Illuminatore sferico multi-segmento

Illuminatore emisferico controllato a settori per un’ispezione sensibile alla direzione

• 4, 8 o 16 settori azionati in modo indipendente e montati sulla superficie interna di una cupola emisferica.
• La modalità a tutti i settori produce una cupola standard per le giornate nuvolose; la modalità a un solo settore produce un Illuminamento Diretto.
• Le fette radiali controllano l’azimut; gli anelli concentrici controllano l’elevazione; le disposizioni combinate forniscono un controllo angolare 2D.
• Ideale per lo Stereo Fotometrico di alto livello, la classificazione dei difetti direzionali, l’ispezione delle tracce di lavorazione e delle trame.
• La commutazione per settore a meno di 100 μs consente lo stereo fotometrico a più di 100 fps con 4-8 settori.
• Un premio di costo da 3 a 5 volte rispetto alle cupole a canale singolo – il valore si realizza solo attraverso algoritmi specifici per l’applicazione.

Gli illuminatori sferici multi-segmento dividono una cupola emisferica in settori controllati in modo indipendente, fornendo un controllo spaziale fine sulla direzione di incidenza sul bersaglio. Attivando selettivamente uno o più settori, l’illuminatore può generare qualsiasi combinazione di illuminazione direzionale e omnidirezionale dallo stesso apparecchio, supportando tecniche di ispezione avanzate come lo Stereo Fotometrico, la classificazione dei difetti sensibile alla direzione e l’ottimizzazione dell’illuminazione adattiva. La cupola multi-segmento colma il divario tra l’illuminazione a cupola standard (che è simmetrica) e quella direzionale (che è fissa), offrendo la flessibilità di entrambe in un’unica unità.

Principio di funzionamento delle cupole multi-segmento

Un Illuminatore LED sferico multi-segmento consiste in una struttura emisferica con più settori LED azionati in modo indipendente montati sulla superficie interna. Le configurazioni tipiche dividono l’emisfero in 4, 8 o 16 settori disposti in anelli concentrici o in fette radiali. Ogni settore è controllato da un driver LED indipendente che può essere attivato, disattivato o oscurato indipendentemente dagli altri settori. Le cupole multi-segmento specifiche per ogni applicazione sono progettate all’interno del portafoglio di Illuminatori LED personalizzati.

Quando tutti i settori vengono attivati simultaneamente, la cupola multi-segmento produce un’illuminazione standard per le giornate nuvolose equivalente a quella di una cupola uniforme. Quando viene attivato solo un settore, la cupola produce un’illuminazione direzionale da uno specifico angolo azimutale e di elevazione. Passando in sequenza i singoli settori, il sistema esegue uno Stereo Fotometrico con la precisione angolare determinata dalla risoluzione del settore.

Disposizione dei settori e risoluzione angolare

La disposizione dei settori determina la risoluzione spaziale del controllo dell’Illuminamento. Le disposizioni a fette radiali forniscono un controllo direzionale azimutale adatto all’ispezione di difetti superficiali sensibili alla direzione. Le disposizioni ad anelli concentrici forniscono un controllo dell’elevazione adatto per passare dal campo chiaro al campo scuro sullo stesso apparecchio. Le disposizioni combinate radiali e concentriche forniscono un controllo angolare bidimensionale completo, supportando le più sofisticate strategie di stereo fotometrico e di illuminazione adattiva.

Applicazioni industriali tipiche

Gli illuminatori sferici multi-segmento sono essenziali per l’ispezione stereo fotometrica di alto livello, dove la ricostruzione delle normali superfici richiede un preciso controllo angolare dell’illuminazione; il controllo qualità di obiettivi tridimensionali complessi, dove l’illuminazione adattiva deve rispondere alla forma specifica di ogni pezzo; l’ispezione di caratteristiche superficiali orientate in modo direzionale, come tracce di lavorazione, schemi di tessitura e strutture di grana; verifica di elementi in rilievo e incisi in cui la direzione ottimale dell’illuminazione dipende dall’orientamento dell’elemento; controllo della qualità di superfici lucidate e rifinite in cui l’angolo ottimale per la visibilità dei difetti varia da una superficie all’altra; applicazioni di ricerca e sviluppo che richiedono il pieno controllo della geometria dell’illuminazione; e qualsiasi applicazione che combini i requisiti dell’illuminazione a cupola (imaging senza ombre) con quelli dell’illuminazione direzionale (miglioramento degli elementi).

