Oświetlenie do widzenia maszynowego dla zautomatyzowanej inspekcji wizyjnej
Zautomatyzowana inspekcja wizyjna zależy nie tylko od kamery i oprogramowania do przetwarzania obrazu. Oświetlenie określa, które wady, krawędzie, oznaczenia i różnice powierzchni są widoczne na zarejestrowanym obrazie.
Odpowiednie oświetlenie do systemów wizyjnych zapewnia kontrolowany kontrast między kontrolowaną cechą a jej otoczeniem. W zależności od zastosowania może to oznaczać zmianę kąta oświetlenia, wybór innej geometrii oświetlenia lub zastosowanie określonej długości fali, takiej jak biała, niebieska lub podczerwona.
Poprawa kontrastu dzięki odpowiedniej konfiguracji oświetlenia jest często bardziej niezawodna niż późniejsze próby odzyskania słabo widocznej cechy za pomocą przetwarzania obrazu.
Ten przewodnik wyjaśnia, jak dobrać oświetlenie do zautomatyzowanej inspekcji wizyjnej, w tym do wykrywania wad powierzchni, kontroli komponentów, kontroli nadrukowanych cech oraz pomiarów wymiarowych.
Dlaczego oświetlenie jest ważne w zautomatyzowanej inspekcji wizyjnej?
Oświetlenie jest jednym z głównych czynników decydujących o tym, czy zautomatyzowany system kontroli wizyjnej może konsekwentnie wykrywać cechę.
Kamera może analizować wyłącznie informacje obecne na obrazie. Jeśli rysa zlewa się z otaczającą powierzchnią, drukowany znak nie ma kontrastu lub element odblaskowy powoduje silne odblaski, samo przetwarzanie obrazu może nie rozwiązać problemu.
Oświetlenie dla widzenia maszynowego służy do kontrolowania sposobu, w jaki obiekt jest widoczny dla kamery. W zależności od konfiguracji ten sam element może wyglądać zupełnie inaczej w różnych warunkach oświetleniowych.
Odpowiednie oświetlenie może:
- zwiększyć kontrast między wadą a otaczającym materiałem;
- uwydatnić rysy, krawędzie lub nieregularności powierzchni;
- ograniczyć niepożądane odbicia;
- zapewnić bardziej równomierne oświetlenie;
- odróżnić drukowane elementy od tła;
- poprawić spójność między zarejestrowanymi obrazami.
Celem nie zawsze jest uzyskanie obrazu o najbardziej naturalnym wyglądzie. Celem jest maksymalne wyraźne i powtarzalne przedstawienie cechy kontrolnej.
Co jeszcze należy wziąć pod uwagę przy wyborze oświetlenia do widzenia maszynowego?
Wybór odpowiedniego typu oświetlenia jest tylko jedną częścią konfiguracji inspekcyjnej. Kontrast, czułość kamery, odległość robocza i montaż fizyczny również wpływają na końcową jakość obrazu.
Kluczowe czynniki, które należy uwzględnić, obejmują:
- Kontrast: kontrolowany element powinien być wyraźnie odróżniony od otaczającego materiału lub tła.
- Czułość kamery: sensor kamery powinien zapewniać wystarczającą odpowiedź przy wybranej długości fali.
- Odległość robocza i kąt wiązki: określają one, jak duży obszar inspekcji jest objęty oraz jak skoncentrowane jest światło.
- Pozycja montażowa i dostępna przestrzeń: układ mechaniczny wpływa na to, które geometrie oświetlenia są praktyczne.
Czynniki te należy oceniać łącznie, zamiast traktować oświetlenie jako odizolowany komponent.
Jakie wady może wykryć zautomatyzowana inspekcja wizyjna?
Zautomatyzowana inspekcja wizyjna może być wykorzystywana do identyfikacji widocznych różnic między oczekiwanym stanem produktu a obrazem zarejestrowanym przez kamerę wizyjną.
Typowe zadania inspekcyjne obejmują:
- zarysowania i uszkodzenia powierzchni;
- wgniecenia i odkształcenia;
- zanieczyszczenia;
- brakujące komponenty;
- błędy montażowe;
- obecność lub brak produktu;
- nadrukowane znaki i oznaczenia;
- krawędzie i cechy wymiarowe;
- nieprawidłowe pozycjonowanie;
- nieregularności powierzchni.
Właściwa metoda oświetlenia zależy od tego, co powinno stać się widoczne.
Na przykład płaska, odbijająca światło powierzchnia może wymagać zupełnie innej konfiguracji oświetlenia niż większy obiekt inspekcjonowany w szerokim polu widzenia.
