Dans le domaine de la vision industrielle, l’éclairage joue un rôle crucial dans l’amélioration de la qualité d’image pour les inspections visuelles, les mesures de précision et l’identification automatisée d’objets. Un éclairage adéquat garantit une luminosité élevée et homogène, rendant les objets clairement visibles et permettant au système de caméra de capturer des images de haute qualité avec précision.
Deux solutions d’éclairage industriel couramment utilisées en vision industrielle sont l’éclairage linéaire et l’éclairage de surface. Chaque méthode présente des avantages spécifiques selon les exigences de l’application. Cet article explore les principales caractéristiques de ces deux solutions d’éclairage et leurs avantages respectifs.
Éclairage à balayage linéaire
L’éclairage par balayage linéaire est une technique courante d’éclairage LED pour les applications d’inspection par vision industrielle à haute vitesse, telles que l’inspection d’imprimés et de tissus. Associés à une caméra linéaire, ces éclairages génèrent un faisceau intense et étroit qui illumine un objet en mouvement ligne par ligne. Cette méthode est particulièrement avantageuse pour l’inspection de tissus et les industries travaillant avec des matériaux comme les textiles, le papier, le métal, les films plastiques, le caoutchouc et les composites.
Les caméras linéaires capturent des images ligne par ligne, qui sont ensuite assemblées pour former une image complète haute résolution. Ces solutions offrent une vitesse d’inspection et une précision d’éclairage supérieures, car la source lumineuse peut être montée très près de la ligne inspectée ; les utilisateurs bénéficient ainsi d’une intensité et d’une homogénéité lumineuses accrues. Parmi les différentes options d’éclairage pour les caméras linéaires, on trouve les éclairages focalisés, collimatés, rétroéclairés et coaxiaux, utilisés pour des applications exigeantes et conçus pour répondre à des besoins d’inspection spécifiques.
Éclairage à balayage de surface
L’éclairage par balayage de surface est précieux pour les inspections statiques où les objets restent dans un champ de vision contrôlé. Capturant des images complètes en une seule prise, les caméras à balayage matriciel sont plus faciles à installer que les caméras linéaires et permettent de détecter efficacement plusieurs pièces dans un champ de vision fixe. Elles sont idéales pour le contrôle des défauts, la détection de présence/absence, le guidage robotique et le contrôle qualité. Contrairement aux solutions linéaires, qui nécessitent un mouvement pour fonctionner, le balayage matriciel peut être réalisé avec ou sans mouvement.
L’éclairage par balayage de surface est conçu pour fournir un éclairage uniforme sur une zone cible. Il en va de même pour l’éclairage linéaire ; cependant, le balayage de surface offre un axe supplémentaire : l’éclairage est radial autour de la cible, ce qui permet de mettre en évidence plus facilement les contours et les détails. Ceci garantit une capture d’image nette et de haute qualité pour les applications d’automatisation industrielle telles que l’inspection de surface, le contrôle qualité et les systèmes de mesure automatisés où les objets restent immobiles.
Un éclairage précis et uniforme est essentiel pour les applications de numérisation matricielle afin de minimiser les ombres et les reflets. Différents types d’éclairage sont disponibles pour s’adapter aux différents scénarios d’inspection, notamment les barres, les éclairages diffus, les annumaires et les panneaux lumineux.
Principales différences entre l'éclairage à balayage linéaire et à balayage matriciel
- Adaptabilité à la vitesse et au mouvement : L’éclairage du balayage linéaire est optimisé. Le balayage linéaire exige une configuration précise où la lumière doit être associée à un codeur pour compenser les fluctuations de la vitesse du convoyeur. En revanche, le balayage matriciel peut générer une image nette à condition que le temps d’exposition soit considérablement inférieur à celui requis pour éliminer le flou de mouvement.