Criteri di selezione e considerazioni sul design

Il numero di settori è la specifica principale. Un numero maggiore di settori offre una risoluzione angolare più fine, ma richiede un numero maggiore di Driver LED e un’elettronica di controllo più complessa, con relative implicazioni in termini di costi. Le tipiche cupole industriali multi-segmento utilizzano da 4 a 16 settori, che rappresentano il punto di forza pratico tra flessibilità e costo.

La velocità di commutazione dei driver di settore determina la velocità massima di acquisizione per l’imaging sequenziale multi-settore. I controller di livello industriale supportano tempi di commutazione inferiori a 100 microsecondi per settore, consentendo di ottenere immagini fotometriche con frequenze di acquisizione superiori a 100 fps quando si utilizzano da quattro a otto settori. I controller multicanale fanno parte del catalogo di driver LED e controller elettronici RODER.

Calibrazione e considerazioni algoritmiche

I sistemi a cupola a più segmenti richiedono la calibrazione della posizione angolare e dell’intensità di ogni settore rispetto alla telecamera. La calibrazione utilizza un bersaglio di riferimento che viene fotografato sotto ogni singolo settore e i parametri risultanti vengono memorizzati nel controller di visione. La calibrazione deve essere aggiornata periodicamente per compensare l’invecchiamento dei LED e qualsiasi deriva meccanica della geometria della cupola.

Gli algoritmi di elaborazione delle immagini sfruttano la capacità multisettoriale attraverso tecniche come lo Stereo Fotometrico, la classificazione dei difetti sensibili alla direzione e l’ottimizzazione dell’Illuminazione Adattiva. Ogni tecnica richiede lo sviluppo di un software specifico per l’applicazione e il valore della cupola multi-segmento si realizza principalmente attraverso lo sfruttamento algoritmico delle sue capacità.

Integrazione e limiti

Gli illuminatori sferici a più segmenti si integrano come apparecchi autonomi con driver LED multicanale, in genere controllati attraverso un’unica interfaccia digitale con il controller di visione. Le dimensioni fisiche sono paragonabili a quelle degli illuminatori a cupola standard di area attiva equivalente, con l’aggiunta della profondità dell’elettronica del driver multicanale.

Il limite principale delle cupole multi-segmento è il costo, che cresce con il numero di settori e la sofisticazione dell’elettronica di controllo. Una cupola a 16 settori può costare da tre a cinque volte di più di una analoga cupola a canale singolo, il che ne limita l’adozione alle applicazioni che richiedono realmente la capacità multi-settore.

La seconda limitazione è la complessità algoritmica richiesta per sfruttare la capacità multi-segmento. Senza un sofisticato software di elaborazione delle immagini, una cupola multi-segmento funziona come una cupola standard e non fornisce alcun valore aggiunto rispetto a una equivalente a canale singolo. L’investimento nell’algoritmo e nello sviluppo del software è essenziale per giustificare il costo dell’apparecchio multi-segmento.

Le cupole LED sferiche multi-segmento di Roder Vision

Roder Vision progetta cupole LED sferiche multi-segmento specifiche per le applicazioni con driver settoriali multicanale per l’ispezione visiva industriale che richiede un controllo dell’illuminazione sensibile alla direzione.

• Cupole multi-segmento a 4, 8 o 16 settori specifiche per l’applicazione – Illuminatori LED personalizzati
• Geometrie ad anello multi-azimutali come alternativa compatta per l’ispezione a settori – Illuminatori LED ad anello
• Driver settoriali multicanale con commutazione sincronizzata al microsecondo – Driver LED e controllori elettronici

Le installazioni di cupole multi-segmento richiedono un cablaggio multicanale schermato per una sincronizzazione affidabile dei settori: il catalogo RODER comprende cavi di livello industriale e sistemi di fissaggio progettati per implementazioni multi-settore avanzate.