Illuminazione Machine Vision per l'ispezione visiva automatizzata
L'ispezione visiva automatizzata dipende da più elementi oltre alla Telecamera e al software di elaborazione delle immagini. L'illuminazione determina quali difetti, bordi, marcature e variazioni superficiali sono visibili nell'immagine acquisita.
La giusta illuminazione per visione artificiale crea un contrasto controllato tra l'elemento sottoposto a ispezione e l'ambiente circostante. A seconda dell'applicazione, ciò può significare modificare l'angolo di illuminazione, selezionare una geometria di illuminazione diversa o utilizzare una lunghezza d'onda specifica, ad esempio bianca, blu o infrarossa.
Migliorare il contrasto con la giusta configurazione di illuminazione è spesso più affidabile che tentare in seguito di recuperare un elemento poco visibile mediante l'elaborazione delle immagini.
Questa guida spiega come selezionare l'illuminazione per l'ispezione visiva automatizzata, incluso il rilevamento di difetti superficiali, l'ispezione dei componenti, l'ispezione di elementi stampati e la misurazione dimensionale.
Perché l'illuminazione è importante nell'ispezione visiva automatizzata?
L'illuminazione è uno dei principali fattori che determinano se un sistema di ispezione visiva automatizzato sia in grado di rilevare una caratteristica in modo coerente.
Una Telecamera può analizzare solo le informazioni presenti nell'immagine. Se un graffio si confonde con la superficie circostante, un carattere stampato è privo di contrasto o un componente riflettente produce forti riflessi, la sola elaborazione delle immagini potrebbe non risolvere il problema.
L'illuminazione per Machine vision viene utilizzata per controllare il modo in cui l'oggetto appare alla Telecamera. A seconda della configurazione, lo stesso componente può apparire molto diverso in diverse condizioni di illuminazione.
L'illuminazione corretta può:
- aumentare il contrasto tra un difetto e il materiale circostante;
- evidenziare graffi, bordi o irregolarità superficiali;
- ridurre i riflessi indesiderati;
- creare un'illuminazione più uniforme;
- separare le caratteristiche stampate dallo sfondo;
- migliorare la coerenza tra le immagini acquisite.
L'obiettivo non è sempre produrre l'immagine dall'aspetto più naturale. L'obiettivo è rendere la caratteristica da ispezionare il più chiara e ripetibile possibile.
Cos'altro si dovrebbe considerare nella scelta dell'illuminazione per Machine Vision?
La scelta del giusto tipo di illuminazione è solo una parte della configurazione di ispezione. Il contrasto, la sensibilità della telecamera, la distanza di lavoro e l'installazione fisica influenzano anch'essi la qualità finale dell'immagine.
I fattori chiave da considerare includono:
- Contrasto: la caratteristica ispezionata deve essere chiaramente distinta dal materiale circostante o dallo sfondo.
- Sensibilità della telecamera: il sensore della telecamera deve avere una risposta sufficiente alla lunghezza d'onda selezionata.
- Distanza di lavoro e angolo del fascio: determinano la porzione dell'area di ispezione coperta e la concentrazione della luce.
- Posizione di montaggio e spazio disponibile: la disposizione meccanica influisce sulle geometrie di illuminazione praticabili.
Questi fattori devono essere valutati congiuntamente, anziché considerare l'illuminazione come un componente isolato.
Quali difetti può rilevare l'ispezione visiva automatizzata?
L'ispezione visiva automatizzata può essere utilizzata per identificare differenze visibili tra una condizione prevista del prodotto e l'immagine acquisita da una telecamera per visione artificiale.
Le attività di ispezione tipiche includono:
- graffi e danni superficiali;
- ammaccature e deformazioni;
- contaminazione;
- componenti mancanti;
- errori di assemblaggio;
- presenza o assenza del prodotto;
- caratteri e marcature stampati;
- bordi e caratteristiche dimensionali;
- posizionamento errato;
- irregolarità superficiali.
Il metodo di illuminazione corretto dipende da ciò che deve diventare visibile.
Una superficie piana riflettente, ad esempio, può richiedere una configurazione di illuminazione molto diversa rispetto a un oggetto più grande ispezionato su un ampio campo visivo.
