L’Illuminatore LED a ultravioletti apre una categoria di applicazioni di ispezione industriale che non sono possibili con l’illuminazione a lunghezza d’Onda visibile. Molti materiali, inchiostri, rivestimenti e sostanze biologiche sono fluorescenti sotto l’eccitazione UV: assorbono i fotoni UV e riemettono luce a una lunghezza d’onda più lunga e visibile. Questa emissione di fluorescenza viene facilmente catturata da una normale fotocamera monocromatica o a colori, rendendo visibili caratteristiche invisibili con un contrasto molto elevato su uno sfondo scuro.
Le applicazioni dell’Illuminatore LED UV nella visione industriale comprendono il rilevamento di perdite con traccianti fluorescenti, la verifica di marcatori di sicurezza su etichette e documenti, l’ispezione di adesivi e sigillanti, il rilevamento di contaminazioni su superfici a contatto con gli alimenti e l’autenticazione di prodotti di alto valore. Ogni applicazione ha requisiti specifici per quanto riguarda la lunghezza d’onda UV, l’intensità dell’illuminazione, la geometria dell’Illuminatore e la configurazione di telecamere e filtri. Questa guida illustra i principi tecnici e le considerazioni pratiche di progettazione per ciascuna categoria.
Lunghezze d’onda UV nelle applicazioni di visione industriale
Gli Illuminatori LED industriali UV operano su due bande di lunghezza d’onda principali: 365 nm e 395 nm. La scelta tra queste lunghezze d’onda influisce in modo significativo sulle prestazioni delle applicazioni di ispezione basate sulla fluorescenza.
Illuminamento UV a 365 nm
Gli Illuminatori a 365 nm producono una vera radiazione UVA. Questa lunghezza d’onda eccita un’ampia gamma di materiali fluorescenti, tra cui la maggior parte dei coloranti commerciali reattivi agli UV, i traccianti fluorescenti utilizzati per il rilevamento delle perdite, gli sbiancanti ottici della carta e dei tessuti e molti fluorofori biologici. A 365 nm, la radiazione di eccitazione stessa è completamente invisibile ai sensori delle fotocamere standard basate sul silicio senza l’utilizzo di un filtro anti-UV. L’immagine della fotocamera mostra solo l’emissione di fluorescenza, producendo un contrasto molto elevato tra le aree fluorescenti e quelle non fluorescenti.
Il limite principale dei LED a 365 nm è la minore potenza di uscita rispetto ai 395 nm. L’efficienza dei LED a 365 nm è inferiore rispetto alle lunghezze d’onda UV più elevate, il che significa che è necessario un numero maggiore di LED o una corrente di pilotaggio più elevata per ottenere la stessa irradianza superficiale. La gestione termica è più critica per gli illuminatori a 365 nm a causa del carico termico più elevato per unità di potenza ottica.
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Illuminamento UV a 395 nm
Gli illuminatori a 395 nm producono radiazioni quasi UV che confinano con lo spettro visibile. Questa lunghezza d’onda è leggermente visibile all’occhio umano come un debole bagliore violaceo ed è anche parzialmente rilevabile dai sensori delle telecamere standard. Il vantaggio principale dei 395 nm è la maggiore efficienza dei LED e la maggiore irradianza superficiale ottenibile a parità di potenza di pilotaggio. Molti traccianti fluorescenti commerciali e inchiostri di sicurezza rispondono bene all’eccitazione a 395 nm.
La parziale visibilità delle radiazioni a 395 nm nelle immagini della fotocamera rende necessario un filtro passa-basso o passa-banda sull’obiettivo della fotocamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione e far passare solo l’emissione di fluorescenza. Senza questo filtro, l’illuminazione di fondo a 395 nm sovrasta parzialmente il segnale di fluorescenza e riduce il contrasto di rilevamento. Gli illuminatori UV di Roder Vision sono disponibili sia a 365 nm che a 395 nm per soddisfare i requisiti di eccitazione del fluoroforo specifici dell’applicazione.
