Illuminamento a luce trasmessa per un Imaging a Silhouette ad alto contrasto
- Massimo contrasto geometrico tra il contorno dell’oggetto e lo sfondo luminoso, indipendentemente dalle proprietà della superficie.
- Insensibile alla finitura superficiale, al colore del materiale, alla contaminazione e alle variazioni di illuminazione ambientale.
- Nitidezza dei bordi sub-pixel ottenibile con varianti di Retroilluminatore Collimato (telecentrico) per la metrologia di precisione.
- Geometria dominante per parti stampate, componenti lavorati, contenitori farmaceutici, bottiglie trasparenti.
- Funzionamento pulsato e stroboscopico supportato per l’ispezione di nastri Trasportatori ad Alta Velocità con tempi di Esposizione di microsecondi.
- Combinabile con l’Illuminatore frontale per cicli di ispezione simultanea del contorno e della superficie.
L’Illuminamento in Retroilluminazione è una delle tecniche più antiche e affidabili della Visione Artificiale. Posizionando la sorgente LED dietro l’oggetto ispezionato e catturando la silhouette dal lato opposto, l’immagine risultante isola il contorno geometrico del pezzo con il massimo contrasto e la minima dipendenza dalla finitura superficiale, dal colore del materiale o dalla variazione dell’illuminazione ambientale. È la tecnica preferita ogni volta che il compito di ispezione può essere ridotto all’analisi del contorno esterno o interno di un oggetto.
Principio di funzionamento del Retroilluminatore
In una configurazione a retroilluminazione, l’Illuminatore LED è posizionato sul lato opposto dell’oggetto ispezionato rispetto alla telecamera. La luce viaggia dal pannello verso l’alto, o lateralmente a seconda dell’orientamento, e passa intorno agli oggetti opachi per produrre una silhouette nitida o attraversa gli oggetti traslucidi e trasparenti per rivelare difetti interni e materiale intrappolato. La fotocamera rileva solo i fotoni che raggiungono il sensore, generando un contrasto binario tra lo sfondo (chiaro) e l’oggetto (scuro) che semplifica notevolmente la successiva elaborazione delle immagini.
Poiché il contrasto generato da una retroilluminazione dipende quasi interamente dall’occlusione geometrica piuttosto che dalle proprietà ottiche della superficie dell’oggetto, le immagini retroilluminate sono notevolmente insensibili al colore del materiale, alla finitura superficiale, alla contaminazione della superficie e all’illuminazione ambientale. Questa robustezza è il motivo principale per cui l’illuminazione in controluce rimane la tecnica dominante per la misurazione dimensionale di alta precisione, nonostante la disponibilità di approcci più sofisticati.
Retroilluminazione diffusa e collimata
Nella pratica industriale coesistono due famiglie di retroilluminazione. I retroilluminatori diffusi emettono luce in un’ampia gamma angolare e forniscono un’illuminazione indulgente per le parti non perfettamente allineate con l’asse ottico, ma i loro bordi nell’immagine della fotocamera sono soggetti a un leggero blooming causato dai raggi di luce che sfiorano l’oggetto. I Retroilluminatori Collimati, noti anche come retroilluminatori telecentrici, emettono luce solo lungo una gamma ristretta di angoli paralleli all’asse ottico, producendo bordi con una nitidezza inferiore al pixel, adatti alle applicazioni di Misurazione Dimensionale più esigenti. La scelta tra i due dipende principalmente dalla precisione di misurazione richiesta e dalla profondità dell’oggetto ispezionato.
Applicazioni industriali tipiche
L’illuminazione in retroilluminazione è la scelta dominante per la misurazione dimensionale di parti in metallo stampate, componenti in plastica stampati a iniezione, elementi di fissaggio lavorati e parti tornite; per l’ispezione di fori e fessure in cui è necessario misurare la geometria delle parti passanti; per la verifica della presenza e dell’assenza di piccoli componenti negli assemblaggi; conteggio di pillole, capsule e oggetti discreti su nastri Trasportatori; ispezione di bottiglie trasparenti per verificare il livello di riempimento, oggetti estranei e bolle; Ispezione del Profilo del Vetro di tubi, siringhe e fiale nel Packaging Farmaceutico; e qualsiasi attività che richieda una robusta segmentazione basata sulla silhouette immune alle variazioni della superficie frontale dell’oggetto.