In che modo l'illuminazione per Machine Vision migliora il rilevamento dei difetti superficiali
L'illuminazione machine vision migliora il rilevamento dei difetti superficiali creando una chiara differenza nell'immagine tra la superficie normale e il difetto ispezionato.
Graffi, ammaccature e variazioni di texture riflettono la luce in modo diverso rispetto a una superficie non danneggiata. Modificando l'angolo di illuminazione, queste caratteristiche possono quindi essere più facili da rilevare.
Per l'ispezione generale delle superfici, uno spot light direzionale rappresenta un punto di partenza flessibile.
Il LED spot industriale bianco VA-SL-90x80-W è adatto per applicazioni quali l'ispezione di difetti superficiali, l'ispezione di caratteri stampati, l'ispezione di componenti PCB e il riconoscimento di oggetti.
Le ottiche intercambiabili da 30°, 60° e 90° consentono di adattare il fascio a diverse distanze di lavoro e campi visivi.
Visualizza VA-SL-90x80-W
Regolazione dell'angolo di illuminazione per superfici riflettenti
Gli oggetti riflettenti richiedono un posizionamento più accurato perché i riflessi diretti possono saturare parti dell'immagine e nascondere la caratteristica da ispezionare.
In questi casi, l'angolo di illuminazione può essere adeguato in modo che i riflessi indesiderati vengano diretti lontano dalla Telecamera.
Per questo motivo, l'illuminazione dovrebbe sempre essere valutata utilizzando il materiale effettivo, quando possibile.
Quale colore della luce è più adatto per l'ispezione Machine Vision?
Il miglior colore della luce per l'ispezione di machine vision dipende dal materiale, dalla superficie, dalla sensibilità della Telecamera e dalla caratteristica da rilevare.
La luce bianca è un punto di partenza pratico per molte attività di ispezione, ma una lunghezza d'onda specifica può talvolta creare un contrasto maggiore.
Illuminazione bianca per l'ispezione visiva generale
L'illuminazione bianca per visione artificiale è adatta quando il contrasto visibile fornisce già una separazione sufficiente tra la caratteristica e l'area circostante.
Le applicazioni tipiche includono:
- ispezione generale delle superfici;
- presenza dei componenti;
- verifica dell'assemblaggio;
- ispezione delle caratteristiche stampate;
- riconoscimento degli oggetti.
Lo spot light bianco VA-SL offre un'opzione flessibile quando l'angolo del fascio e la distanza di lavoro devono essere adattati all'applicazione.
Illuminazione blu per un maggiore contrasto
L'illuminazione blu può essere utile quando lunghezze d'onda visibili più corte creano una migliore separazione tra determinati materiali o caratteristiche superficiali.
Il LED spot blu VA-SL-90x80-B470 offre un'opzione dedicata a luce blu nello stesso formato di illuminazione spot.
La domanda importante non è semplicemente di quale colore sia l'oggetto. La lunghezza d'onda selezionata dovrebbe creare un contrasto maggiore attorno alla caratteristica ispezionata.
Visualizza VA-SL-90x80-B470
Illuminazione a infrarossi per attività di ispezione difficili
L'illuminazione a infrarossi può essere utile quando la luce visibile non crea una separazione sufficiente tra materiali o caratteristiche.
Il spot light infrarosso VA-SL offre un'opzione per applicazioni in cui è preferibile l'illuminazione IR.
La Telecamera e l'obiettivo devono supportare anche la lunghezza d'onda selezionata, pertanto illuminazione, sensibilità del sensore e ottica devono essere valutate insieme.
Visualizza Spot Light IR VA-SL
Come scegliere la migliore lunghezza d'onda per il rilevamento dei difetti?
La migliore lunghezza d'onda per il rilevamento dei difetti viene determinata testando l'oggetto reale e confrontando come appare la caratteristica di ispezione sotto illuminazioni diverse.
Il comportamento del materiale non è sempre evidente solo dall'aspetto visibile. Una lunghezza d'onda che produce solo un contrasto limitato all'occhio umano può creare una differenza molto più chiara nell'immagine della Telecamera.
La selezione della lunghezza d'onda deve considerare anche la sensibilità spettrale del sensore della Telecamera. Una lunghezza d'onda può creare un forte contrasto del materiale, ma se la Telecamera ha una sensibilità limitata in tale gamma, l'immagine risultante può comunque essere debole o rumorosa.