- Uniformité de l’éclairage et gestion des ombres : L’éclairage linéaire, grâce à son faisceau étroit, permet de mieux mettre en évidence les défauts et les textures de surface en contrôlant plus précisément les angles d’éclairage. Il est plus facile d’assurer une homogénéité et une luminosité élevées avec ce type d’éclairage, car la lumière est focalisée sur une ligne fixe. L’utilisateur peut ainsi installer la source lumineuse très près de la surface, ce qui facilite l’obtention d’un éclairage plus uniforme qu’avec une image ligne par ligne. Pour l’éclairage de surface, il est essentiel de bien comprendre la réflexion de la lumière sur la zone cible et de choisir une source lumineuse plus large que la zone inspectée afin de garantir un éclairage uniforme.
- Champ de vision et résolution : les éclairages matriciels fonctionnent à une hauteur fixe, tandis que les solutions linéaires permettent de sélectionner la hauteur de l’image inspectée, offrant ainsi un champ de vision plus large. L’éclairage linéaire capture également des images haute résolution ligne par ligne, ce qui peut s’avérer avantageux pour l’inspection d’objets longs ou continus sans nécessiter une caméra matricielle à très haute résolution.
- Considérations relatives aux coûts : Pour un large champ de vision, les solutions à balayage linéaire peuvent s’avérer plus économiques, car elles nécessitent des capteurs et des optiques plus petits que les caméras matricielles haute résolution, qui peuvent exiger des installations d’éclairage complexes. En revanche, le balayage matriciel est beaucoup plus simple à mettre en œuvre puisqu’il ne requiert pas d’encodeur.
- Adaptabilité : L’éclairage linéaire est idéal pour des secteurs comme le contrôle d’impression, le contrôle de bandes et la fabrication textile, où les flux de matières continus nécessitent une inspection. L’éclairage matriciel est privilégié pour la détection de défauts, le guidage robotique et la vérification automatisée d’assemblages, lorsqu’il est nécessaire d’analyser des objets entiers en une seule prise de vue.
- Adaptabilité à l’imagerie dynamique : Bien que l’éclairage par balayage de surface soit couramment utilisé pour les inspections statiques, il est également efficace pour l’imagerie dynamique lorsqu’il est synchronisé avec des systèmes de contrôle de mouvement. Ceci le rend précieux dans les applications où des objets en mouvement doivent être capturés dans des images discrètes pour analyse.
Choisir la solution adaptée à votre application
Rentabilité de l’éclairage par balayage linéaire : Dans une configuration d’éclairage idéale pour le balayage de surface, la source lumineuse doit avoir une taille double de la zone inspectée. Par conséquent, pour les grands champs de vision supérieurs à 1 000 mm, l’éclairage peut s’avérer très coûteux. L’utilisation du balayage linéaire permet d’utiliser une source lumineuse plus petite et moins onéreuse, focalisable sur une zone plus réduite (en fonction des contraintes mécaniques de l’application).
Le choix de la méthode d’éclairage appropriée dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille de l’objet, sa vitesse de déplacement et la résolution requise :
- Pour les inspections statiques de convoyeurs ou d’objets immobiles, l’éclairage par balayage de zone est la solution optimale. Il offre un éclairage uniforme sur un large champ de vision, permettant à la caméra de capturer des images de haute qualité en une seule prise.
- Pour l’inspection à grande vitesse d’objets en mouvement, l’éclairage par balayage linéaire est la méthode privilégiée. Ce procédé permet une acquisition d’images précise et haute résolution en capturant une ligne à la fois, ce qui le rend adapté aux industries exigeant une inspection continue.
CONCLUSION
L’éclairage linéaire et l’éclairage matriciel offrent chacun des avantages distincts adaptés à différentes applications d’automatisation. Le choix de l’éclairage dépend des exigences spécifiques d’inspection :
- L’éclairage par balayage de zone excelle dans les environnements statiques, fournissant un éclairage uniforme sur un large champ de vision pour une imagerie de haute qualité.
- L’éclairage par balayage linéaire est idéal pour les applications à haute vitesse, permettant de capturer des images détaillées d’objets en mouvement continu.
En choisissant la solution d’éclairage adaptée à la vision industrielle, les fabricants peuvent réaliser des inspections plus rapides et plus précises, optimiser l’efficacité de la production et améliorer le contrôle qualité global dans l’automatisation industrielle.
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