Iluminação de Machine Vision para inspeção visual automatizada
A inspeção visual automatizada depende de mais do que a câmara e o software de processamento de imagem. A iluminação determina quais os defeitos, arestas, marcações e variações de superfície visíveis na imagem captada.
A iluminação para machine vision adequada cria contraste controlado entre a característica a inspecionar e o respetivo ambiente. Dependendo da aplicação, isto pode significar alterar o ângulo de iluminação, selecionar uma geometria de iluminação diferente ou utilizar um comprimento de onda específico, como branco, azul ou infravermelho.
Melhorar o contraste com a configuração de iluminação adequada é frequentemente mais fiável do que tentar recuperar posteriormente uma característica fraca através do processamento de imagem.
Este guia explica como selecionar iluminação para inspeção visual automatizada, incluindo a deteção de defeitos de superfície, a inspeção de componentes, a inspeção de elementos impressos e a medição dimensional.
Porque é que a iluminação é importante na inspeção visual automatizada?
A iluminação é um dos principais fatores que determinam se um sistema automatizado de inspeção visual consegue detetar uma característica de forma consistente.
Uma câmara só consegue analisar a informação presente na imagem. Se um risco se confundir com a superfície envolvente, se um caráter impresso não tiver contraste ou se um componente refletor produzir brilho intenso, o processamento de imagem por si só poderá não resolver o problema.
A iluminação para Machine vision é utilizada para controlar a forma como o objeto aparece à câmara. Dependendo da configuração, o mesmo componente pode ter um aspeto muito diferente sob diferentes condições de iluminação.
A iluminação adequada pode:
- aumentar o contraste entre um defeito e o material envolvente;
- realçar riscos, arestas ou irregularidades da superfície;
- reduzir reflexos indesejados;
- criar uma iluminação mais uniforme;
- separar elementos impressos do fundo;
- melhorar a consistência entre as imagens captadas.
O objetivo nem sempre é produzir a imagem com o aspeto mais natural. O objetivo é tornar a característica a inspecionar o mais clara e repetível possível.
Que outros aspetos deve considerar ao selecionar iluminação para Machine Vision?
A escolha do tipo de iluminação adequado é apenas uma parte da configuração de inspeção. O contraste, a sensibilidade da câmara, a distância de trabalho e a instalação física também influenciam a qualidade final da imagem.
Os principais fatores a considerar incluem:
- Contraste: a característica a inspecionar deve estar claramente separada do material circundante ou do fundo.
- Sensibilidade da câmara: o sensor da câmara deve ter resposta suficiente no comprimento de onda selecionado.
- Distância de trabalho e ângulo do feixe: estes determinam que parte da área de inspeção é abrangida e quão concentrada está a luz.
- Posição de montagem e espaço disponível: a disposição mecânica afeta quais as geometrias de iluminação que são práticas.
Estes fatores devem ser avaliados em conjunto, em vez de tratar a iluminação como um componente isolado.
Que defeitos pode a inspeção visual automatizada detetar?
A inspeção visual automatizada pode ser utilizada para identificar diferenças visíveis entre o estado esperado de um produto e a imagem captada por uma câmara para machine vision.
As tarefas típicas de inspeção incluem:
- riscos e danos na superfície;
- amolgadelas e deformações;
- contaminação;
- componentes em falta;
- erros de montagem;
- presença ou ausência do produto;
- caracteres e marcações impressos;
- arestas e características dimensionais;
- posicionamento incorreto;
- irregularidades na superfície.
O método de iluminação correto depende do que precisa de se tornar visível.
Uma superfície plana e refletora, por exemplo, pode exigir uma configuração de iluminação muito diferente da de um objeto maior inspecionado num amplo campo de visão.
Como é que a iluminação Machine Vision melhora a deteção de defeitos superficiais
A iluminação de machine vision melhora a deteção de defeitos de superfície ao criar uma diferença clara na imagem entre a superfície normal e o defeito que está a ser inspecionado.
Riscos, amolgadelas e variações de textura refletem a luz de forma diferente de uma superfície sem danos. Por conseguinte, alterar o ângulo de iluminação pode facilitar a deteção destas características.
Para a inspeção geral de superfícies, um spot light direcional é um ponto de partida flexível.
O LED spot industrial branco VA-SL-90x80-W é adequado para aplicações que incluem inspeção de defeitos de superfície, inspeção de caracteres impressos, inspeção de componentes de PCB e reconhecimento de objetos.
As suas óticas intercambiáveis de 30°, 60° e 90° permitem adaptar o feixe a diferentes distâncias de trabalho e campos de visão.
