Luz de cúpula para piezas curvas y reflectantes: selección y límites

Respuesta directa: una luz de cúpula es un hemisferio con recubrimiento interior difuso y una abertura superior para la cámara. La luz rebota muchas veces en el interior antes de llegar a la pieza, de modo que la pieza queda iluminada desde un ángulo sólido muy grande y ninguna dirección domina. El resultado es que el brillo especular que produce un anillo se reparte hasta dejar de ser visible. Eso la hace la elección correcta para leer caracteres, códigos y color sobre una pieza curva y brillante, y la elección equivocada para buscar un rayón en esa misma pieza.

Qué hace la geometría de cúpula

El hemisferio tiene recubrimiento difuso en su cara interior y una abertura en la parte superior por donde mira la cámara. La luz emitida en la superficie interior se refleja varias veces antes de alcanzar la pieza, así que llega desde casi todas las direcciones a la vez.

La consecuencia para piezas curvas es importante: una pieza con curvatura deja de producir una banda brillante en movimiento, porque no hay una dirección de fuente única que la superficie pueda reflejar de forma dominante. El brillo se distribuye y la superficie se ve uniforme.

La consecuencia para defectos es la contraria: un rayón, una abolladura o un escalón se ven en buena medida porque proyectan o captan luz direccional. Bajo una cúpula ese mecanismo desaparece casi por completo, así que el defecto puede volverse invisible aunque la pieza se vea por fin limpia y uniforme. Este es el malentendido más costoso de la iluminación difusa: se compra para eliminar el brillo y se descubre que también eliminó el defecto.

Especificaciones publicadas de la serie GR

Los valores son cifras publicadas de la serie, no estimaciones. La alimentación de 24 V DC y el controlador recomendado son los mismos que usa el resto de la familia de iluminación, así que en una máquina con varias fuentes se comparte el control y solo cambia la geometría del emisor.

Cómo elegir el tamaño

La cúpula tiene que ser lo bastante grande para encerrar el campo de visión de la pieza a la distancia de trabajo, y la serie GR ofrece un mapeo directo. GR70 o GR116 para piezas pequeñas o cuando el espacio de instalación está ajustado. GR175 o GR198 para productos de tamaño medio y campos de visión convencionales. GR260 o GR325 para productos grandes o áreas de inspección amplias.

Quedarse corto reintroduce el problema que la cúpula venía a resolver: la pieza ve el borde de la cúpula en lugar de un hemisferio completo y la direccionalidad vuelve. Pasarse de tamaño cuesta distancia de trabajo y luz, porque la misma potencia del emisor se reparte sobre más área. En la práctica se elige el modelo más pequeño que encierra el campo con margen, y se verifica con muestra.

El color sigue la misma regla que el resto de la familia

Rojo (aprox. 620 a 630 nm), azul (aprox. 470 nm) y blanco (aprox. 6500 K) son las opciones estándar. La elección sigue a la pieza, y conviene confirmarla por prueba sobre muestra en lugar de suponerla, porque distintos colores y materiales responden de forma distinta a cada banda. En piezas con marca de color sobre fondo coloreado, el criterio para elegir banda es el mismo que en cualquier otra geometría: luz del mismo color aclara el objetivo, luz complementaria lo oscurece. Ese razonamiento está desarrollado en color y longitud de onda en iluminación de visión artificial.

Tres casos en los que la cúpula es la respuesta equivocada

El primero es la detección de rayones, picaduras y rebabas. Todos ellos se revelan por sombreado direccional, y la cúpula precisamente lo elimina. Para esos defectos la geometría correcta es de ángulo bajo y direccional, o un anillo trabajando en campo oscuro.

En ese caso la alternativa es concentrar la luz en lugar de repartirla: el foco LED PMS-VP6025-08 y el luz puntual PMS-SL30-5V3W producen sombreado direccional, que es justamente lo que hace visible el rayón que la cúpula borra.

El segundo es la medición dimensional por contorno. Una cúpula ilumina la superficie y no el contorno; para medir diámetros o longitudes hace falta retroiluminación, y si el requisito es fino, retroiluminación paralela telecéntrica. La comparación de geometrías está en fuente de luz en visión artificial: punto, anillo, coaxial y paralela.

Para contorno la pieza debe recortarse contra un fondo luminoso: en formato lineal, la barra LED PMS-4BVP3016 (30 × 16 mm de área de iluminación, 24 V) es la geometría indicada, y el borde se mide con óptica telecéntrica como el PMS-LTCM1-110.

El tercero es la inspección de una superficie plana y pulida donde se busca un defecto superficial. En ese caso la luz coaxial es más eficiente, porque la reflexión especular vuelve por el eje y las irregularidades se ven oscuras sobre fondo brillante. El criterio y sus límites están en lente telecéntrica con iluminación coaxial, y el problema de la reflexión en una segunda superficie en doble imagen en metal pulido.

Para ese caso, el camino coaxial del eje óptico lo resuelve un objetivo con iluminación coaxial integrada, como el zoom PMS-LZ-63106D6, o un telecéntrico coaxial como el PMS-LTCM1-110C; el PMS-VP703M-W es la alternativa puntual cuando la zona de interés es pequeña.

Dos notas prácticas de montaje

La primera es que la cúpula no elimina todas las reflexiones: elimina las que provienen de direcciones fuera del hemisferio útil. Una superficie muy pulida puede seguir devolviendo al objetivo la imagen de la abertura superior, sobre todo si la cámara está muy cerca del eje y la pieza tiene una zona plana orientada hacia arriba. Si eso ocurre, la solución es inclinar ligeramente el eje o interponer un difusor, no subir potencia.

La segunda es el sombreado del propio utillaje. La cúpula ilumina desde arriba y desde los lados, pero no desde abajo, así que una pieza apoyada en una superficie alta puede quedar con la zona baja en sombra. Cuando la pieza tiene relieve, conviene verificar con la pieza montada en su utillaje real y no suelta sobre el banco.

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve exactamente una luz de cúpula?

Para iluminar una pieza desde un ángulo sólido muy grande, de modo que ninguna dirección domine y el brillo especular se reparta. Su aplicación típica es leer caracteres, códigos, etiquetas y color sobre piezas curvas, brillantes o con acabado pulido, donde un anillo produciría una banda brillante que se desplaza con la curvatura y tapa la zona de interés.

¿En qué se diferencia de una luz de anillo?

El anillo emite desde una corona situada alrededor del eje, así que existe una dirección dominante y la superficie curva devuelve un brillo localizado. La cúpula emite desde toda la semiesfera interior, de modo que desaparece esa dirección dominante. La diferencia práctica es que el anillo conserva cierta capacidad de revelar relieve por sombreado, mientras la cúpula lo elimina casi por completo.

¿Qué tamaño de cúpula hay que elegir?

El modelo más pequeño que encierre el campo de visión de la pieza a la distancia de trabajo, con margen. En la serie GR, GR70 y GR116 cubren piezas pequeñas o espacios ajustados, GR175 y GR198 productos medios con campos convencionales, y GR260 y GR325 piezas o áreas grandes. Una cúpula demasiado pequeña reintroduce la direccionalidad, porque la pieza ve el borde del hemisferio en lugar de la cúpula completa.

¿Se puede usar una cúpula para medir dimensiones?

No es lo adecuado. La medición por contorno requiere que la pieza se recorte contra un fondo luminoso, y eso se consigue con retroiluminación, no con iluminación frontal difusa. La cúpula ilumina la superficie y deja el contorno mal definido, así que el borde medido depende del umbral y no de la geometría de la pieza. Para cota dimensional la vía es retroiluminación paralela con lente telecéntrico.