Applications de la lumière ultraviolette et infrarouge dans l'éclairage pour la vision industrielle

Les systèmes de vision industrielle sont essentiels dans l'automatisation industrielle moderne, le contrôle qualité et la recherche, la lumière étant un composant fondamental. Bien que la lumière visible soit courante, la lumière ultraviolette (UV) et la lumière infrarouge (IR) offrent des avantages uniques là où la lumière visible est insuffisante. Cet article explore leurs caractéristiques, leurs principales applications et les tendances futures en matière de vision industrielle.

1. Aperçu de la lumière UV et IR en vision industrielle

La plage visible du spectre électromagnétique (400–760 nm) est détectable par l'œil humain, mais les rayonnements UV (10–400 nm) et IR (760 nm–1 mm) étendent les capacités de la vision industrielle. En pratique, l'ultraviolet proche (UV-A, 315–400 nm) est privilégié pour des raisons de sécurité et de compatibilité avec les capteurs, tandis que l'infrarouge proche (NIR, 760–1400 nm) et l'infrarouge à courte onde (SWIR, 1400–3000 nm) sont courants pour les tâches d'IR — ils fonctionnent avec des capteurs standards modifiés et pénètrent efficacement les matériaux.

L'UV excite la fluorescence de substances spécifiques, tandis que l'IR interagit avec les matériaux selon leur composition chimique (absorption/transmission). Ces interactions uniques déterminent leurs applications en vision industrielle.

2. Applications des sources de lumière UV

L'éclairage UV exploite fluorescence et contraste des matériaux pour détecter des défauts, contaminants ou caractéristiques invisibles.

2.1 Inspection industrielle de qualité

L'UV est largement utilisé dans le contrôle qualité pour détecter les défauts de surface et vérifier l'intégrité des produits. Pour les polymères (par exemple, pièces plastiques automobiles) et les revêtements (par exemple, peinture d'appareils électroménagers), l'UV met en évidence les additifs fluorescents — les défauts tels que fissures ou micro-porosités apparaissent comme des taches sombres non fluorescentes, qui sont signalées par les systèmes. Dans l'alimentaire et le pharmaceutique, l'UV permet d'identifier des contaminants organiques (moisissures, bactéries) et de vérifier l'uniformité du revêtement des comprimés, car les substances organiques fluorescent sur des matériaux non fluorescents.

2.2 Authentification et lutte contre la contrefaçon

Les UV révèlent des caractéristiques de sécurité cachées dans les documents (passeports) et la monnaie (fils fluorescents dans l'Euro/le Dollar américain). Les produits haut de gamme (articles de luxe, électronique) utilisent des étiquettes marquées aux UV ; la vision industrielle analyse ces marquages sous lumière UV pour confirmer l'authenticité, renforçant ainsi la lutte contre la contrefaçon dans la chaîne d'approvisionnement.

3. Applications des sources de lumière IR

L'IR excelle dans pénétration des matériaux , l'amélioration du contraste thermique , et réduction de l'éblouissement , idéal pour les scénarios avec obstruction ou faible luminosité.

3.1 Pénétration des matériaux et détection de caractéristiques cachées

Le NIR/SWIR pénètre les matériaux opaques. Dans le secteur des semi-conducteurs, il permet d'inspecter les connexions internes des circuits intégrés et des cartes PCB (soudures, défauts) inaccessibles à la lumière visible. En agriculture, le NIR révèle les défauts internes des fruits (meurtrissures) et mesure l'humidité des céréales par absorption, optimisant le tri et le stockage.

3.2 Imagerie thermique et mesure de température

L'IR capte le rayonnement thermique pour la surveillance de température sans contact. Dans l'industrie manufacturière (fonderie, soudage), les cartes thermiques détectent les surchauffes ou les zones froides afin d'assurer la qualité. En santé, l'IR mesure la température cutanée (détection de fièvre) et suit la cicatrisation des plaies par l'analyse des changements de flux sanguin ; il est également utilisé en médecine vétérinaire pour la détection non invasive de blessures.

3.3 Réduction de l'éblouissement et imagerie en faible luminosité

L'IR évite l'éblouissement causé par les surfaces réfléchissantes (métal, verre) et fonctionne dans l'obscurité. Pour la surveillance extérieure (trafic, zones logistiques) ou l'inspection de matériaux réfléchissants (appareils en acier inoxydable), l'IR élimine l'éblouissement et permet de capturer des images nettes, révélant ainsi des rayures ou des bosses masquées par la lumière visible.

4. Principales différences entre les sources lumineuses UV et IR

L'UV s'appuie sur la fluorescence/contraste pour détecter des caractéristiques cachées/contaminants, nécessitant des caméras sensibles aux UV ; l'UV-A est sans danger à faible dose, mais l'UV-B/C nuit à la peau/aux yeux. L'IR utilise la pénétration/l'émission thermique pour l'inspection de matériaux opaques ou la surveillance thermique ; la plupart des NIR fonctionnent avec des capteurs standards (le SWIR nécessite des capteurs spécialisés), et le NIR est généralement sans risque (l'IR haute puissance provoque une surchauffe). Le choix dépend de la tâche — par exemple, l'UV pour les contaminants alimentaires, l'IR pour les contrôles internes de circuits imprimés.

5. Tendances et évolutions futures

La technologie UV/IR évolue vers la miniaturisation (LED compacts pour systèmes portables), l'imagerie multispectrale (combinaison UV/visible/IR pour une analyse complète, par exemple le profilage de la qualité alimentaire) et l'intégration de l'IA (des algorithmes améliorent la précision de détection des défauts et la prise de décision en temps réel).

6. Conclusion

L'UV et l'IR transforment la vision industrielle en permettant des tâches impossibles avec la lumière visible. L'UV excelle dans la détection de défauts ou contaminants cachés ainsi que dans l'authentification ; l'IR offre une capacité de pénétration, l'imagerie thermique et une réduction des reflets. Alors que les industries exigent une précision accrue, leur rôle ne cessera de croître — comprendre leurs propriétés aide les entreprises à améliorer qualité, sécurité et efficacité.

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