Iluminación e iluminación: la iluminación ultravioleta tiene como objetivo la seguridad de los pasaportes y la inspección de adhesivos

Artículo original fue publicado por Vision Systems Design el 15 de mayo de 2017

Las imágenes de UV reflejado y de fluorescencia UV son técnicas de imagen diferentes que se pueden usar para detectar características que pueden no detectarse con longitudes de onda más largas. En la formación de imágenes UV reflejada, la superficie de una pieza se ilumina con luz UV y una cámara sensible a los rayos UV la refleja, mientras que en las técnicas de fluorescencia UV, la radiación UV incidente es absorbida por el material fluorescente presente en la pieza y luego se vuelve a irradiar a una longitud de onda más larga.

Debido a esto, muchos fabricantes aprovechan cada vez más los materiales fluorescentes en aplicaciones de visión artificial para aplicaciones de control de calidad, control de procesos y pruebas. Estas aplicaciones requieren iluminación ultravioleta, ya que la radiación ultravioleta hace que los materiales fluorescentes brillen. Este brillo es claramente visible tanto para el ojo humano como para las cámaras. Mediante el uso de iluminación LED de alto rendimiento junto con filtros cuidadosamente coordinados, se pueden implementar soluciones confiables para una amplia gama de tareas y actividades.

Los adhesivos, pinturas y sellos fluorescentes de bajo contraste se pueden mostrar en alto contraste con la radiación ultravioleta para facilitar el control de la presencia y la integridad del sistema de visión artificial. El etiquetado de productos que distraería a los consumidores también se puede aplicar con tinta fluorescente transparente. Sin embargo, bajo la radiación ultravioleta, el etiquetado es fácilmente visible para fines de prueba. Este aspecto es de especial interés para la industria farmacéutica, donde la autenticación y la trazabilidad de los productos son cada vez más importantes.

La fluorescencia también se puede utilizar para hacer visibles incluso las grietas más finas, por ejemplo, en piezas fundidas. Los equipos de iluminación ultravioleta ahora también se implementan comúnmente para análisis de residuos y suciedad residual, y en investigaciones forenses.

Otro campo de aplicación es la inspección de elementos y marcas de seguridad como protección contra el plagio y la falsificación. iiM AG (Suhl, Alemania; www.iimAG.eu) ha trabajado con Siemens AG (Munich, Alemania; www.siemens.com) y fabricante de máquinas de pasaportes BW Papersystems Stuttgart GmbH (StuttgartAlemania www.bwpapersystems.com) para desarrollar una solución para este tipo de aplicación. Los requisitos de seguridad avanzados ahora hacen que la fabricación de pasaportes sea cada vez más desafiante. Aquí, el uso de materiales fluorescentes juega un papel particularmente importante.

Para garantizar que estas características de seguridad invisibles puedan detectarse e inspeccionarse de forma fiable durante los ciclos de producción de alta velocidad, BW Papersystems Stuttgart GmbH utilizó iluminación LED LUMIMAX de alto rendimiento de iiM y lectores ópticos "enseñables" de Siemens para desarrollar un sofisticado sistema de prueba. El desafío único en este proyecto fue creado por la 'interferencia' mutua creada por la yuxtaposición de dos elementos de seguridad fluorescentes en un pasaporte latinoamericano.

En esta aplicación, se escanea una secuencia numérica impresa con tinta de seguridad invisible mientras se unen las páginas del pasaporte. Sin embargo, cuando se irradia con luz ultravioleta, esta tinta emite fluorescencia. Los números secuenciales también se imprimen en un tipo especial de papel que ha sido fabricado con la inclusión de fibras fluorescentes como una característica de seguridad "pasiva" adicional.

Después de pruebas exhaustivas en los laboratorios de iiM y en las instalaciones de Siemens, se coordinó la distancia de escaneo y el tiempo de duración de la señal de disparo/flash para garantizar que la excitación de las fibras fluorescentes en el papel no impidiera el escaneo de los números de pasaporte. A pesar de una velocidad de la cinta transportadora de 0.3 m/s durante la producción, la enormemente potente LUMIMAX (www.lumimax.com/uv) la iluminación con flash puede crear fácilmente una imagen de alto contraste sin desenfoque de movimiento.

Otro escenario de aplicación interesante es el que ofrece la inspección del adhesivo aplicado a un sensor de flujo de masa de aire (MAF). Si bien solo es un componente pequeño en un vehículo, el MAF puede hacer sentir su presencia cuando funciona mal, lo que provoca fallos de encendido, problemas con la entrada de combustible y otros problemas de rendimiento. Antes de insertar el sensor de flujo de masa de aire en el ensamblaje, se aplica un adhesivo que une los componentes individuales.

El adhesivo no solo debe aplicarse en la cantidad adecuada, sino que la forma y el grosor de la aplicación también deben cumplir especificaciones precisas. Solo así se garantiza la capacidad funcional a largo plazo del sensor en el vehículo. Para dar solución a esta tarea, se utilizó un LUMIMAX UV Spot con un filtro óptico especialmente seleccionado. Esto hizo posible eliminar tanto la luz del sistema de iluminación como la luz que distrae del entorno.

Esto resuelve el desafío particular de las aplicaciones industriales de visión artificial y fluorescencia, que es que la luz emitida (fluorescencia) tiene menos energía que la radiación requerida para la excitación. Para el ojo humano, la fluorescencia es fácil y claramente visible, pero la radiación ultravioleta del sistema de iluminación es apenas detectable. Sin embargo, una cámara es mucho más sensible en el espectro ultravioleta. En la imagen de la cámara, la luz ultravioleta eclipsa la fluorescencia del material excitado.

En consecuencia, el contraste de la imagen es demasiado bajo para un análisis fiable. Para crear una solución viable para tareas como la inspección del adhesivo aplicado al sensor MAF, el sistema de iluminación ultravioleta especializado debe complementarse con filtros de lente/iluminación cuidadosamente coordinados. Este filtro combinado permite la separación exacta de las longitudes de onda de excitación y emisión. Esto funciona para suprimir la interferencia de los reflejos UV y la luz extraña.

Como resultado, el rastro de adhesivo aparece como una línea brillante sobre un fondo uniformemente oscuro en la imagen de la cámara. Esta solución particular se logró solo mediante la coordinación específica e individual de la iluminación, los filtros ópticos y el componente. La aplicación UV ahora se puede implementar como un proceso confiable y ahora es posible el análisis de imágenes sin errores.