Striscia LED lineare focalizzata per l’ispezione di nastri continui e scansioni di linea
- Striscia stretta e uniforme che corrisponde alla linea di rilevamento attivo di una telecamera a scansione di linea (uniformità di intensità del ±10%).
- L’ottica di focalizzazione cilindrica comprime l’emissione dei LED in una banda netta di pochi millimetri sul bersaglio.
- Fondazione di Ispezione Tessile ad alta velocità di carta, film plastici, tessuti e fogli metallici a diversi metri al secondo.
- Ispezione di oggetti cilindrici rotanti (rulli da stampa, alberi, bottiglie) in cui la rotazione del pezzo fornisce il movimento di scansione della linea.
- Il funzionamento stroboscopico sincronizzato con il clock di linea della telecamera supporta velocità di acquisizione di linea di kHz.
- Spettri monocromatici e bianchi per il contrasto selettivo e la Reiezione della Luce Ambiente.
Le luci di linea sono illuminatori LED specializzati progettati per fornire una striscia di luce stretta, intensa e altamente uniforme che corrisponde alla linea di rilevamento attivo di una telecamera a scansione lineare. La combinazione di Imaging ad Alta Velocità e Illuminazione ad Alta Velocità è alla base dell’ispezione continua ad alta velocità di nastri, Trasportatori e oggetti cilindrici rotanti, dove la geometria di ispezione si allinea naturalmente con un sensore lineare e la cadenza di produzione richiede l’acquisizione di immagini a velocità costante.
Principio di funzionamento delle luci di linea
Una luce di linea consiste tipicamente in una fila di LED ad alto flusso allineati lungo un profilo metallico, combinata con una lente cilindrica o un’ottica specializzata che focalizza la luce emessa in una stretta striscia perpendicolare alla fila di LED. Il sistema ottico riduce l’angolo di emissione nella dimensione corta a pochi millimetri in corrispondenza del piano di destinazione, mantenendo l’intera lunghezza della fila di LED nella dimensione lunga. Il risultato è una striscia di luce lunga decine o centinaia di millimetri e larga solo pochi millimetri alla distanza di lavoro della telecamera.
La distribuzione dell’intensità lungo la striscia deve essere altamente uniforme, in genere con un’approssimazione di più o meno il 10% sulla lunghezza attiva, per evitare gradienti di intensità nell’immagine line-scan assemblata. Il raggiungimento di questa uniformità richiede un’attenta selezione del binning dei LED, componenti ottici calibrati e, in applicazioni critiche, il controllo dei singoli canali per compensare la non uniformità residua.
Luci di linea focalizzate e collimate
Le luci lineari focalizzate convergono la luce emessa a una larghezza minima a una specifica distanza di lavoro, producendo la massima intensità in una stretta profondità di fuoco. Sono da preferire quando la superficie ispezionata è piatta e parallela all’asse ottico della telecamera. Le luci a linea collimata producono una striscia a lati paralleli meno sensibile alle variazioni della distanza di lavoro, ma con un’intensità di picco inferiore. La scelta tra i due tipi di luce dipende dalla geometria e dalla stabilità della superficie ispezionata.
Applicazioni industriali tipiche
Le luci di linea sono essenziali per l’Ispezione del Vetro, dei film plastici, dei tessuti e dei fogli metallici a velocità fino a diversi metri al secondo; l’Ispezione dei Supporti Stampati per verificare l’accuratezza dei colori, la registrazione e i difetti di stampa; il Controllo Qualità dei Profili Estrusi in Alluminio, Plastica o Gomma; l’Ispezione della Superficie di Pannelli Piatti di Grandi Dimensioni come Vetro, Moduli Fotovoltaici e Lastre Metalliche Stampate, quando il Pannello viene spostato davanti a una Telecamera di Linea Fissa; ispezione di oggetti cilindrici rotanti come rulli da stampa, alberi e bottiglie, dove la rotazione del pezzo fornisce il movimento relativo richiesto dalla telecamera lineare; e qualsiasi applicazione che combini una superficie di ispezione continua con la necessità di un’alta risoluzione lungo una delle due dimensioni.
