Machine Vision-belysning til automatiseret visuel inspektion
Automatiseret visuel inspektion afhænger af mere end kameraet og billedbehandlingssoftwaren. Belysningen afgør, hvilke defekter, kanter, markeringer og overfladevariationer der er synlige i det optagne billede.
Den rette Machine Vision-belysning skaber kontrolleret kontrast mellem den funktion, der inspiceres, og dens omgivelser. Afhængigt af applikationen kan dette betyde, at belysningsvinklen ændres, at der vælges en anden belysningsgeometri, eller at der anvendes en specifik bølgelængde såsom hvid, blå eller infrarød.
Forbedring af kontrasten med den rette belysningsopsætning er ofte mere pålidelig end senere at forsøge at fremhæve en svag funktion gennem billedbehandling.
Denne vejledning forklarer, hvordan man vælger belysning til automatiseret visuel inspektion, herunder detektering af overfladefejl, komponentinspektion, inspektion af trykte funktioner og dimensionsmåling.
Hvorfor er belysning vigtig i automatiseret visuel inspektion?
Belysning er en af de vigtigste faktorer for, om et automatiseret visuelt inspektionssystem kan registrere en egenskab konsekvent.
Et kamera kan kun analysere de oplysninger, der er til stede i billedet. Hvis en ridse går i ét med den omgivende overflade, et trykt tegn mangler kontrast, eller en reflekterende komponent skaber kraftig blænding, kan billedbehandling alene muligvis ikke løse problemet.
Machine vision-belysning bruges til at styre, hvordan objektet fremstår for kameraet. Afhængigt af opsætningen kan den samme komponent se meget forskellig ud under forskellige belysningsforhold.
Den rette belysning kan:
- øge kontrasten mellem en defekt og det omgivende materiale;
- fremhæve ridser, kanter eller overfladeuregelmæssigheder;
- reducere uønskede refleksioner;
- skabe mere ensartet belysning;
- adskille trykte elementer fra baggrunden;
- forbedre konsistensen mellem optagne billeder.
Målet er ikke altid at producere det mest naturligt udseende billede. Målet er at gøre inspektionsfunktionen så tydelig og gentagelig som muligt.
Hvad bør du ellers overveje, når du vælger Machine Vision-belysning?
Valg af den rigtige belysningstype er kun én del af inspektionsopsætningen. Kontrast, kamerafølsomhed, arbejdsafstand og den fysiske installation påvirker også den endelige billedkvalitet.
Vigtige faktorer at overveje omfatter:
- Kontrast: den funktion, der inspiceres, skal være tydeligt adskilt fra det omgivende materiale eller baggrunden.
- Kamerafølsomhed: kamerasensoren skal have tilstrækkelig respons ved den valgte bølgelængde.
- Arbejdsafstand og strålevinkel: disse bestemmer, hvor stor en del af inspektionsområdet der dækkes, og hvor koncentreret lyset er.
- Monteringsposition og tilgængelig plads: den mekaniske udformning påvirker, hvilke belysningsgeometrier der er praktiske.
Disse faktorer bør vurderes samlet frem for at betragte lyset som en isoleret komponent.
Hvilke fejl kan automatiseret visuel inspektion opdage?
Automatiseret visuel inspektion kan bruges til at identificere synlige forskelle mellem en forventet produkttilstand og det billede, der er optaget af et Machine Vision-kamera.
Typiske inspektionsopgaver omfatter:
- ridser og overfladeskader;
- buler og deformation;
- forurening;
- manglende komponenter;
- montagefejl;
- produktets tilstedeværelse eller fravær;
- trykte tegn og mærkninger;
- kanter og dimensionelle egenskaber;
- forkert placering;
- uregelmæssigheder på overfladen.
Den korrekte belysningsmetode afhænger af, hvad der skal gøres synligt.
En flad, reflekterende overflade kan for eksempel kræve en meget anderledes belysningsopsætning end et større objekt, der inspiceres på tværs af et bredt synsfelt.
