Las cámaras están asumiendo tareas en las máquinas que antes correspondían a los ojos del operador: detección de proximidad en excavadoras, detección de peatones en carretillas elevadoras, la vista multicámara de una cargadora operada a distancia. De noche, todas ellas necesitan luz, y esa luz no tiene por qué ser visible.
Fabricamos luces de trabajo selladas para estas máquinas, y una consulta de este mes de un distribuidor de iluminación para vehículos pedía un faro de 850 nm. Al trabajar esa consulta apareció un vacío que comparte cualquier especificación de luz blanca: la cifra con la que toda la industria compara las luces no existe para una luz infrarroja.
Este artículo explica por qué ocurre esto, qué revisar en la cámara antes de gastar nada en una luz, cómo elegir entre 850 nm y 940 nm y qué cifras pedir a un proveedor en lugar de lúmenes.
La respuesta corta: el lumen se define contra la respuesta del ojo humano, y la luz infrarroja queda fuera de esa curva, así que una luz infrarroja se especifica por potencia radiante e irradiancia a una distancia, no por lúmenes. Antes de comparar luces, confirme que la cámara retira su filtro de corte IR de noche o que no lo tiene, porque una cámara con filtro fijo no ve la luz infrarroja. Elija 850 nm por alcance, y 940 nm solo cuando el resplandor rojo tenue en la fuente sea en sí mismo un problema.
Por qué la cámara necesita una luz que el operador no puede ver
Un sistema de detección basado en cámara falla a oscuras por la misma razón que un operador: no llega luz al sensor. La diferencia es que a la cámara se le puede dar una luz que no ilumina nada más.
La advertencia de colisión en maquinaria de movimiento de tierras es hoy una función normalizada. ISO 21815-1:2022 fija los requisitos generales para detectar objetos y advertir al operador. Está redactada en torno a la función y no a un sensor concreto, y los sistemas basados en cámara están entre los que se construyen para cumplirla. Una cámara de detección de peatones en una carretilla elevadora, una cámara de visión trasera en un camión de acarreo y el conjunto de cámaras de una máquina operada a distancia comparten una misma necesidad: luz suficiente sobre la escena para formar una imagen útil, todas las horas que la máquina trabaja.
Las luces de trabajo blancas cubren esa necesidad con un coste. Iluminan toda la obra, deslumbran a cualquiera que esté frente a la máquina y se apuntan al campo de visión del operador, no al de la cámara. Un emisor infrarrojo pone la luz exactamente donde mira la cámara, en una longitud de onda que el sensor aprovecha y que una persona apenas percibe. Por eso la iluminación infrarroja es habitual en las cámaras de seguridad fijas, y por eso empieza a acompañar a la cámara hasta la máquina.
La misma consulta que motivó este artículo llegó con un plano de especificación completo. Indicaba tensión, dimensiones, montaje y conector. Lo que no podía indicar, porque la cifra no existe, eran los lúmenes.
Una luz que la cifra de lúmenes no puede describir
El flujo luminoso, la magnitud que hay detrás de cada cifra de lúmenes, se define ponderando la potencia radiante de la luz contra la sensibilidad espectral del ojo humano. Esa función de ponderación, conocida como V(λ), está recogida en ISO/CIE 23539, el sistema CIE de fotometría física, y la CIE publica sus valores de 360 nm a 830 nm. Más allá de 830 nm la tabla publicada simplemente termina, y cualquier radiación en esa zona no aporta nada a la cifra de lúmenes.
Las dos longitudes de onda habituales de iluminación infrarroja quedan más allá de ese límite. Un emisor de 850 nm o de 940 nm puede radiar varios vatios de potencia óptica y seguir teniendo un flujo luminoso de cero, porque el ojo para el que se define el lumen no responde a esas longitudes de onda. La cifra es cero por definición.
