Strumenti T&M in evoluzione: il goniofotometro

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Il goniofotometro è senza dubbio fra gli strumenti che stanno conoscendo una seconda giovinezza, grazie al rinnovato interesse del mercato verso le tecnologie di illuminazione, che oggi consentono effetti di straordinaria qualità visiva soprattutto dopo la recente importante affermazione dei LED, capaci di offrire un eccezionale equilibrio, ottimo fra le prestazioni luminose, la versatilità di impiego, il costo dei materiali e la semplicità di installazione, pregi che appaiono senza dubbio notevolmente superiori a ogni altra tecnologia di illuminazione precedente.

Oltre a ciò, c’è da considerare il prolungato altalenarsi dell’attuale andamento dell’economia, che induce molte aziende ad aggiornare le proprie attrezzature per prepararsi ad affrontare nuove sfide imprenditoriali man mano che riusciranno a cogliere le occasioni di mercato che si stanno via via presentando. Ci sono già report di analisi di mercato che danno gli strumenti di test e misura in crescita, non solo per i consueti tre anni su cui si limitano quasi sempre, ma persino fino al 2020.

Può valutare la qualità luminosa su oggetti grandi fino a 2 metri e pesanti 50 kg il goniofotometro LGS 1000 di Instruments Systems valutando anche la temperatura di colore e l’indice di resa cromatica

Di certo non si può pensare di prevedere con certezza quando e come migliorerà l’elettronica, ma non è nemmeno da sottovalutare questa tendenza al rinnovamento delle attrezzature industriali e degli strumenti di misura, perché è sintomo della voglia di tenere il passo con l’evoluzione della tecnologia da parte delle aziende. Se a ciò si aggiunge il benedicibile desiderio delle piccole e medie imprese di avventurarsi nei nuovi mercati come quello dell’illuminazione a LED, si capisce perché uno strumento già noto come il goniofotometro stia tornando in voga e anzi sia fra quelli attualmente più in crescita sul mercato.

Che cos’è

Il goniofotometro serve a misurare la distribuzione spaziale dell’intensità luminosa e a rappresentarla su una curva fotometrica, che viene innanzitutto confrontata con quella tipica della sorgente luminosa attiva per verificarne il corretto funzionamento e poi elaborata per capire se la luce distribuita nell’ambiente sia conforme ai requisiti pretesi. Ciò significa che si possono processare le curve fotometriche rilevate con opportuni software che consentono di valutare la qualità dell’emissione luminosa da tutti i punti di vista e soddisfare le esigenze applicative di volta in volta richieste.

I goniofotometri possono servire per valutare l’illuminazione stradale negli incroci pericolosi, assicurarsi della corretta luminosità sul palcoscenico dei teatri e persino controllare la qualità delle superfici appena lavorate in catena di montaggio. Una particolare categoria di questi strumenti è il goniofotometro a specchio, o “mirror goniophotometer”, che misura la luce dopo averla riflessa da uno specchio rotante montato su un braccio mobile, che serve a stabilizzarla e a filtrarla dall’influenza della gravità, migliorando l’accuratezza di misura. In ogni caso, per le misure dei goniofotometri si usano spesso le coordinate C,γ, che rappresentano un semipiano perpendicolare all’asse di misura e ruotante per 360° con angolazione indicata da γ.

Test fino a 2 metri

Instrument Systems fornisce piattaforme di test a molti costruttori di automobili e aerei, che le usano per verificare la corretta illuminazione dei loro veicoli. I goniofotometri di Instrument Systems consentono di valutare la qualità dell’emissione luminosa delle sorgenti LED e delle lampade allo stato solido SSL (Solid-State Lighting), e possono essere affiancati con gli spettroradiometri per analizzare anche lo spettro dell’emissione luminosa, come la temperatura di colore e l’indice di resa cromatica, in funzione dell’angolo di misura.

Il modello di punta è il goniofotometro LGS 1000, che può testare oggetti grandi fino a 1900 mm e pesanti fino a 50 kg, in svariate opzioni di illuminazione sia a LED sia SSL, con la possibilità di girarli in diversi modi grazie a due servomotori lineari precisi quanto privi di vibrazioni. Semplice da installare e da gestire, questo strumento di 1850x1492x1798 mm viene fornito con il software SpecWin Pro, che agevola la valutazione dei dati misurati grazie a una libreria di esempi appositamente preparata a tal scopo.