Hvordan forbedrer Machine Vision-belysning detektering af overfladefejl
Machine vision-belysning forbedrer detektering af overfladefejl ved at skabe en tydelig billedforskel mellem den normale overflade og den fejl, der inspiceres.
Ridser, buler og teksturvariationer reflekterer lyset anderledes end en ubeskadiget overflade. Ændring af belysningsvinklen kan derfor gøre disse egenskaber lettere at registrere.
Til generel overfladeinspektion er et retningsbestemt spotlys et fleksibelt udgangspunkt.
VA-SL-90x80-W hvid industriel LED-spot er velegnet til applikationer, herunder inspektion af overfladefejl, inspektion af trykte tegn, inspektion af PCB-komponenter og objektgenkendelse.
Dens udskiftelige 30°, 60° og 90° optik gør det muligt at tilpasse lysstrålen til forskellige arbejdsafstande og synsfelter.
Se VA-SL-90x80-W
Justering af lysvinklen for reflekterende overflader
Reflekterende objekter kræver mere omhyggelig positionering, fordi direkte refleksioner kan mætte dele af billedet og skjule inspektionsfunktionen.
I disse tilfælde kan belysningsvinklen justeres, så uønskede refleksioner ledes væk fra kameraet.
Derfor bør belysningen altid evalueres ved hjælp af det faktiske materiale, når det er muligt.
Hvilken lysfarve er bedst til Machine Vision-inspektion?
Den bedste lysfarve til machine vision-inspektion afhænger af materialet, overfladen, kameraets følsomhed og den detalje, der skal detekteres.
Hvidt lys er et praktisk udgangspunkt for mange inspektionsopgaver, men en specifik bølgelængde kan undertiden skabe stærkere kontrast.
Hvid belysning til generel visuel inspektion
Hvid Machine Vision-belysning er velegnet, når synlig kontrast allerede giver tilstrækkelig adskillelse mellem detaljen og det omkringliggende område.
Typiske applikationer omfatter:
- generel overfladeinspektion;
- tilstedeværelse af komponenter;
- verifikation af samling;
- inspektion af trykte detaljer;
- objektgenkendelse.
VA-SL hvidt spotlys er en fleksibel løsning, hvor strålevinkel og arbejdsafstand skal tilpasses applikationen.
Blå belysning for øget kontrast
Blå belysning kan være nyttig, når kortere synlige bølgelængder skaber bedre adskillelse mellem bestemte materialer eller overfladeegenskaber.
VA-SL-90x80-B470 blå LED-spot tilbyder en dedikeret mulighed for blåt lys i samme spotlysformat.
Det vigtige spørgsmål er ikke blot, hvilken farve objektet har. Den valgte bølgelængde bør skabe stærkere kontrast omkring den funktion, der inspiceres.
Se VA-SL-90x80-B470
Infrarød belysning til vanskelige inspektionsopgaver
Infrarød belysning kan være nyttig, når synligt lys ikke skaber tilstrækkelig adskillelse mellem materialer eller elementer.
Det VA-SL infrarøde spotlys er en mulighed til applikationer, hvor IR-belysning foretrækkes.
Kameraet og objektivet skal også understøtte den valgte bølgelængde, så belysning, sensorfølsomhed og optik bør evalueres samlet.
Se VA-SL IR Spotlys
Hvordan vælger du den bedste bølgelængde til defektdetektion?
Den bedste bølgelængde til defektdetektering bestemmes ved at teste det faktiske objekt og sammenligne, hvordan inspektionsfunktionen fremstår under forskellig belysning.
Materialeadfærd er ikke altid tydelig ud fra det synlige udseende alene. En bølgelængde, der kun giver begrænset kontrast for det menneskelige øje, kan skabe en langt tydeligere forskel i kamerabilledet.
Valg af bølgelængde bør også tage hensyn til kamerasensorens spektrale følsomhed. En bølgelængde kan skabe stærk materialekontrast, men hvis kameraet har begrænset følsomhed i det pågældende område, kan det resulterende billede stadig være svagt eller støjfyldt.