Esto cambia lo que tiene que decir una ficha técnica. Todo el vocabulario de comparación de luz blanca, tratado en nuestra entrada del glosario sobre lúmenes, lux y candelas, tiene un gemelo radiométrico que describe la misma geometría sin el ojo de por medio.
| Lo que quiere saber | Luz blanca (fotométrica) | Luz infrarroja (radiométrica) |
|---|---|---|
| Luz total que sale de la luminaria | Flujo luminoso, lúmenes (lm) | Flujo radiante, vatios (W) o milivatios (mW) |
| Luz en una dirección | Intensidad luminosa, candelas (cd) | Intensidad radiante, vatios por estereorradián (W/sr) |
| Luz que llega a la escena | Iluminancia, lux (lx) | Irradiancia, vatios por metro cuadrado (W/m²) o mW/cm² |
| Dónde está la energía | Temperatura de color, kelvin (K) | Longitud de onda pico y ancho espectral a media altura, nanómetros (nm) |
| Anchura del haz | Ángulo del haz, grados | Ángulo del haz, grados (sin cambios) |
La cifra que decide si la cámara obtiene una imagen útil es la irradiancia a la distancia de trabajo, exactamente igual que la iluminancia sobre la superficie de trabajo es la cifra que decide para una persona. Nuestro artículo sobre por qué 3,000 lúmenes no son una especificación plantea ese argumento para la luz blanca. Para el infrarrojo, la cifra de lúmenes no es simplemente poco útil. Es inexistente.
Un proveedor que cotiza una luz infrarroja en lúmenes o bien ha convertido a partir de vatios eléctricos, lo que no dice nada de la salida óptica, o bien está cotizando la tenue cola visible de un emisor de 850 nm. Ninguna de esas dos cifras describe lo que llega a la cámara.
850 nm o 940 nm: alcance frente a resplandor
La elección entre las dos longitudes de onda estándar es un intercambio entre hasta dónde puede ver la cámara y si alguien puede ver la luz.
Axis Communications, que integra iluminación infrarroja en sus propias cámaras, expone ese intercambio con claridad en su libro blanco publicado sobre el infrarrojo en videovigilancia: los emisores de 850 nm producen un resplandor rojo tenue visible en la fuente, mientras que los de 940 nm no, pero el sensor de imagen es menos sensible a 940 nm, así que una luz de 850 nm de la misma potencia llega más lejos. Axis eligió 850 nm para sus propios productos por ese motivo.
| 850 nm | 940 nm | |
|---|---|---|
| Visible para una persona | Resplandor rojo tenue en el emisor al mirarlo de frente; el haz en sí no se ve | Sin resplandor visible |
| Sensibilidad del sensor de imagen | Mayor | Menor, así que hace falta más potencia de emisor para el mismo alcance |
| Alcance con la misma potencia de emisor | Mayor | Menor |
| Motivo habitual para elegirla | Alcance de detección, menos potencia para una distancia dada | El resplandor en sí no debe verse |
| En una máquina de noche | El resplandor sirve además de indicador de "encendido" para el operador | La luz no da ninguna señal de que funciona |
En una máquina, el resplandor de 850 nm suele ser una ventaja más que un problema. Es la única forma de que un operador que camina alrededor de la máquina sepa que el emisor está encendido, y no cuesta nada en alcance. Elija 940 nm cuando la aplicación exija de verdad que la fuente no muestre luz alguna, y cuando lo haga, cuente con más potencia de emisor o con menos alcance de detección.
Revise el filtro de corte IR antes de comprar cualquier luz
El error más caro de esta categoría es comprar una luz infrarroja para una cámara que no puede ver la luz infrarroja. Es frecuente, y es invisible en la ficha técnica.
Los sensores de imagen a color son sensibles hasta bien entrado el infrarrojo cercano. Esa sensibilidad arruina el color de día, así que casi todas las cámaras a color llevan un filtro de corte IR delante del sensor. En una cámara de filtro fijo, el filtro permanece en su sitio en todo momento, y la luz de 850 nm se bloquea antes de llegar al sensor. En una cámara día/noche, el filtro se retira mecánicamente cuando la luz cae por debajo de un umbral, y el sensor pasa entonces a usar la luz infrarroja. Axis describe este comportamiento de conmutación en el mismo libro blanco. Las cámaras monocromas que se usan en visión artificial a menudo no llevan filtro alguno.
La consecuencia es que la cámara, y no la luz, decide si la iluminación infrarroja funciona. Tres preguntas lo resuelven:
¿Es la cámara de tipo día/noche con filtro de corte IR retirable, o una cámara a color de filtro fijo? La hoja de datos del fabricante lo dirá. Si no lo dice, pregunte.