Il campo di misura va da -90° a +270° per il semipiano C e ±165° per l’asse γ, con risoluzione angolare di 0,01°, riproducibilità inferiore a 0,1° e velocità angolare fino a 50° al secondo rispetto a C e 30°/s rispetto a γ, mentre le dimensioni degli oggetti da collaudare non possono superare 1700×1050 mm² oppure 1900×620 mm².

Misure su sei assi

Il goniofotometro multifunzionale Opsira Robogonio è caratterizzato da un braccio robotizzato che può analizzare la distribuzione luminosa su sei assi di misura

Opsira progetta e sviluppa soluzioni di caratterizzazione della qualità luminosa sia per grandi ambienti esterni come strade, segnalazioni aeroportuali o ferroviarie, sia per applicazioni specifiche, come la resa dei fanali automotive o delle luci per le sale operatorie in ambito medicale. Il goniofotometro multifunzionale Robogonio è caratterizzato da sei assi di misura che consentono di eseguire svariate misure con un unico strumento, anche sulle grandi distanze.

Il suo esclusivo braccio robotizzato permette, infatti, di scannerizzare l’intensità luminosa rilevabile su svariati semipiani, anche diversamente orientati, e permette perciò di inquadrare e testare oggetti da 6 kg fino a oltre una tonnellata. È integrato insieme a uno spettroradiometro, che consente di analizzare oltre alla distribuzione dell’emissione luminosa anche le sue caratteristiche di colore, qualunque sia la geometria delle superfici degli oggetti. Nella configurazione più piccola per gli oggetti di 6 kg ha una ripetibilità angolare di ±0,005° e una ripetibilità sulla posizione inferiore a ±2 mm, mentre nella versione per oggetti da 60 kg gli stessi parametri sono ±0,01° e ±0,06 mm.

Precisione a specchio

Pimacs consiglia il goniofotometro a specchio NeoLight 9700C per i test di qualità ottica su qualsiasi sorgente luminosa e sugli oggetti fino a 50 kg a distanza di 1,6 metri

PIMACS progetta, sviluppa e produce attrezzature per la spettroscopia e l’elettrochimica. Per le misure ottiche ambientali offre una famiglia di goniofotometri caratterizzati dalla possibilità di rilevare l’intensità delle sorgenti luminose in funzione dell’angolazione, la distribuzione del flusso luminoso in funzione della direzione, la distribuzione spaziale dei colori e della luminosità delle radiazioni luminose.

Fra i nuovi strumenti si trova il goniofotometro a specchio NeoLight 9700C, che consente di analizzare la qualità ottica di tutte le sorgenti compresi i LED, gli OLED e le lampade a fluorescenza o a elettroluminescenza. Questo strumento può testare oggetti di 50 kg a distanza di 1,6 metri e ha un campo di misura che spazia di ±180° sia sul semipiano C sia sull’angolo γ, con risoluzione semiplanare di 0,01° e accuratezza angolare di 0,03°. Il software incluso consente di estrapolare i parametri fondamentali della distribuzione del flusso luminoso insieme alle informazioni dettagliate sulla sua qualità ottica, come l’indice di resa cromatica e la temperatura di colore, in funzione della direzione di osservazione.

Test Near-Field

Pro-Lite ha specializzato il nuovo goniofotometro PM-NFMS per le misure sulla qualità ottica delle emissioni luminose Near-Field perché consentono maggior precisione e analisi più semplici

Pro-Lite è nata con la missione di sviluppare e realizzare le idee sperimentate nei laboratori della Cranfield University. Grazie a ciò oggi progetta e produce attrezzature per test e misure sulle proprietà ottiche delle sorgenti luminose e dei materiali fotosensibili, nonché software per l’elaborazione della qualità ottica delle radiazioni luminose. Fra i suoi prodotti commercializzati vi sono goniofotometri, colorimetri, spettrometri e spettroradiometri.