Jak oświetlenie w widzeniu maszynowym poprawia wykrywanie wad powierzchni
Oświetlenie do widzenia maszynowego poprawia wykrywanie wad powierzchni poprzez tworzenie wyraźnej różnicy obrazu między normalną powierzchnią a kontrolowaną wadą.
Zarysowania, wgniecenia i różnice w teksturze odbijają światło inaczej niż nieuszkodzona powierzchnia. Zmiana kąta oświetlenia może zatem ułatwić wykrywanie tych cech.
Do ogólnej inspekcji powierzchni kierunkowy oświetlacz punktowy stanowi elastyczny punkt wyjścia.
VA-SL-90x80-W biały przemysłowy oświetlacz punktowy LED nadaje się do zastosowań obejmujących inspekcję wad powierzchni, inspekcję drukowanych znaków, inspekcję komponentów PCB oraz rozpoznawanie obiektów.
Wymienna optyka 30°, 60° i 90° umożliwia dostosowanie wiązki do różnych odległości roboczych i pól widzenia.
Zobacz VA-SL-90x80-W
Dostosowywanie kąta oświetlenia dla powierzchni odblaskowych
Obiekty odblaskowe wymagają staranniejszego pozycjonowania, ponieważ bezpośrednie odbicia mogą nasycić części obrazu i ukryć cechę kontrolną.
W takich przypadkach kąt oświetlenia można dostosować tak, aby niepożądane odbicia były kierowane z dala od kamery.
Dlatego oświetlenie należy zawsze oceniać przy użyciu rzeczywistego materiału, gdy tylko jest to możliwe.
Który kolor światła jest najlepszy do inspekcji wizyjnej?
Najlepszy kolor światła do inspekcji wizyjnej zależy od materiału, powierzchni, czułości kamery i cechy, która musi zostać wykryta.
Białe światło jest praktycznym punktem wyjścia dla wielu zadań inspekcyjnych, ale określona długość fali może czasami zapewnić silniejszy kontrast.
Białe oświetlenie do ogólnej inspekcji wizualnej
Białe oświetlenie do systemów wizyjnych jest odpowiednie, gdy widoczny kontrast zapewnia już wystarczające rozróżnienie między cechą a otaczającym obszarem.
Typowe zastosowania obejmują:
- ogólną kontrolę powierzchni;
- obecność komponentów;
- weryfikację montażu;
- kontrolę nadrukowanych cech;
- rozpoznawanie obiektów.
Biały oświetlacz punktowy VA-SL zapewnia elastyczną opcję, gdy kąt wiązki i odległość robocza muszą być dostosowane do zastosowania.
Niebieskie oświetlenie dla zwiększenia kontrastu
Oświetlenie niebieskie może być przydatne, gdy krótsze długości fal widzialnych zapewniają lepsze rozróżnienie między określonymi materiałami lub cechami powierzchni.
Niebieski oświetlacz punktowy LED VA-SL-90x80-B470 zapewnia dedykowaną opcję światła niebieskiego w tym samym formacie oświetlenia punktowego.
Ważne pytanie nie dotyczy po prostu tego, jaki kolor ma obiekt. Wybrana długość fali powinna zapewniać silniejszy kontrast wokół kontrolowanej cechy.
Wyświetl VA-SL-90x80-B470
Oświetlenie podczerwone do wymagających zadań inspekcyjnych
Oświetlenie podczerwone może być przydatne, gdy światło widzialne nie zapewnia wystarczającego rozróżnienia między materiałami lub cechami.
Oświetlacz punktowy VA-SL na podczerwień stanowi opcję do zastosowań, w których preferowane jest oświetlenie IR.
Kamera i obiektyw muszą również obsługiwać wybraną długość fali, dlatego oświetlenie, czułość sensora i optykę należy oceniać łącznie.
Zobacz oświetlacz punktowy VA-SL IR
Jak wybrać najlepszą długość fali do wykrywania defektów?
Najlepszą długość fali do wykrywania wad określa się poprzez testowanie rzeczywistego obiektu i porównywanie wyglądu cechy inspekcyjnej przy różnym oświetleniu.
Zachowanie materiału nie zawsze jest oczywiste wyłącznie na podstawie wyglądu w świetle widzialnym. Długość fali, która zapewnia jedynie ograniczony kontrast dla ludzkiego oka, może tworzyć znacznie wyraźniejszą różnicę na obrazie z kamery.
Przy wyborze długości fali należy również uwzględnić czułość spektralną sensora kamery. Długość fali może zapewniać silny kontrast materiałowy, ale jeśli kamera ma ograniczoną czułość w tym zakresie, wynikowy obraz może nadal być słaby lub zaszumiony.
Do testów wykonalności, VA-SL-90x80-MW Wielofalowy oświetlacz punktowy umożliwia ocenę różnych długości fal przy użyciu jednego oświetlacza testowego.
