Illuminamento a luce bianca

Emissione visibile a banda larga per l’Ispezione Cromatica Industriale

• L’emissione visibile a banda larga nell’intervallo 400-700 nm supporta sia l’ispezione a colori che l’imaging monocromatico dall’aspetto naturale.
• Le temperature di colore fredde, neutre e calde bilanciano la risposta del Sensore, la resa cromatica e le caratteristiche spettrali dell’obiettivo.
• È l’ideale per gli imballaggi stampati, i tessuti, gli alimenti, i prodotti farmaceutici e tutte le applicazioni che conservano le informazioni sui colori.
• Varianti ad alto CRI (CRI > 90) consigliate per applicazioni cromatiche critiche come la cosmetica e i supporti stampati.
• Lenti apocromatiche consigliate per misurazioni di precisione per ridurre al minimo l’aberrazione cromatica in tutta la gamma visibile.
• Reiezione limitata della Luce Ambiente rispetto alle sorgenti monocromatiche: usa le monocromatiche per le installazioni a illuminazione variabile.

L’Illuminazione a Banda Larga è la configurazione spettrale più generica nell’ambito della Visione Artificiale, in quanto fornisce un’emissione a banda larga in tutta la gamma visibile che supporta sia l’ispezione a colori che l’imaging monocromatico dall’aspetto naturale. I LED bianchi combinano la semplicità di produzione e l’efficienza energetica delle sorgenti a stato solido con il contenuto spettrale necessario per tutte le applicazioni in cui è necessario preservare le informazioni sul colore dell’obiettivo o bilanciare la risposta spettrale di più attività di ispezione.

Principio di funzionamento delle sorgenti LED bianche

I LED bianchi sono comunemente prodotti combinando un chip LED blu (che in genere emette a 450-470 nm) con un rivestimento di fosforo giallo che assorbe parte dell’emissione blu e riemette nella gamma verde-rossa. La combinazione di luce blu non convertita e luce gialla convertita dal fosforo produce un’emissione bianca percepita la cui temperatura di colore dipende dalla composizione del fosforo e dal rapporto tra luce convertita e luce diretta.

Esistono architetture alternative di LED bianchi, tra cui progetti multi-chip che combinano LED rossi, verdi e blu per produrre il bianco attraverso una miscelazione additiva e LED a fosforo a spettro completo che utilizzano composizioni multiple di fosforo per approssimare lo spettro continuo della luce naturale. Queste alternative offrono una migliore resa cromatica o un maggiore controllo sulla distribuzione spettrale a fronte di costi più elevati.

Temperatura del colore e adattamento all’applicazione

I LED bianchi sono disponibili in diverse temperature di colore, espresse in Kelvin. Il bianco freddo (da 5000 a 6500 K) offre un’emissione leggermente spostata verso il blu che massimizza la risposta del Sensore nel blu e nel verde ed è preferito per le ispezioni generali e la Lettura Codici. Il bianco neutro (da 3500 a 4500 K) offre un’emissione bilanciata, vicina alla luce naturale del giorno, ed è preferibile per le applicazioni critiche dal punto di vista cromatico. Il bianco caldo (da 2700 a 3200 K) offre un’emissione spostata verso il rosso che è raramente utilizzata nella visione industriale perché riduce la risposta del sensore nel blu e nel verde.

Applicazioni industriali tipiche

L’Illuminazione LED Bianca è la scelta standard per l’Ispezione del Packaging Farmaceutico, dove è necessario valutare il colore dell’inchiostro, la registrazione e l’uniformità; per il Controllo Qualità di Tessuti e Materiali Tinti, dove la discriminazione del colore è un criterio di ispezione primario; per la Lettura di Codici ed Etichette multicolore; per la Verifica di Prodotti Assemblati, dove è necessario distinguere i colori di più componenti; per l’Ispezione di Prodotti Alimentari e Farmaceutici, dove le anomalie cromatiche sono indice di difetti; e per tutte le applicazioni in cui la percezione del colore del bersaglio da parte dell’occhio umano è parte del criterio di ispezione. Le varianti a emissione bianca delle famiglie Illuminatori LED ad anello, Illuminatori LED a barra e Illuminatori LED a pannello soddisfano la maggior parte di queste applicazioni.