¿A qué nivel de luz conmuta, y puede forzarse? Algunos sistemas permiten fijar el modo nocturno manualmente, algo que importa en una máquina que se mueve entre zonas iluminadas y sin iluminar.
¿El software de detección trabaja sobre el mismo flujo de imagen? Un sistema de detección que usa un sensor distinto del de la cámara de visión del operador puede necesitar su propia iluminación.
Hay también una comprobación de cinco segundos que no necesita ninguna hoja de datos. La mayoría de los mandos a distancia infrarrojos usan un emisor de infrarrojo cercano. Apunte uno hacia la cámara a oscuras y pulse un botón. Si la imagen de la cámara muestra el emisor parpadeando, el sensor está recibiendo luz de infrarrojo cercano a través del filtro que tenga delante. Si la imagen no muestra nada, una luz infrarroja tampoco mostrará nada.
La luz invisible también parpadea
Un LED infrarrojo alimentado por modulación por ancho de pulso se enciende y se apaga muchas veces por segundo, y una cámara que muestrea la escena ve esa conmutación como bandas o como fotogramas más oscuros que los vecinos. Ninguna persona ve el parpadeo, porque ninguna persona ve la luz, y precisamente por eso queda sin diagnosticar.
Los sistemas de cámaras de automoción ya han tenido que normalizar esto. IEEE 2020-2024, la norma IEEE de calidad de imagen de sistemas de automoción, incluye el parpadeo de los LED entre los atributos de calidad de imagen para los que especifica métodos de medida. Un algoritmo de detección que trabaja sobre un flujo de imagen con parpadeo dispone de menos información útil en unos fotogramas que en otros, y los fotogramas que pierde no son los que una persona notaría.
Para una luz infrarroja en una máquina, las preguntas prácticas son si el driver es de corriente constante en lugar de pulsado y, si es pulsado para regular la intensidad, a qué frecuencia. Pida el tipo de driver por escrito. La misma electrónica del driver está además junto al cableado de la cámara, que es lo más parecido a una víctima si el driver es ruidoso, y esa es una cuestión de CISPR 25 que ya hemos tratado desde el lado de la radio en por qué las luminarias con E-Mark siguen interfiriendo con la radio y el GPS. La cámara es el siguiente receptor de esa lista.
La luz invisible necesita su propia línea de seguridad
La defensa normal del ojo frente a una luz intensa es apartar la mirada, parpadear y dejar que la pupila se cierre. Todas esas reacciones dependen de ver la luz. La luz infrarroja no desencadena ninguna de ellas.
IEC 62471, la norma de seguridad fotobiológica de lámparas y sistemas de lámparas, cubre la radiación óptica de 200 nm a 3,000 nm, lo que incluye las dos longitudes de onda de iluminación infrarroja, y evalúa los riesgos infrarrojos para la córnea, el cristalino y la retina por separado de los riesgos de la luz visible. Los productos se clasifican en grupos de riesgo desde RG0, exento, hasta RG3, riesgo alto. Una luz infrarroja no queda exenta de esa clasificación por ser invisible. Al contrario: la ausencia de cualquier aviso para la persona que la mira es la razón de que exista la clasificación.
Pida al proveedor el grupo de riesgo según IEC 62471 y la distancia a la que se evaluó. No reproducimos aquí los límites de exposición, porque un límite copiado fuera de contexto es la forma en que una tabla de seguridad se convierte en un peligro por sí misma. Un grupo de riesgo en una hoja de datos, con una distancia de ensayo, es la cifra que hay que comparar.
De la invisibilidad se derivan dos puntos prácticos. Primero, un emisor infrarrojo debe montarse y apuntarse usando la propia imagen de la cámara, porque nadie puede ver hacia dónde va el haz. Segundo, una luz que no da ninguna señal visible de funcionamiento necesita alguna otra indicación de que está encendida, ya sea el resplandor de 850 nm, un LED de estado o una señal de fallo al controlador de la máquina.