W zależności od wersji dostępne są długości fal w zakresach UV, widzialnym, NIR i SWIR.
Praktyczny proces testowania długości fal:
Celem jest określenie, która długość fali zapewnia najbardziej niezawodne rozróżnienie przed wyborem oświetlenia produkcyjnego.
Zobacz VA-SL-90x80-MW
Oświetlenie wielospektralne do testów wykonalności w zakresach UV, widzialnym, NIR i SWIR.
Kiedy należy stosować oświetlenie pierścieniowe do inspekcji wizyjnej?
Oświetlenie pierścieniowe jest przydatne, gdy inspekcja wymaga oświetlenia wokół kierunku obserwacji kamery.
Ponieważ diody LED są rozmieszczone wokół osi obrazowania, oświetlenie pierścieniowe może zapewnić bardziej równomierne oświetlenie kompaktowych komponentów.
Rozproszone oświetlenie pierścieniowe VA-RLVA-110-70-W wykorzystuje białe oświetlenie z dyfuzją i jest dostępne z polaryzatorem.
Typowe zastosowania obejmują:
- inspekcję małych komponentów;
- inspekcję nadrukowanych elementów;
- inspekcję powierzchni;
- pozycjonowanie i rozpoznawanie;
- zastosowania, w których silne jednostronne cienie są niepożądane.
W przypadku powierzchni odbijających światło nadal należy uwzględnić kąt montażu i zachowanie odbicia.
Kiedy należy stosować oświetlenie współosiowe do inspekcji powierzchni?
Oświetlenie współosiowe jest przydatne do kontroli płaskich powierzchni i cech, gdzie oświetlenie musi podążać w kierunku optycznym kamery.
Zamiast oświetlać obiekt z boku, oświetlenie współosiowe wprowadza światło wzdłuż osi obrazowania.
Współosiowy oświetlacz punktowy LED VA-SLC-8MM-W-24V-HP jest przeznaczony do stosowania z obiektywami telecentrycznymi z 8 mm wejściem współosiowym.
Typowe zastosowania obejmują:
- kontrolę powierzchni;
- rozpoznawanie cech;
- pomiary wymiarowe;
- kontrolę płaskich komponentów;
- telecentryczne systemy obrazowania.
To sprawia, że oświetlenie współosiowe jest szczególnie istotne tam, gdzie pomiary i kontrola są wykonywane w tym samym układzie obrazowania.
Kiedy należy używać oświetlenia listwowego do zautomatyzowanej inspekcji?
Oświetlenie liniowe jest przydatne, gdy obszar inspekcji jest zbyt duży dla kompaktowego oświetlenia punktowego lub pierścieniowego.
Długie oświetlacze liniowe mogą zapewniać kontrolowane oświetlenie na przenośnikach, większych obiektach i w szerszych polach widzenia systemów widzenia maszynowego.
Seria przemysłowych oświetlaczy liniowych VA-BLL o wysokiej jasności jest dostępna w długościach 500, 1000, 1500, 2000 i 2500 mm.
Typowe zastosowania obejmują:
- inspekcję przenośników;
- inspekcję przesyłek i procesów logistycznych;
- tunele do odczytu kodów kreskowych;
- wykrywanie obiektów;
- robotyczne pobieranie i odkładanie;
- inspekcję dużych powierzchni.
Inspekcja dużych obszarów wiąże się z dodatkowymi wymaganiami dotyczącymi oświetlenia, dlatego temat ten można omówić osobno w dedykowanym przewodniku po oświetleniu do systemów wizyjnych do inspekcji przenośników i dużych obszarów.
Oświetlenie punktowe vs pierścieniowe vs współosiowe vs listwowe
Właściwa geometria oświetlenia do systemów wizyjnych zależy od obiektu, pola widzenia i cechy, która wymaga wykrycia.
| Wymaganie inspekcyjne | Podejście do oświetlenia |
|---|---|
| Ogólna inspekcja powierzchni | Oświetlacz punktowy |
| Większa odległość robocza | Oświetlacz punktowy |
| Małe komponenty | Oświetlacz pierścieniowy |
| Ograniczone cienie kierunkowe | Rozproszone oświetlenie pierścieniowe |
| Inspekcja płaskiej powierzchni | Oświetlacz współosiowy |
| Pomiar telecentryczny | Oświetlacz współosiowy |
| Duży obszar inspekcji | Oświetlacz liniowy |
| Inspekcja przenośnika | Oświetlacz liniowy |
| Testowanie długości fali | Wielofalowy oświetlacz punktowy |
Tę tabelę należy traktować jako punkt wyjścia. Kształt powierzchni, współczynnik odbicia, odległość robocza i pozycja kamery mogą wpływać na optymalną konfigurację.