Per i test di fattibilità, la VA-SL-90x80-MW Multi Wave Spot Light consente di valutare diverse lunghezze d'onda utilizzando un'unica luce di prova.
A seconda della versione, le lunghezze d'onda sono disponibili nelle gamme UV, visibile, NIR e SWIR.
Un pratico processo di test delle lunghezze d'onda:
Lo scopo è identificare quale lunghezza d'onda crea la separazione più affidabile prima di selezionare l'illuminazione di produzione.
Visualizza VA-SL-90x80-MW
Illuminazione multi-lunghezza d'onda per test di fattibilità nelle gamme UV, visibile, NIR e SWIR.
Quando utilizzare l'illuminazione Annello per l'ispezione Machine Vision?
L'illuminazione ad annello è utile quando l'ispezione richiede un'illuminazione attorno alla direzione di visione della Telecamera.
Poiché i LED sono disposti attorno all'asse di imaging, una luce ad annello può fornire un'illuminazione più uniforme sui componenti compatti.
La luce ad annello diffusa VA-RLVA-110-70-W utilizza illuminazione bianca con diffusione ed è disponibile con polarizzatore.
Le applicazioni tipiche includono:
- ispezione di piccoli componenti;
- ispezione di caratteristiche stampate;
- ispezione delle superfici;
- posizionamento e riconoscimento;
- applicazioni in cui sono indesiderabili forti ombre unilaterali.
Per le superfici riflettenti, è comunque necessario considerare l'angolo di montaggio e il comportamento della riflessione.
Quando utilizzare l'illuminazione Coaxial per l'ispezione delle superfici?
L'illuminazione Coaxial è utile per l'ispezione di superfici piane e caratteristiche in cui l'illuminazione deve seguire la direzione ottica della Telecamera.
Invece di illuminare l'oggetto lateralmente, l'illuminazione coaxial introduce luce lungo l'asse di imaging.
Il LED spot coaxial VA-SLC-8MM-W-24V-HP è progettato per l'uso con obiettivi telecentrici con un ingresso coaxial da 8 mm.
Le applicazioni tipiche includono:
- ispezione delle superfici;
- riconoscimento delle caratteristiche;
- misurazione dimensionale;
- ispezione di componenti piani;
- sistemi di imaging telecentrici.
Ciò rende l'illuminazione coaxial particolarmente rilevante quando la misurazione e l'ispezione vengono eseguite nella stessa configurazione di imaging.
Quando utilizzare l'illuminazione a barra per l'ispezione automatizzata?
L'illuminazione a barra è utile quando l'area di ispezione è troppo ampia per una luce spot compatta o una luce ad anello.
Le lunghe bar light possono fornire un'illuminazione controllata su trasportatori, oggetti di grandi dimensioni e campi visivi di machine vision più ampi.
La serie di bar light industriali VA-BLL ad alta luminosità è disponibile nelle lunghezze di 500, 1000, 1500, 2000 e 2500 mm.
Le applicazioni tipiche includono:
- ispezione dei trasportatori;
- ispezione di pacchi e logistica;
- tunnel per la lettura di codici a barre;
- rilevamento di oggetti;
- pick-and-place robotizzato;
- ispezione di grandi superfici.
L'ispezione di grandi aree comporta ulteriori considerazioni sull'illuminazione, pertanto questo argomento può essere trattato separatamente in una guida dedicata all'illuminazione per visione artificiale per l'ispezione di trasportatori e grandi aree.
Illuminazione Spot vs Annello vs Coaxial vs Bar
La corretta geometria dell'illuminazione per visione artificiale dipende dall'oggetto, dal campo visivo e dalla caratteristica da rilevare.
| Requisito di ispezione | Approccio di illuminazione |
|---|---|
| Ispezione generale delle superfici | Luce spot |
| Maggiore distanza di lavoro | Luce spot |
| Componenti piccoli | Luce ad annello |
| Ombre direzionali ridotte | Luce ad annello diffusa |
| Ispezione di superfici piane | Luce Coaxial |
| Misurazione telecentrica | Luce Coaxial |
| Ampia area di ispezione | Bar light |
| Ispezione su trasportatore | Bar light |
| Test della lunghezza d'onda | Spot multi-lunghezza d'onda |
Questa tabella deve essere utilizzata come punto di partenza. La forma della superficie, la riflettività, la distanza di lavoro e la posizione della Telecamera possono influire sulla configurazione ottimale.