Qué incluir en la consulta
Un proveedor solo puede especificar una luz infrarroja en función de la cámara a la que sirve. La consulta que obtiene una respuesta útil lleva primero los datos de la cámara y después los de la luz.
| Dato | Por qué importa |
|---|---|
| Marca y modelo de la cámara, y si su filtro de corte IR es fijo o retirable | Decide si alguna luz infrarroja funcionará |
| Distancia a la que debe funcionar la detección, y el campo de visión | Fija la irradiancia y el ángulo del haz necesarios |
| Longitud de onda preferida, 850 nm o 940 nm, o "sin preferencia" | Alcance frente a resplandor, y el presupuesto de potencia que se deriva |
| Sistema eléctrico de la máquina, 12 V o 24 V, y la alimentación disponible en el punto de montaje | Diseño del driver; las luces selladas para estas máquinas suelen estar especificadas para un rango de 9–32 V CC |
| Posición de montaje y entorno: lavado a presión, vibración, temperatura | Los mismos requisitos de sellado y vibración que las luces de trabajo blancas de la misma máquina |
| Tipo de driver requerido, de corriente constante o pulsado, y cualquier límite de parpadeo del fabricante de la cámara | Calidad de imagen para el algoritmo de detección |
| Grupo de riesgo según IEC 62471 exigido por la instalación o por el OEM de la máquina | Seguridad fotobiológica de una fuente invisible |
Las luces blancas de la misma máquina se especifican en los mismos términos de sellado y vibración, y la gama de luces de trabajo LED de alta resistencia muestra cómo se ven esas cifras en una hoja de datos. La gama de luces de seguridad para carretillas elevadoras es donde la detección de peatones basada en cámara se topa antes con una cuestión de iluminación.
Preguntas frecuentes
¿Puede una cámara ver la luz infrarroja de 850 nm?
Solo si nada la bloquea. Un sensor de imagen es sensible a 850 nm, pero una cámara a color con filtro de corte IR fijo bloquea esa luz antes de que llegue al sensor. Una cámara día/noche retira el filtro con poca luz y entonces ve bien los 850 nm. Compruebe el tipo de cámara antes de comprar cualquier luz infrarroja.
¿Qué es mejor para la cámara de una máquina, 850 nm o 940 nm?
850 nm, en la mayoría de los casos. Los sensores de imagen son más sensibles a esa longitud de onda, así que da más alcance con la misma potencia de emisor, y su resplandor rojo tenue en la fuente permite a las personas saber que la luz está encendida. Elija 940 nm solo cuando la fuente no deba mostrar luz visible alguna, y cuente con pagarlo en potencia de emisor o en alcance.
¿Las luces infrarrojas tienen una cifra de lúmenes?
No. Los lúmenes se definen contra la curva de respuesta del ojo humano, y las longitudes de onda infrarrojas quedan fuera de ella, así que el flujo luminoso de una luz infrarroja es cero por definición. Compare las luces infrarrojas por flujo radiante en vatios y por irradiancia a la distancia de trabajo.
¿Es seguro mirar las luces LED infrarrojas?
No automáticamente. Las luces infrarrojas se clasifican según IEC 62471 en los mismos grupos de riesgo que las luces visibles, y la reacción habitual del ojo ante una fuente intensa, apartar la mirada y cerrar la pupila, no se produce con una luz que no puede ver. Pida al proveedor el grupo de riesgo y la distancia a la que se evaluó.
Empiece por la cámara
La decisión que este artículo resuelve es qué pedir. Confirme que la cámara ve el infrarrojo de noche, decida entre 850 nm y 940 nm según alcance frente a resplandor, y especifique la luz por irradiancia a la distancia de trabajo, tipo de driver y grupo de riesgo según IEC 62471, no por lúmenes.
Los emisores infrarrojos para cámaras de máquinas son una línea de producto que estamos evaluando, no una que figure hoy en nuestro catálogo. Si opera cámaras en máquinas de noche, indíquenos la cámara y la distancia que debe cubrir, y le diremos qué tendría que ser un emisor sellado para esa máquina. Mientras tanto, las luces blancas de la misma máquina están especificadas en la gama de luces de trabajo LED de alta resistencia, y el argumento que dio origen a este artículo está planteado para la luz blanca en si bastan 3,000 lúmenes en un faro de trabajo.
---
