Color y longitud de onda en iluminación de visión artificial
Respuesta directa: con una cámara monocromática el sensor no registra rojo, verde ni azul, sino un nivel de gris por píxel, así que el color de la luz se elige por su efecto sobre el contraste y no por su apariencia. La primera pregunta no es qué color es la pieza, sino si se quiere que el objetivo salga más claro o más oscuro que su fondo. A partir de ahí, la regla inicial es simple: luz del mismo color que el objetivo lo aclara, luz de la dirección complementaria lo oscurece.
Decidir primero si el objetivo debe aclararse u oscurecerse
Antes de elegir entre blanco, rojo, azul, verde o infrarrojo hay que responder una pregunta operativa: ¿el rasgo que se inspecciona tiene que salir más claro o más oscuro? Si se quiere que un carácter rojo salga más claro, se prueba primero luz roja. Si se quiere que salga más oscuro, se prueba luz azul o en dirección cian. Si lo que se busca es conservar el color real del producto, se prueba primero luz blanca. Y si se quiere reducir la influencia de un patrón impreso visible, se prueba infrarrojo.
Cuando objetivo y fondo forman una diferencia de nivel de gris estable, la identificación, el posicionamiento y el juicio de defecto se vuelven fáciles. Esas cuatro preguntas valen más al inicio de un proyecto que una lista larga de especificaciones ópticas.
Luz del mismo color y luz complementaria
Cuando la luz del mismo color que el objetivo incide sobre él, el objetivo refleja más de esa banda y aparece con un nivel de gris más alto en una cámara monocromática. Cuando se usa luz de la dirección complementaria, la reflexión de esa banda es más débil y el objetivo tiende a leerse más oscuro.
Para aplicar esa regla conviene trabajar con longitudes de onda publicadas y no con nombres de color: la luz puntual PMS-SL30-5V3W declara blanco de 6000–7500 K, azul de 460–475 nm, verde de 520–530 nm y rojo de 620–630 nm, de modo que el requisito espectral se puede escribir y verificar.
| Color del objetivo | Para aclararlo | Para oscurecerlo |
|---|
| Rojo | Probar primero luz roja | Probar luz azul o en dirección cian |
| Verde | Probar primero luz verde | Probar luz roja o en dirección magenta |
| Azul | Probar primero luz azul | Probar luz amarilla o en dirección roja |
Es solo una regla inicial. Tintas, metales, plásticos, recubrimientos y superficies mate reflejan de forma distinta cada longitud de onda, y dos superficies que a ojo parecen del mismo color pueden terminar en niveles de gris muy diferentes. Cuando la relación de color se complica, una imagen de la pieza junto con su posición de inspección resuelve la duda más rápido que una ficha completa de parámetros.
Los colores habituales y qué vigilar en cada uno
| Color | Uso habitual | Qué vigilar |
|---|
| Blanco | Identificación de color, etiquetas, embalaje, visión general | Reproduce el color natural, pero no garantiza el mayor contraste en nivel de gris |
| Rojo | Lectura de caracteres, algunas películas, perfiles, rechazo de luz ambiente | No significa que atraviese toda película ni todo material |
| Azul | Rayones finos, textura superficial, rasgos muy pequeños | El ángulo de incidencia suele importar más que el cambio de color |
| Verde | Bordes, trabajo de contraste, algunos materiales reflectantes | Hay que evaluarlo contra el fondo real y no contra el color nominal de la pieza |
| Infrarrojo | Reducir la influencia de impresiones y patrones visibles en algunas superficies | No es una luz penetrante universal: depende del material y del espesor |
El infrarrojo merece una advertencia aparte, porque circula la idea de que atraviesa cualquier plástico. No lo hace: la transmitancia depende de la formulación del polímero, del pigmento y del espesor, y hay plásticos que son casi opacos en esa banda. Si el plan depende de que el infrarrojo atraviese una pieza concreta, hay que medirlo sobre esa pieza y no extrapolar de otra referencia.
Si el proyecto necesita ultravioleta o infrarrojo, la disponibilidad se confirma por modelo: la luz colectora puntual PMS-VP703M-W documenta versiones opcionales UV e IR sobre su diseño óptico colector multilente, con control de corriente constante para mantener estable la emisión.
Cámara de color o monocromática
Con cámara de color, la luz debe permitir reconstruir el color y no solo maximizar contraste, así que la elección se desplaza hacia fuente de espectro continuo y balance de blancos controlado. Con cámara monocromática, la luz es una herramienta de contraste y se puede elegir una banda estrecha que maximice la diferencia entre rasgo y fondo. Mezclar los dos criterios —por ejemplo, usar luz monocromática muy saturada con cámara de color para inspeccionar color— es una fuente habitual de resultados inconsistentes.