Rilevamento perdite fluorescente
Il rilevamento di perdite con traccianti fluorescenti è una delle applicazioni di ispezione UV più impegnative e di maggior valore. Una piccola quantità di colorante fluorescente UV viene aggiunta al fluido o al gas del sistema in esame. Qualsiasi punto di perdita viene individuato tramite l’acquisizione di immagini dell’esterno del sistema sotto l’Illuminatore UV. Il tracciante fluorescente fuoriuscito emette una luce intensa sotto l’eccitazione UV, rendendo visibili anche i punti di perdita più piccoli rispetto allo sfondo scuro della superficie circostante.
Applicazioni nei sistemi idraulici e pneumatici
I sistemi idraulici dei macchinari automobilistici, aerospaziali e industriali utilizzano coloranti traccianti fluorescenti per individuare i punti di perdita su tubi, connettori, guarnizioni e scambiatori di calore. Il tracciante fluorescente viene solitamente aggiunto al fluido idraulico o al refrigerante a una concentrazione compresa tra lo 0,1% e lo 0,5%. Dopo aver fatto funzionare il sistema alla pressione di esercizio, l’esterno viene fotografato con l’Illuminatore UV. Anche una singola goccia di fluido fuoriuscito diventa fluorescente e viene immediatamente individuata.
L’ispezione con visione artificiale sostituisce l’ispezione manuale con lampada UV negli ambienti di produzione ad alto volume. Una stazione d’ispezione UV automatizzata riproduce l’intera superficie esterna del componente assemblato in posizioni definite della telecamera. L’algoritmo di elaborazione delle immagini rileva le macchie fluorescenti al di sopra di una soglia definita di dimensione e intensità. Il sistema classifica ogni macchia rilevata e attiva il meccanismo di scarto per i componenti con indicazioni di perdita confermate.
Rilevazione delle perdite nei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell’aria
I sistemi di refrigerazione e condizionamento dell’aria richiedono un test di tenuta al 100% prima della spedizione. I coloranti fluorescenti UV sono compatibili con la maggior parte delle formulazioni di refrigeranti e oli per compressori. Il sistema assemblato viene caricato con il refrigerante contenente il tracciante UV e pressurizzato. I punti di perdita vengono individuati tramite un’ispezione UV con visione artificiale dei giunti brasati, delle connessioni delle valvole e delle penetrazioni dei tubi.
Marcatore di sicurezza e verifica dell’autenticazione
I marcatori di sicurezza invisibili alla luce bianca e fluorescenti sotto l’illuminazione UV sono ampiamente utilizzati per l’autenticazione dei prodotti, la sicurezza dei documenti e la protezione del marchio. I sistemi di visione industriale che utilizzano Illuminatori LED UV possono verificare la presenza, la posizione e il contenuto di queste caratteristiche di sicurezza a velocità di produzione.
Autenticazione delle etichette farmaceutiche
Le etichette farmaceutiche spesso incorporano caratteristiche di sicurezza fluorescenti agli UV, tra cui inchiostri reattivi agli UV, fibre fluorescenti incorporate nel substrato dell’etichetta e numeri di serie o codici visibili agli UV. L’ispezione visiva sotto Illuminatore UV verifica che tutte le caratteristiche di sicurezza richieste siano presenti e posizionate correttamente. L’ispezione è integrata nella stazione di applicazione delle etichette e funziona alla massima velocità della linea di confezionamento.
Verifica di documenti e banconote
I documenti ad alta sicurezza, tra cui documenti d’identità, certificati e banconote, incorporano complessi motivi fluorescenti UV che sono impossibili da riprodurre senza avere accesso alle formulazioni originali dell’inchiostro fluorescente. L’ispezione di Visione Artificiale sotto l’illuminazione UV può verificare la presenza e il modello corretto di queste caratteristiche e rifiutare i documenti contraffatti o manomessi nei sistemi di elaborazione automatizzati.
Ispezione di adesivi, sigillanti e rivestimenti
Molti adesivi, sigillanti e rivestimenti utilizzati nella produzione sono formulati con additivi fluorescenti ai raggi UV. In questo modo è possibile verificare la presenza, la copertura e la continuità del cordone dell’adesivo o del sigillante attraverso la visione UV dopo l’applicazione e prima dell’assemblaggio.