Til gennemførlighedstest gør VA-SL-90x80-MW Multi Wave Spotlys det muligt at evaluere forskellige bølgelængder med ét testlys.
Afhængigt af versionen er bølgelængder tilgængelige på tværs af UV-, synlige, NIR- og SWIR-områder.
En praktisk proces til bølgelængdetest:
Formålet er at identificere, hvilken bølgelængde der skaber den mest pålidelige adskillelse, før produktionsbelysning vælges.
Se VA-SL-90x80-MW
Bølgelængdebelysning til gennemførlighedstest på tværs af UV-, synlige, NIR- og SWIR-områder.
Hvornår bør du bruge Ring-belysning til Machine Vision-inspektion?
Ring-belysning er nyttig, når inspektionen kræver belysning omkring kameraets synsretning.
Da LED'erne er arrangeret omkring billedbehandlingsaksen, kan en ringlampe give mere ensartet belysning på tværs af kompakte komponenter.
Den VA-RLVA-110-70-W diffuserede ringlampe anvender hvid belysning med diffusion og fås med polarisator.
Typiske applikationer omfatter:
- inspektion af små komponenter;
- inspektion af trykte elementer;
- overfladeinspektion;
- positionering og genkendelse;
- applikationer, hvor kraftige ensidige skygger er uønskede.
For reflekterende overflader skal monteringsvinklen og refleksionsadfærden stadig tages i betragtning.
Hvornår bør du bruge koaksial belysning til overfladeinspektion?
Koaksial belysning er nyttig til inspektion af flade overflader og detaljer, hvor belysningen skal følge kameraets optiske retning.
I stedet for at belyse objektet fra siden tilfører koaksial belysning lys langs billedbehandlingsaksen.
Den VA-SLC-8MM-W-24V-HP koaksiale LED-spot er designet til brug med telecentriske objektiver med en 8 mm koaksial indgang.
Typiske applikationer omfatter:
- overfladeinspektion;
- detektering af detaljer;
- dimensionsmåling;
- inspektion af flade komponenter;
- telecentriske billedbehandlingssystemer.
Dette gør koaksial belysning særligt relevant, hvor måling og inspektion udføres i samme billedbehandlingsopsætning.
Hvornår bør du bruge barlys til automatiseret inspektion?
Barlys er nyttig, når inspektionsområdet er for stort til en kompakt spot- eller ringbelysning.
Lange barlys kan levere kontrolleret belysning på tværs af transportbånd, større objekter og bredere machine vision-synsfelter.
VA-BLL-serien af industrielle barlys med høj lysstyrke fås i længder på 500, 1000, 1500, 2000 og 2500 mm.
Typiske applikationer omfatter:
- inspektion af transportbånd;
- pakke- og logistikinspektion;
- tunneler til stregkodelæsning;
- objektdetektion;
- robotbaseret pick-and-place;
- inspektion af store overflader.
Inspektion af store områder indebærer yderligere overvejelser vedrørende belysning, så dette emne kan behandles separat i en dedikeret vejledning til Machine Vision-belysning til transportbånd og inspektion af store områder.
Spot vs Ring vs Koaksial vs Bar-belysning
Den korrekte belysningsgeometri til machine vision afhænger af objektet, synsfeltet og den detalje, der skal detekteres.
| Inspektionskrav | Belysningstilgang |
|---|---|
| Generel overfladeinspektion | Spotlys |
| Større arbejdsafstand | Spotlys |
| Små komponenter | Ringlys |
| Reducerede retningsbestemte skygger | Diffust ringlys |
| Inspektion af flade overflader | Koaksialt lys |
| Telecentrisk måling | Koaksialt lys |
| Stort inspektionsområde | Barlys |
| Transportbåndsinspektion | Barlys |
| Bølgelængdetest | Spotlys med flere bølgelængder |
Denne tabel bør bruges som et udgangspunkt. Overfladeform, reflektivitet, arbejdsafstand og kameraposition kan alle påvirke den optimale opsætning.