El caso del amarillo en fotolitografía
Hay aplicaciones en las que el requisito no es el contraste sino la ausencia de una banda: en fotolitografía se pide luz amarilla porque la resina es sensible al azul y a la parte azul del ultravioleta cercano. El problema es que una luz que parece amarilla puede contener azul. Hay tres formas de producir ese amarillo y no son equivalentes: un LED blanco cálido o amarillento, una mezcla de LED rojo y verde, y un LED amarillo o ámbar de emisión directa.
El blanco cálido es el más engañoso: su espectro es continuo y conserva una cola azul que puede ser suficiente para velar la resina. La mezcla de rojo y verde puede quedar limpia de azul si los dos LED están bien elegidos y no hay fuga de otras bandas. El LED de emisión directa tiene el espectro más estrecho de los tres. Por eso la especificación correcta no es un color, sino un límite espectral medible.
Cómo convertir la ausencia de azul en un requisito verificable
La forma práctica es escribir el requisito como una condición sobre el espectro y no como una descripción de color: por ejemplo, que la energía por debajo de una longitud de onda dada quede por debajo de un porcentaje del total, medida con espectrómetro en la posición de la pieza y con la fuente a la potencia de trabajo. Un requisito así se puede aceptar o rechazar en recepción, mientras que decir luz amarilla no se puede verificar.
Procedimiento de selección en ocho pasos
Primero, definir el rasgo y si debe salir claro u oscuro. Segundo, medir el color real del rasgo y del fondo, no el aparente. Tercero, probar luz del mismo color y luz complementaria sobre una muestra real. Cuarto, comprobar si el material tiene transmitancia o reflectancia selectiva en alguna banda. Quinto, decidir si la cámara es de color o monocromática y ajustar el criterio. Sexto, fijar la geometría de la luz antes de ajustar el color, porque el ángulo cambia el resultado más que la banda. Séptimo, verificar el contraste con la fuente a la potencia de trabajo y con la exposición definitiva. Octavo, documentar la combinación elegida con su geometría, porque cambiar una de las dos invalida la otra.
El error más frecuente es elegir el color antes que la geometría. Un rayón fino se detecta mucho mejor cambiando el ángulo de incidencia que cambiando de rojo a azul, y el mismo cambio de color sobre la geometría equivocada no produce ninguna mejora. El desarrollo de las geometrías está en fuente de luz en visión artificial: punto, anillo, coaxial y paralela.
El segundo error es confundir una caída de contraste por color con un problema de lente. Si el borde sale suave, la causa puede estar en el borde mismo y no en la iluminación, y conviene descartarlo con el procedimiento de bordes mal definidos. Si lo que aparece es una banda brillante que se mueve con la curvatura, la respuesta no es un color distinto sino una geometría difusa, como se explica en luz de cúpula para piezas curvas y reflectantes.
Preguntas frecuentes
¿Una pieza roja siempre necesita luz roja?
No siempre. La luz roja es el primer ensayo si se quiere que la pieza salga más clara que el fondo, pero si lo que se busca es que salga oscura para aumentar el contraste de una marca clara, la luz azul o en dirección cian puede dar mejor resultado. Además, el color aparente no predice la reflectancia real: tintas y recubrimientos del mismo tono visible pueden comportarse de forma opuesta en una banda estrecha.
¿La luz azul es siempre mejor para detectar rayones?
No. La luz azul tiene longitud de onda corta y en algunas superficies revela textura fina mejor que el rojo, pero en la mayoría de los casos de rayones lo que decide la detección es el ángulo de incidencia y no la banda. Un rayón se ve porque genera un brillo o una sombra direccional; sin esa geometría, cambiar de color rara vez lo hace aparecer.
¿Una luz que se ve amarilla garantiza que no contiene azul?
No. Un LED blanco cálido puede verse amarillento y conservar una cola azul apreciable en su espectro, suficiente para afectar a una resina sensible. Solo una medición espectral en la posición de la pieza confirma la ausencia de la banda. Por eso los requisitos de fotolitografía se escriben como límite de energía por debajo de una longitud de onda, no como descripción de color.
¿El infrarrojo atraviesa todos los plásticos?
No. La transmitancia en el infrarrojo cercano depende de la formulación del polímero, de los pigmentos y del espesor, y hay plásticos prácticamente opacos en esa banda. Antes de diseñar una inspección que dependa de ver a través de una pieza, hay que medir la transmitancia sobre esa pieza concreta a la longitud de onda que se va a usar.