Illuminazione Machine Vision bianca vs blu vs infrarossa
La selezione della lunghezza d'onda aggiunge un ulteriore livello di controllo a un sistema di ispezione automatizzato.
| Lunghezza d'onda | Ruolo tipico |
|---|---|
| Bianco | Ispezione visibile per uso generale |
| Blu | Aumento del contrasto per caratteristiche visibili selezionate |
| Infrarosso | Creazione di contrasto oltre l'aspetto visibile normale |
| Multi-lunghezza d'onda | Confronto di diverse lunghezze d'onda durante lo sviluppo |
| UV / NIR / SWIR | Test specializzati in cui la risposta del materiale richiede un'altra gamma spettrale |
La lunghezza d'onda selezionata dovrebbe basarsi sull'immagine risultante della Telecamera piuttosto che sul solo colore dell'oggetto.
Come scegliere l'illuminazione Machine Vision per l'ispezione visiva automatizzata
La scelta dell'illuminazione per visione artificiale per l'ispezione visiva automatizzata inizia dal requisito di ispezione e procede a ritroso verso la geometria e la lunghezza d'onda dell'illuminazione.
1. Definire cosa deve essere rilevato
Definire con precisione l'obiettivo dell'ispezione.
Invece di definire semplicemente l'attività come “ispezionare il componente”, determinare se il sistema deve rilevare un graffio, una parte mancante, un errore di stampa, un bordo, una caratteristica dimensionale o una variazione della superficie.
2. Valutare il materiale e la superficie
Determinare se l'oggetto è opaco, riflettente, strutturato, piatto, curvo o realizzato con più materiali.
Il comportamento della superficie influisce notevolmente sulla direzione dell'illuminazione necessaria.
3. Determinare il campo visivo
L'area illuminata deve corrispondere all'area acquisita dalla Telecamera.
Le aree di ispezione compatte possono essere adatte all'illuminazione ad annello o coaxial, mentre le aree più grandi possono richiedere un'illuminazione spot o a barra.
4. Scegliere la geometria dell'illuminazione
Utilizzare il requisito di ispezione come punto di partenza:
- Spot → illuminazione direzionale flessibile
- Annello → illuminazione più uniforme attorno alla Telecamera
- Coaxial → superfici piane e imaging di precisione
- Barra → illuminazione ampia o di grandi aree
5. Valutare la lunghezza d'onda
Iniziare con luce bianca, ove appropriato, e confrontare altre lunghezze d'onda se la caratteristica da ispezionare non produce un contrasto sufficiente.
I test a più lunghezze d'onda possono aiutare a identificare quale parte dello spettro offre la separazione più chiara.
6. Verificare la compatibilità di Telecamera e Obiettivo
Confermare che il sensore della Telecamera e l'Obiettivo siano in grado di acquisire efficacemente la lunghezza d'onda selezionata. La sensibilità del sensore e la trasmissione dell'Obiettivo possono variare significativamente tra lo spettro visibile, l'infrarosso e altri intervalli spettrali.
7. Testare la configurazione di Imaging completa
L'illuminazione deve essere testata insieme alla Telecamera, all'Obiettivo, alla distanza di lavoro e ai campioni effettivi previsti.
Testare sia campioni conformi sia difettosi aiuta a confermare se la configurazione fornisce una separazione sufficiente in condizioni realistiche.
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Possiamo aiutarvi a determinare quali geometria di illuminazione e lunghezza d'onda siano più adatte alla vostra applicazione.
Discutete la vostra applicazioneIlluminazione Machine Vision per l'ispezione automatizzata
L'illuminazione per visione artificiale deve essere selezionata in base alla caratteristica che deve diventare visibile nell'immagine.
I faretti forniscono un'illuminazione direzionale flessibile, le luci ad annello supportano ispezioni compatte, le luci coaxial sono utili per applicazioni su superfici piane e telecentriche, mentre le luci a barra estendono l'illuminazione su aree più ampie.
La selezione della lunghezza d'onda può migliorare ulteriormente il contrasto quando la luce bianca non è sufficiente.
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