Hvid vs blå vs infrarød Machine Vision-belysning
Valg af bølgelængde tilføjer endnu et niveau af kontrol til et automatiseret inspektionssystem.
| Bølgelængde | Typisk funktion |
|---|---|
| Hvid | Synlig inspektion til generelle formål |
| Blå | Øger kontrasten for udvalgte synlige detaljer |
| Infrarød | Skaber kontrast ud over det normale synlige udseende |
| Flere bølgelængder | Sammenligning af forskellige bølgelængder under udvikling |
| UV / NIR / SWIR | Specialiseret test, hvor materialerespons kræver et andet spektralområde |
Den valgte bølgelængde bør baseres på det resulterende kamerabillede frem for alene på objektets farve.
Sådan vælger du Machine Vision-belysning til automatiseret visuel inspektion
Valg af Machine Vision-belysning til automatiseret visuel inspektion starter med inspektionskravet og arbejder baglæns mod belysningsgeometrien og bølgelængden.
1. Definér, hvad der skal detekteres
Vær specifik omkring inspektionsmålet.
I stedet for blot at definere opgaven som “inspicer komponenten” skal det fastslås, om systemet skal detektere en ridse, en manglende del, en trykfejl, en kant, et dimensionelt element eller en overfladevariation.
2. Vurder materialet og overfladen
Fastslå, om objektet er mat, reflekterende, tekstureret, fladt, buet eller fremstillet af flere materialer.
Overfladens egenskaber påvirker i høj grad den nødvendige belysningsretning.
3. Bestem synsfeltet
Det belyste område skal svare til det område, der optages af kameraet.
Kompakte inspektionsområder kan være egnede til ring- eller koaksial belysning, mens større områder kan kræve spot- eller bjælkebelysning.
4. Vælg belysningsgeometrien
Brug inspektionskravet som udgangspunkt:
- Spot → fleksibel retningsbestemt belysning
- Ring → mere jævn belysning omkring kameraet
- Koaksial → flade overflader og præcisionsbilledbehandling
- Bjælke → bred eller storfladet belysning
5. Vurder bølgelængden
Start med hvidt lys, hvor det er relevant, og sammenlign andre bølgelængder, hvis inspektionsfunktionen ikke giver tilstrækkelig kontrast.
Test med flere bølgelængder kan hjælpe med at identificere, hvilken del af spektret der giver den tydeligste adskillelse.
6. Kontrollér kompatibilitet mellem kamera og objektiv
Bekræft, at kamerasensoren og objektivet effektivt kan optage den valgte bølgelængde. Sensorfølsomhed og objektivtransmission kan variere betydeligt mellem synlige, infrarøde og andre spektralområder.
7. Test den komplette billedbehandlingsopsætning
Belysningen bør testes sammen med det påtænkte kamera, objektiv, arbejdsafstand og faktiske prøver.
Test af både acceptable og defekte prøver hjælper med at bekræfte, om opsætningen giver tilstrækkelig adskillelse under realistiske forhold.
Har du brug for hjælp til at vælge den rette Machine Vision-belysning?
Del dine inspektionskrav med vores team, herunder objektet, defekten eller funktionen, synsfelt og arbejdsafstand.
Vi kan hjælpe med at fastslå, hvilken belysningsgeometri og bølgelængde der er mest velegnet til din applikation.
Drøft din applikationMachine Vision-belysning til automatiseret inspektion
Machine Vision-belysning bør vælges i henhold til den egenskab, der skal gøres synlig i billedet.
Spotlys giver fleksibel retningsbestemt belysning, ringlys understøtter kompakte inspektioner, koaksial belysning er nyttig til applikationer med plane overflader og telecentriske applikationer, og barlys udvider belysningen over større områder.
Valg af bølgelængde kan yderligere forbedre kontrasten, hvor hvidt lys ikke er tilstrækkeligt.
Udforsk det komplette udvalg af Machine Vision-belysning til industriel billedbehandling og automatiserede inspektionsapplikationer.