Presenza e continuità delle perle adesive
L’adesivo strutturale applicato ai pannelli della carrozzeria, alle guarnizioni delle portiere e agli assemblaggi incollati deve essere continuo e rispettare le tolleranze di larghezza e posizione specificate. Le formulazioni di adesivo a fluorescenza UV consentono di visualizzare l’intero cordone sotto l’illuminazione UV. L’algoritmo di elaborazione delle immagini misura la larghezza del cordone, individua gli spazi vuoti o le sezioni saltate e verifica che il cordone rientri nella tolleranza di posizione consentita rispetto alla geometria del pezzo.
Verifica della mescola di guarnizioni e sigillanti
I composti di tenuta applicati alle superfici delle guarnizioni, delle connessioni filettate e delle flange possono essere verificati tramite ispezione UV se il composto contiene un additivo fluorescente UV. La presenza del composto sulle superfici di tenuta critiche viene confermata dall’immagine di fluorescenza prima dell’assemblaggio. Il composto mancante o posizionato in modo errato viene individuato prima della realizzazione del giunto, evitando i costi e gli sforzi di smontaggio e rilavorazione.
Considerazioni sulla progettazione e sull’integrazione dell’Illuminatore UV
Gli Illuminatori LED UV per applicazioni di visione artificiale richiedono un’attenta progettazione e integrazione per ottenere un funzionamento affidabile, stabile e sicuro.
Gestione Termica per LED UV
La temperatura di giunzione dei LED UV ha un forte effetto sia sull’intensità di emissione che sulla stabilità della lunghezza d’onda. Quando la temperatura della giunzione del LED aumenta, l’uscita ottica diminuisce e il picco di emissione si sposta leggermente verso lunghezze d’onda maggiori. Per le ispezioni basate sulla fluorescenza, la stabilità della lunghezza d’onda è fondamentale perché uno spostamento della lunghezza d’onda di eccitazione modifica l’efficienza di eccitazione della fluorescenza e altera la luminosità apparente dell’elemento fluorescente nell’immagine. Gli illuminatori UV di Roder Vision incorporano la tecnologia di gestione termica HTTM per controllare la temperatura della giunzione dei LED e mantenere stabili l’intensità e la lunghezza d’onda dell’uscita UV in tutte le condizioni operative.
Requisiti del filtro della fotocamera
L’Imaging in Fluorescenza richiede un filtro passa-basso o passa-banda sull’obiettivo della fotocamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione UV e far passare solo l’emissione di fluorescenza a lunghezze d’onda visibili. Senza questo filtro, l’illuminazione UV riflessa dallo sfondo della scena sovrasta parzialmente il segnale di fluorescenza più debole. La lunghezza d’onda del filtro deve essere selezionata per bloccare completamente la lunghezza d’onda di eccitazione UV e far passare la banda di emissione di fluorescenza dello specifico fluoroforo utilizzato.
Per l’Illuminatore a 365 nm, si utilizza un filtro passa-lungo con cut-on a 400 nm – 420 nm. Per l’illuminazione a 395 nm, è necessario un filtro con taglio da 420 nm a 450 nm per bloccare adeguatamente lo sfondo near-UV più forte. Per completare il sistema di ispezione a fluorescenza UV sono disponibili gli accessori per filtri ottici Roder Vision.
Sicurezza dell’operatore
Le radiazioni UV a 365 nm e 395 nm possono causare danni agli occhi e alla pelle in caso di esposizione prolungata. Gli Illuminatori LED UV industriali per la visione industriale sono solitamente installati all’interno di celle di ispezione chiuse, dove l’esposizione dell’operatore viene eliminata durante il funzionamento. Quando le operazioni di manutenzione o di configurazione richiedono l’utilizzo di protezioni aperte, è necessario indossare occhiali protettivi contro i raggi UV. Gli illuminatori UV di Roder Vision sono conformi ai requisiti del marchio CE per la sicurezza elettrica e ottica.
