficiali o a basso contrasto sui bersagli riflettenti.

Proiezione di Luce Strutturata

La luce Strutturata proietta sulla superficie ispezionata schemi calibrati di linee, griglie o frange codificate, consentendo la ricostruzione della geometria tridimensionale dalla deformazione dello schema nell’immagine della telecamera.

Stereo Fotometrico

Lo Stereo Fotometrico utilizza quattro o più direzioni di illuminazione acquisite in sequenza per ricostruire le normali della superficie e disaccoppiare la topografia dall’albedo, rivelando texture e micro-rilievi che sfuggono all’illuminazione 2D convenzionale.

Illuminamento goniometrico e ad angolo variabile

Gli illuminatori goniometrici permettono di regolare l’angolo di incidenza meccanicamente o elettronicamente, offrendo la flessibilità necessaria per ottimizzare il contrasto su bersagli non standard o variabili nella produzione.

Illuminamento combinato a cupola e coassiale

Gli apparecchi combinati integrano la luce diffusa emisferica con la luce speculare in asse nello stesso corpo, consentendo l’ispezione simultanea o sequenziale di oggetti riflettenti curvi e superfici speculari piatte.

Illuminamento sferico multi-segmento

Gli illuminatori sferici multi-segmento dividono una cupola in settori azionati in modo indipendente, consentendo un controllo spaziale fine sulla direzione di incidenza e supportando tecniche avanzate come la classificazione dei difetti sensibile alla direzione.

Costo, complessità e giustificazione

Le configurazioni avanzate sono significativamente più costose e più complesse da integrare rispetto agli illuminatori standard. La giustificazione per la loro adozione deve basarsi su un chiaro requisito di ispezione che non può essere soddisfatto da tecniche più semplici. In pratica, le configurazioni avanzate vengono scelte quando l’attività di ispezione richiede una metrologia di precisione oltre i 50 micrometri, la ricostruzione tridimensionale, la discriminazione multi-materiale ad alta velocità o l’aumento del contrasto su obiettivi intrinsecamente difficili come sfere levigate, assemblaggi trasparenti e prodotti multistrato complessi.

L’integrazione di configurazioni avanzate richiede anche una maggiore competenza ingegneristica da parte del progettista del sistema. Le procedure di calibrazione sono più complesse, gli algoritmi di elaborazione delle immagini devono essere adattati alla tecnica specifica e la validazione su un campione rappresentativo di pezzi di produzione è essenziale per garantire prestazioni affidabili. L’investimento in termini di tempo e di complessità ingegneristica deve essere valutato in base al valore della capacità di ispezione che la configurazione avanzata consente di ottenere.

Da Standard ad Avanzato

Le pagine dedicate in questa sezione esaminano in dettaglio ogni configurazione avanzata, compresi il principio ottico, il tipico dominio di applicazione, la complessità di integrazione e il tipo di informazioni estratte che non sarebbero ottenibili con le geometrie standard. Ogni tecnica è presentata con dettagli sufficienti per consentire al progettista del sistema di valutarne l’applicabilità a uno specifico problema di ispezione e di fare una scelta informata tra approcci concorrenti.

Illuminatori LED avanzati e speciali di Roder Vision

Roder Vision progetta illuminatori LED avanzati specifici per le applicazioni, tra cui retroilluminatori Telecentrici, configurazioni polarizzate, proiettori di Luce Strutturata, array stereo Fotometrico e cupole multi-segmento per le esigenze di ispezione industriale più esigenti.

• Assemblaggi telecentrici, polarizzati, a luce strutturata e multi-segmento specifici per ogni applicazione – Illuminatori LED personalizzati
• Geometrie trasmesse in modalità retroilluminazione telecentrica – Illuminatori Retroilluminatore LED
• Configurazioni ad anello multi-azimutali per lo stereo fotometrico e l’ispezione polarizzata – Illuminatori LED ad anello
• Proiettori direzionali compatti per applicazioni di luce strutturata e goniometriche – Illuminatori Puntuali LED

Le tecniche di illuminazione avanzate richiedono una sincronizzazione precisa per canale: il catalogo RODER comprende driver LED dedicati e controllori elettronici con interfacce programmabili multicanale compatibili con i controllori di visione industriale e i PLC.