Criteri di selezione e considerazioni sul design
La lunghezza della linea attiva deve corrispondere alla lunghezza del sensore della telecamera all’ingrandimento dell’obiettivo, con un piccolo margine ad ogni estremità per garantire un’intensità uniforme su tutto il sensore. La larghezza della striscia sul bersaglio deve corrispondere alla profondità di fuoco dell’obiettivo e a qualsiasi variazione della distanza di lavoro causata dalle tolleranze meccaniche della superficie ispezionata.
L’uniformità dell’intensità è la specifica critica per le luci di linea. Anche piccole variazioni di intensità lungo la linea si traducono in striature verticali nell’immagine assemblata che possono mascherare i difetti che il sistema è destinato a rilevare. Le luci di linea di alta qualità offrono profili di intensità calibrati e, nelle versioni più avanzate, una compensazione controllata via software dei singoli canali LED.
Il contenuto spettrale viene selezionato come per qualsiasi Illuminazione Diretta. Le luci di linea monocromatiche a lunghezza d’onda rossa o Vicino Infrarosso sono comuni negli ambienti industriali dove è richiesta la Reiezione della Luce Ambiente attraverso filtri a banda stretta. Le luci di linea bianche sono utilizzate per l’ispezione a scansione lineare a colori di supporti stampati e imballaggi.
Funzionamento e sincronizzazione Strobed
Per le applicazioni di scansione di linea che superano qualche migliaio di linee al secondo, le luci di linea devono supportare il funzionamento stroboscopico sincronizzato con l’orologio di linea della telecamera. Ogni impulso fornisce il flusso di fotoni richiesto dalla telecamera durante l’acquisizione di una singola linea, mentre il LED si riposa tra un impulso e l’altro per dissipare il calore. Questo funzionamento a ciclo di lavoro consente di ottenere intensità di picco molto superiori a quelle consentite dal funzionamento continuo, estendendo la velocità di acquisizione delle linee senza sacrificare la qualità dell’immagine.
Integrazione e limiti
Il principale problema di integrazione delle luci lineari è l’allineamento preciso con la linea della telecamera. Un piccolo disallineamento angolare tra la linea della luce e la linea dei pixel del Sensore provoca una caduta di intensità a un’estremità dell’immagine e una saturazione all’altra. I dispositivi di allineamento, spesso integrati nel corpo delle luci di linea, semplificano questa regolazione critica.
Le luci di linea non sono adatte per le applicazioni di area-scan, dove la striscia di linea illuminerebbe solo una frazione del campo visivo del Sensore. Per l’ispezione bidimensionale di parti fisse, è preferibile scegliere luci a pannello, a barra o ad anello.
Soluzioni di illuminazione di linea a LED di Roder Vision
L’Illuminazione per Line Scan ad alta velocità viene generalmente fornita attraverso configurazioni specializzate di Illuminatori LED a barra o attraverso dispositivi personalizzati con ottiche di messa a fuoco cilindriche. Roder Vision copre entrambi gli approcci con la sua famiglia di illuminatori a barra e il suo servizio di progettazione di illuminatori personalizzati.
Per un’illuminazione lineare direzionale con distanza e angolo di lavoro regolabili, gli Illuminatori a barre LED Illuminatori LED a barra includono configurazioni a matrice ad alta intensità come la serie Serie DL1 e la Serie DL4che possono essere utilizzate in celle di ispezione a scansione lineare dove la geometria della barra corrisponde alla lunghezza del Sensore della telecamera.
Per illuminatori di linea dedicati con lenti cilindriche, lunghezze attive molto elevate, controllo dei singoli canali o contenuti spettrali specifici per un progetto di ispezione a scansione di linea, Roder Vision offre Illuminatori LED personalizzati progettati in base ai requisiti degli OEM (Produttore di Apparecchiature Originali). Il funzionamento a impulsi sincronizzato con l’orologio della telecamera di linea è supportato dai driver LED e dai controller elettronici presenti nel catalogo di accessori RODER.