Ispezione farmaceutica e alimentare
Nell’ispezione dei blister farmaceutici, una retroilluminazione diffusa posta sotto il blister combinata con una telecamera montata in alto consente di rilevare in modo affidabile compresse mancanti, compresse rotte e capsule non correttamente inserite. Nel settore dell’imballaggio di alimenti e bevande, l’ispezione in controluce di bottiglie di vetro riempite può rilevare deviazioni del livello di riempimento, contaminazione da particolato e colli danneggiati con tempi di ciclo compatibili con le linee di produzione ad alta velocità.
Criteri di selezione e considerazioni sul design
La scelta di una retroilluminazione inizia dalle dimensioni dell’oggetto ispezionato. L’area di emissione attiva del pannello deve superare la dimensione maggiore dell’oggetto di un margine sufficiente a mantenere la nitidezza dei bordi nell’intero campo di vista. L’uniformità dell’intensità su tutto il pannello determina la coerenza delle misurazioni in posizioni diverse; i retroilluminatori ad alta uniformità sono essenziali per qualsiasi applicazione che richieda una metrologia quantitativa.
Il contenuto spettrale è la seconda decisione. I retroilluminatori monocromatici rossi o verdi riducono al minimo l’aberrazione cromatica dell’obiettivo e consentono il filtraggio a banda stretta della telecamera, mentre i retroilluminatori bianchi forniscono un Imaging a Silhouette neutro quando l’immagine della sagoma deve essere combinata con una sovrapposizione di colori o quando è necessario ispezionare diverse parti di colore sconosciuto sulla stessa stazione.
Per le linee ad alta velocità, la retroilluminazione deve supportare il funzionamento a impulsi sincronizzato con l’esposizione della telecamera, congelando il movimento in microsecondi ed evitando la sfocatura dell’immagine. Il funzionamento continuo è adatto solo per obiettivi stazionari o in lento movimento, dove sono accettabili tempi di esposizione di alcuni millisecondi.
Integrazione e limiti
Il principale vincolo meccanico della retroilluminazione è la necessità di liberare il percorso ottico sotto o dietro l’oggetto, il che può essere incompatibile con strutture di trasporto, attrezzature o pinze. Gli integratori di Sistema risolvono spesso questo problema con supporti trasparenti, aperture nei nastri trasportatori o sistemi di movimentazione rotanti che presentano ogni pezzo alla retroilluminazione a turno.
Un secondo limite è che l’illuminazione in controluce rivela solo la silhouette dell’oggetto: le caratteristiche della superficie, come i segni di stampa, i graffi e la struttura, rimangono invisibili. Quando è necessario ispezionare sia i contorni che le superfici, la retroilluminazione deve essere combinata con una fonte di illuminazione frontale, alternata nel tempo o separata nella lunghezza d’onda in modo che le due immagini possano essere acquisite in un unico ciclo.
Illuminatori LED con Retroilluminazione RODER Vision
RODER Vision progetta e produce una linea dedicata di Illuminatori LED retroilluminati per la visione industriale, ingegnerizzati e prodotti in Italia per l’ispezione ad alta uniformità della luce trasmessa. La gamma comprende pannelli a basso profilo per spazi di integrazione ristretti, configurazioni adatte al funzionamento pulsato e stroboscopico su linee ad alta velocità e geometrie ottimizzate per applicazioni farmaceutiche, alimentari, di imballaggio e di metrologia dimensionale.
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Per le linee di ispezione ad alta velocità che richiedono un funzionamento sincronizzato a impulsi o stroboscopico, il catalogo RODER comprende anche driver LED e controllori elettronici dedicati, nonché cavi industriali e sistemi di fissaggio progettati per l’integrazione diretta con sistemi di Visione Artificiale e PLC.