Criteri di selezione e considerazioni sul design

Il primo parametro è la temperatura del colore, selezionata per bilanciare la risposta del Sensore, la riflettanza dell’obiettivo e i requisiti di resa del colore. Il bianco neutro è il valore predefinito più sicuro per le ispezioni generali. Il bianco freddo massimizza il segnale del Sensore ma altera leggermente la resa cromatica. Il bianco caldo preserva i colori naturali ma riduce il segnale nella gamma delle lunghezze d’onda corte.

Il secondo parametro è l’indice di resa cromatica (CRI), che quantifica l’accuratezza con cui il LED riproduce l’aspetto cromatico di una serie di superfici di prova standardizzate. I LED bianchi standard offrono valori di CRI compresi tra 70 e 80, sufficienti per la maggior parte delle ispezioni industriali. I LED bianchi ad alto CRI (CRI superiore a 90) sono da preferire per le applicazioni di colore critiche come la cosmetica, gli alimenti e l’ispezione di supporti stampati.

Larghezza di banda e aberrazione cromatica

L’emissione a banda larga dei LED bianchi interagisce con l’aberrazione cromatica dell’obiettivo, producendo scale di immagine leggermente diverse per i diversi canali di colore. Questo effetto è generalmente trascurabile per l’ispezione generale, ma diventa importante nella Misurazione Dimensionale di precisione, dove può introdurre errori inferiori al pixel. Le lenti apocromatiche, progettate per ridurre al minimo l’aberrazione cromatica in tutta la gamma visibile, sono consigliate per le applicazioni di misurazione critiche in condizioni di illuminamento bianco.

Integrazione e limiti

Gli Illuminatori LED bianchi sono meccanicamente identici alle versioni monocromatiche e si integrano negli stessi corpi, con gli stessi diffusori, polarizzatori e beamsplitter. La principale differenza pratica è che le emissioni bianche non possono essere filtrate con la stessa efficienza delle emissioni monocromatiche per respingere la luce ambientale, il che rende l’illuminazione bianca meno adatta alle installazioni esposte a una forte e incontrollata illuminazione ambientale.

L’altra limitazione è l’impossibilità di aumentare selettivamente il contrasto di un colore specifico. Un illuminatore monocromatico può essere adattato al picco di assorbimento di un pigmento bersaglio per massimizzare il contrasto; un illuminatore bianco eccita il bersaglio nell’intera gamma visibile e produce solo il contrasto consentito dalla differenza di colore naturale. Per le applicazioni in cui l’aumento del contrasto di un colore specifico è più importante della resa cromatica, è opportuno prendere in considerazione configurazioni monocromatiche o commutabili RGB.

Illuminatori LED bianchi Roder Vision

Roder Vision produce Illuminatori LED con emissione bianca in tutta la gamma di geometrie, disponibili con temperature di colore fredde, neutre e calde e con varianti ad alto CRI per l’ispezione industriale di visione critica dal punto di vista del colore.

• Geometrie di anelli bianchi di diverse dimensioni e intensità – Illuminatori LED ad anello
• Configurazioni bianche lineari per campi d’ispezione allungati – Illuminatori LED a barre
• Geometrie di pannelli bianchi di grande formato per l’ispezione dell’area – Illuminatori LED a pannello
• Assemblaggi ad alta risoluzione e a spettro completo specifici per le applicazioni – Illuminatori LED personalizzati

Per le linee di ispezione ad alta velocità che richiedono un’illuminazione bianca pulsata e sincronizzata, il catalogo RODER comprende driver LED dedicati e controllori elettronici compatibili con i controller di visione industriale e i PLC.