Białe vs Niebieskie vs Podczerwone oświetlenie widzenia maszynowego
Dobór długości fali zapewnia dodatkowy poziom kontroli w zautomatyzowanym systemie inspekcyjnym.
| Długość fali | Typowe zastosowanie |
|---|---|
| Białe | Uniwersalna inspekcja w świetle widzialnym |
| Niebieskie | Zwiększanie kontrastu wybranych widocznych cech |
| Podczerwone | Tworzenie kontrastu wykraczającego poza normalny wygląd w świetle widzialnym |
| Wielospektralne | Porównywanie różnych długości fal podczas opracowywania rozwiązania |
| UV / NIR / SWIR | Specjalistyczne badania, gdy odpowiedź materiału wymaga innego zakresu spektralnego |
Wybrana długość fali powinna być określana na podstawie uzyskanego obrazu z kamery, a nie wyłącznie koloru obiektu.
Jak wybrać oświetlenie do widzenia maszynowego do zautomatyzowanej inspekcji wizyjnej
Wybór oświetlenia do systemów wizyjnych do zautomatyzowanej kontroli wizualnej rozpoczyna się od wymagań dotyczących kontroli, a następnie prowadzi wstecz do geometrii oświetlenia i długości fali.
1. Określ, co należy wykryć
Precyzyjnie określ cel kontroli.
Zamiast definiować zadanie po prostu jako „kontrolę komponentu”, określ, czy system musi wykrywać zarysowanie, brakujący element, błąd druku, krawędź, cechę wymiarową czy różnicę powierzchni.
2. Oceń materiał i powierzchnię
Określ, czy obiekt jest matowy, odblaskowy, teksturowany, płaski, zakrzywiony lub wykonany z kilku materiałów.
Właściwości powierzchni silnie wpływają na wymagany kierunek oświetlenia.
3. Określ pole widzenia
Oświetlany obszar musi odpowiadać obszarowi rejestrowanemu przez kamerę.
Kompaktowe obszary kontroli mogą wymagać oświetlenia pierścieniowego lub współosiowego, natomiast większe obszary mogą wymagać oświetlenia punktowego lub liniowego.
4. Wybierz geometrię oświetlenia
Wykorzystaj wymagania dotyczące kontroli jako punkt wyjścia:
- Punktowe → elastyczne oświetlenie kierunkowe
- Pierścień → bardziej równomierne oświetlenie wokół kamery
- Współosiowy → płaskie powierzchnie i precyzyjne obrazowanie
- Liniowe → oświetlenie szerokiego lub dużego obszaru
5. Oceń długość fali
W stosownych przypadkach zacznij od światła białego i porównaj inne długości fal, jeśli cecha kontrolna nie zapewnia wystarczającego kontrastu.
Testowanie wielu długości fal może pomóc określić, która część widma zapewnia najwyraźniejsze rozróżnienie.
6. Sprawdź kompatybilność kamery i obiektywu
Potwierdź, że sensor kamery i obiektyw mogą skutecznie rejestrować wybraną długość fali. Czułość sensora i transmisja obiektywu mogą znacznie różnić się między zakresem światła widzialnego, podczerwieni i innymi zakresami spektralnymi.
7. Przetestuj kompletną konfigurację obrazowania
Oświetlenie należy testować wraz z docelową kamerą, obiektywem, odległością roboczą i rzeczywistymi próbkami.
Testowanie zarówno akceptowalnych, jak i wadliwych próbek pomaga potwierdzić, czy konfiguracja zapewnia wystarczające rozróżnienie w realistycznych warunkach.
Potrzebujesz pomocy w wyborze odpowiedniego oświetlenia do widzenia maszynowego?
Przekaż naszemu zespołowi wymagania dotyczące inspekcji, w tym informacje o obiekcie, wadzie lub cesze, polu widzenia i odległości roboczej.
Możemy pomóc określić, która geometria oświetlenia i długość fali są najbardziej odpowiednie dla danego zastosowania.
Omów swoje zastosowanieOświetlenie do widzenia maszynowego do zautomatyzowanej inspekcji
Oświetlenie do systemów wizyjnych należy dobierać zgodnie z cechą, która ma być widoczna na obrazie.
Oświetlacze punktowe zapewniają elastyczne oświetlenie kierunkowe, oświetlacze pierścieniowe wspierają kompaktowe inspekcje, oświetlacze współosiowe są przydatne w zastosowaniach z płaskimi powierzchniami i telecentrycznych, a oświetlacze liniowe rozszerzają oświetlenie na większe obszary.
Dobór długości fali może dodatkowo poprawić kontrast, gdy światło białe jest niewystarczające.
Zapoznaj się z pełną gamą oświetlenia do systemów wizyjnych do obrazowania przemysłowego i zastosowań automatycznej inspekcji.