Nuovo è il goniofotometro PM-NFMS Near-Field, specifico per le misure di qualità ottica a breve distanza, particolarmente adatto per i test sulle luminarie per l’illuminazione d’ambiente tipica di scuole, centri commerciali, teatri, ospedali, stazioni e simili. L’elemento di misura è un sensore di immagine ProMetric CCD, che viene gestito dall’avanzato software ProSource per rilevare l’angolazione precisa della direzione di ciascuna delle componenti spettrali che compongono ogni radiazione ottica.

La focalizzazione sui campi vicini a distanza di pochi metri ha costi inferiori rispetto agli analoghi goniofotometri a campo lontano Far-Field, ai quali occorre almeno una ventina di metri e offre maggior precisione sulle misure dell’orientamento spaziale della luce. La versione Small è per gli oggetti di 5 kg distanti circa 80 cm e la Medium va fino a 25 kg e 1,6 metri, mentre le specifiche della Large sono in fase di ultimazione. Il telaio motorizzato dello strumento consente una scansione di ±88° in tutte le direzioni, con precisione angolare di 0,25° e range fotometrico che va da 0,05 a 100000 cd/m².

Qualità superficiale

Il portatile Rhopoint IQ 20°/60°/85° integra un goniofotometro e un glossmetro che consentono di analizzare otticamente la qualità delle superfici dopo la lavorazione

Rhopoint Instruments progetta e fabbrica glossmetri, ossia strumenti che misurano la brillantezza delle superfici dopo le fasi di lavorazione in catena di montaggio rilevando l’intensità della luce riflessa da ogni punto d’impatto e la variazione che subisce nel suo spettro. Rhopoint IQ 20°/60°/85° è un goniofotometro portatile che misura la qualità ottica della radiazione luminosa riflessa da una superficie con luce di test incidente a 20°, a 60° e a 85°, permettendo all’operatore di valutarne il grado di finitura.

Questo strumento integra, innanzi tutto, un glossmetro per le misure sulla brillantezza delle superfici o della Distinctness of Image (DOI), ossia il riconoscimento delle immagini riflesse che viene precluso dall’eventuale presenza di parti con finitura irregolare, dette anche a buccia d’arancia (orange peel). Inoltre, lo strumento è anche un “hazemeter” o misuratore di foschia (haze), che misura la trasparenza di una superficie nei confronti della luce visibile, valutando quanta radiazione viene dispersa per rifrazione nel materiale colpito offuscandone la brillantezza superficiale.

La batteria ricaricabile consente 17 ore operative e circa 20000 test superficiali, mentre la memoria di 8 MByte in dotazione permette di registrare circa un migliaio di letture. Le dimensioni di 65x140x50 mm e il peso di 790 grammi ne consentono un agevole utilizzo per la verifica dei prodotti nelle fasi finali della catena di montaggio.

Test sui LED

È progettato per l’analisi Near-Field delle radiazioni luminose il goniofotometro RiGO801-LED che Technoteam propone per il test delle sorgenti LED di nuova generazione

Technoteam è stata fondata da studenti e ricercatori della Technischen Universität Ilmenau che decisero di produrre e commercializzare le idee sviluppate nei laboratori della loro università, dando vita a un’impresa. Particolarmente esperti nella fotometria ottica, i fondatori hanno sviluppato tecnologie all’avanguardia per l’analisi della qualità ottica delle radiazioni luminose e della distribuzione spettrale delle sue componenti.

Il nuovo goniofotometro RiGO801 è progettato per i test ottici Near-Field e consente di valutare la distribuzione dell’intensità luminosa di tutte le lampade d’ambiente e da esterni, comprese le nuove sorgenti LED, misurandone il campo vicino della radiazione emessa. Viene proposto in quattro versioni denominate “Luminaires” per la valutazione delle grandi lampade, con dimensioni massime fino a due metri, “600” per le misure sulle lampade fino a 60 cm, “300” per le sorgenti luminose fino a 30 cm e, infine, il nuovo RiGO801-LED per le misure sui moduli LED, con diametro fino a 200 mm. In questo strumento la sorgente è fissata su un supporto centrale, mentre il braccio robotizzato con i sensori ottici gli gira intorno e misura con precisione la distribuzione sulle tre direzioni spaziali dell’intensità luminosa e delle sue caratteristiche spettrali con precisione semiplanare di 0,02° e accuratezza angolare di 0,05°.

Lucio Pellizzari

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