En las máquinas de medición óptica, el sistema de iluminación no es una mera “configuración auxiliar”; es un factor central que determina la estabilidad y repetibilidad de la medición. Incluso cuando los componentes ópticos y el software de medición son idénticos, simplemente cambiar el método de iluminación puede generar diferencias significativas en los resultados. Por lo tanto, comprender los principios de la iluminación multiángulo desde una perspectiva de ingeniería es esencial para garantizar la precisión de las mediciones.
1. Objetivos principales de diseño de los sistemas de iluminación multiángulo
La medición óptica no mide directamente las dimensiones; en cambio, sigue una cadena completa: luz → objeto → variación de escala de grises → algoritmo → límite geométrico → cálculo de dimensiones. El sistema de iluminación juega un papel fundamental en este proceso:
Creación de una variación de escala de grises estable y repetible
La medición se basa en la detección de bordes, que depende de los gradientes de escala de grises en lugar del brillo absoluto. Los gradientes estables garantizan resultados repetibles. Por ejemplo, al medir el diámetro exterior de componentes de láminas delgadas, el uso de iluminación de contorno crea bordes en blanco y negro de alto contraste, lo que permite que el software detecte consistentemente la misma posición del borde y evite una identificación errónea debido a cambios de iluminación.
Mejora de los bordes geométricos reales y minimiza los efectos de la superficie
El material, la textura y la contaminación de la superficie pueden producir cambios falsos en la escala de grises, lo que afecta la precisión. Una iluminación adecuada garantiza que los bordes se generen principalmente mediante límites geométricos en lugar de reflejos o texturas de la superficie. Por ejemplo, el uso de luz de contorno transmitida desde abajo para piezas metálicas estampadas proporciona bordes claros con alta repetibilidad, que no se ven afectados por el color o el brillo del material.
Proporcionar condiciones de gradiente consistentes para algoritmos de extracción de bordes
Los algoritmos solo pueden detectar transiciones en escala de grises y no pueden interpretar la geometría física. La iluminación de múltiples ángulos puede proporcionar gradientes consistentes para ayudar a los algoritmos a localizar los bordes de manera confiable. Por ejemplo, en la medición de la altura de los escalones, el uso de un anillo de luz o una luz lateral con ángulos fijos garantiza gradientes uniformes, lo que mejora la repetibilidad.
Control de la cadena completa desde la luz hasta la medición
La precisión depende no sólo de la lente o el software sino también de la coordinación de toda la cadena de imágenes ópticas. Una iluminación adecuada garantiza que los cambios en la escala de grises se concentren en ubicaciones de borde críticas, evitando saltos o discontinuidades en los algoritmos. Para componentes de vidrio altamente reflectantes, la luz coaxial puede suprimir la interferencia de la textura de la superficie, proporcionando una detección de bordes estable.
Adaptación a diferentes características de la pieza de trabajo y requisitos de medición
Las piezas de trabajo varían ampliamente: las piezas transparentes delgadas, los metales estampados, los PCB, el vidrio y los materiales altamente reflectantes tienen diferentes necesidades de iluminación. La iluminación multiángulo permite combinaciones flexibles de iluminación de contorno, superficie y coaxial para lograr una medición óptima. Por ejemplo, la luz lateral realza los chaflanes pequeños, mientras que la luz de contorno es mejor para los diámetros exteriores o interiores.
Mitigación de influencias ambientales y externas
Los entornos de fábrica, ligeras inclinaciones o reflejos pueden afectar la estabilidad de la medición. La iluminación multiángulo puede compensar estos factores, asegurando resultados repetibles en entornos de producción reales. Por ejemplo, en líneas de producción que inspeccionan piezas estampadas continuas, la combinación de luz de contorno y anillo ayuda a mantener la claridad de los bordes y reduce la interferencia en la superficie.
2. Resumen de práctica de ingeniería
Desde el punto de vista de la ingeniería, el diseño de iluminación multiángulo es más que brillo o estética; es clave para la estabilidad y precisión de las mediciones. La experiencia práctica muestra:
La formación de los bordes debe ser explicable y corresponder a características geométricas.
El ángulo y el tipo de fuente de luz deben elegirse según el material, la estructura y el tamaño de la característica.
La estabilidad del gradiente en escala de grises es fundamental para la repetibilidad.
Las combinaciones de iluminación de contorno, de superficie y coaxial deben optimizarse para una medición integral de componentes complejos.
En conclusión, la iluminación multiángulo en las máquinas de medición óptica no es solo parte del diseño óptico sino una garantía fundamental de precisión y confiabilidad de la medición. Sólo mediante un diseño adecuado, una validación de ingeniería y una aplicación de campo las máquinas de medición óptica pueden ofrecer el máximo valor en la inspección de precisión