Prodotti e tecnologie
Famiglie di Illuminatori Roder Vision per applicazioni UV
Le seguenti famiglie di prodotti RODER Vision supportano l’illuminazione UV per il rilevamento di perdite fluorescenti, la verifica dei marcatori di sicurezza e le applicazioni di ispezione degli adesivi.
DL6 – Matrice di LED ad alta densità
Disponibile con LED UV da 365 nm e 395 nm. Matrice ad alta densità per l’Illuminamento UV ad area. Gestione termica HTTM per un’emissione UV stabile. Ideale per l’ispezione di etichette e dispositivi di sicurezza.
DC6 – Anello LED ad Alta Densità
Illuminatore UV ad anello per l’ispezione in fluorescenza dall’alto di perle adesive, guarnizioni e rivestimenti superficiali. Opzioni a più lunghezze d’onda, tra cui 365 nm e 395 nm UV.
DL5 – Matrice di LED ad Alta Intensità
Alta intensità di picco UV in modalità stroboscopica per il rilevamento di perdite ad alta velocità di ispezione. Forte eccitazione UV per rilevare concentrazioni minime di tracciante fluorescente.
FD2 – Illuminatori LED a cupola piatta
Illuminazione UV diffusa per un’eccitazione uniforme della fluorescenza su etichette e documenti piatti. Elimina le ombre direzionali. Sono disponibili le opzioni UV 365 nm e 395 nm.
Domande frequenti
I 365 nm producono una vera radiazione UVA che eccita una gamma più ampia di materiali fluorescenti senza visibilità di fondo nelle immagini della fotocamera. È necessario un filtro per bloccare il riflesso UV. I LED da 395 nm sono più efficienti e producono una maggiore irradianza superficiale, ma sono parzialmente visibili alle telecamere e richiedono un filtro più stretto. Per le applicazioni di fluorescenza più esigenti, i 365 nm offrono un contrasto migliore. Per le ispezioni generali in fluorescenza, i 395 nm sono adeguati e più convenienti.
Una piccola quantità di colorante fluorescente UV viene aggiunta al fluido o al gas del sistema. Dopo la pressurizzazione, l’esterno viene fotografato sotto Illuminamento UV. Qualsiasi fluido fuoriuscito si illumina in modo brillante rispetto alla superficie scura circostante. L’algoritmo di Visione Artificiale rileva le macchie fluorescenti al di sopra di una soglia definita di dimensione e intensità e attiva il rifiuto dei componenti che perdono. Il metodo rileva perdite molto piccole che sono invisibili alla luce bianca.
Sì. È necessario un filtro passa-lungo o passa-banda sull’obiettivo della fotocamera per bloccare la lunghezza d’onda di eccitazione UV e far passare solo l’emissione di fluorescenza visibile. Senza il filtro, i raggi UV riflessi dallo sfondo della scena sovrastano il segnale di fluorescenza più debole. Per l’Illuminatore a 365 nm, si utilizza un filtro con cut-on a 400-420 nm. Per l’illuminazione a 395 nm, è necessario un filtro con cut-on a 420-450 nm.
Sì, a condizione che l’adesivo o il sigillante contenga un additivo fluorescente ai raggi UV. Il tallone polimerizzato o non polimerizzato diventa fluorescente sotto l’Illuminatore UV. Il sistema di Visione Artificiale verifica la presenza, la larghezza, la continuità e la posizione delle perle. Prima dell’assemblaggio vengono rilevati spazi vuoti, sezioni saltate e deviazioni di posizione. Molti produttori di adesivi e sigillanti strutturali offrono formulazioni fluorescenti ai raggi UV specifiche per la verifica del processo di visione artificiale.
Le radiazioni UV a 365-395 nm causano danni agli occhi e alla pelle in caso di esposizione diretta prolungata. Gli illuminatori UV industriali devono essere installati all’interno di celle di ispezione chiuse che impediscano l’esposizione dell’operatore durante il normale funzionamento. Gli occhiali protettivi per le lunghezze d’onda UVA devono essere indossati durante le operazioni di installazione e manutenzione con le protezioni aperte. Gli illuminatori UV di Roder Vision sono conformi ai requisiti del marchio CE per la sicurezza elettrica e ottica.
Contatti e informazioni
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