Ver VA-SL-90x80-W
Ajustar o ângulo da luz para superfícies refletoras
Os objetos refletivos exigem um posicionamento mais cuidadoso, porque os reflexos diretos podem saturar partes da imagem e ocultar a característica de inspeção.
Nestes casos, o ângulo de iluminação pode ser ajustado para que os reflexos indesejados sejam direcionados para longe da câmara.
É por isso que a iluminação deve ser sempre avaliada utilizando o material real, sempre que possível.
Que cor de luz é melhor para a inspeção de Machine Vision?
A melhor cor de luz para inspeção por machine vision depende do material, da superfície, da sensibilidade da câmara e da característica que precisa de ser detetada.
A luz branca é um ponto de partida prático para muitas tarefas de inspeção, mas um comprimento de onda específico pode, por vezes, criar um contraste mais forte.
Iluminação branca para inspeção visual geral
A iluminação branca para machine vision é adequada quando o contraste visível já proporciona separação suficiente entre a característica e a área circundante.
As aplicações típicas incluem:
- inspeção geral de superfícies;
- presença de componentes;
- verificação de montagem;
- inspeção de características impressas;
- reconhecimento de objetos.
O spot light branco VA-SL proporciona uma opção flexível quando o ângulo do feixe e a distância de trabalho precisam de ser adaptados à aplicação.
Iluminação azul para maior contraste
A iluminação azul pode ser útil quando comprimentos de onda visíveis mais curtos criam uma melhor separação entre determinados materiais ou características de superfície.
O LED spot azul VA-SL-90x80-B470 oferece uma opção dedicada de luz azul no mesmo formato de spot-light.
A questão importante não é simplesmente qual é a cor do objeto. O comprimento de onda selecionado deve criar um contraste mais forte em torno da característica a ser inspecionada.
Ver VA-SL-90x80-B470
Iluminação infravermelha para tarefas de inspeção difíceis
A iluminação por infravermelhos pode ser útil quando a luz visível não cria separação suficiente entre materiais ou características.
O spot light infravermelho VA-SL oferece uma opção para aplicações em que a iluminação por infravermelhos é preferida.
A câmara e a lente também têm de suportar o comprimento de onda selecionado, pelo que a iluminação, a sensibilidade do sensor e a ótica devem ser avaliadas em conjunto.
Ver Spot Light IR VA-SL
Como escolher o melhor comprimento de onda para a deteção de defeitos?
O melhor comprimento de onda para a deteção de defeitos é determinado através do teste do objeto real e da comparação da forma como a característica de inspeção aparece sob diferentes iluminações.
O comportamento do material nem sempre é evidente apenas pela aparência visível. Um comprimento de onda que produz apenas um contraste limitado para o olho humano pode criar uma diferença muito mais clara na imagem da câmara.
A seleção do comprimento de onda também deve considerar a sensibilidade espectral do sensor da câmara. Um comprimento de onda pode criar um forte contraste de material, mas, se a câmara tiver sensibilidade limitada nessa gama, a imagem resultante poderá ainda ser fraca ou ruidosa.
Para testes de viabilidade, a VA-SL-90x80-MW Multi Wave Spot Light permite avaliar diferentes comprimentos de onda utilizando uma única luz de teste.
Dependendo da versão, estão disponíveis comprimentos de onda nas gamas UV, visível, NIR e SWIR.
Um processo prático de teste de comprimentos de onda:
O objetivo é identificar qual o comprimento de onda que cria a separação mais fiável antes de selecionar a iluminação de produção.
Ver VA-SL-90x80-MW
Iluminação multi-comprimento de onda para testes de viabilidade nas gamas UV, visível, NIR e SWIR.
Quando deve utilizar iluminação Ring para inspeção de Machine Vision?
A iluminação Ring é útil quando a inspeção requer iluminação em redor da direção de visualização da câmara.
Como os LEDs estão dispostos em redor do eixo de imagem, uma luz ring pode proporcionar uma iluminação mais uniforme em componentes compactos.
A luz ring difusa VA-RLVA-110-70-W utiliza iluminação branca com difusão e está disponível com polarizador.
As aplicações típicas incluem:
- inspeção de componentes pequenos;
- inspeção de elementos impressos;
- inspeção de superfícies;
- posicionamento e reconhecimento;
- aplicações em que sombras fortes de um lado são indesejáveis.
Para superfícies refletoras, o ângulo de montagem e o comportamento da reflexão continuam a ter de ser considerados.
Quando deve utilizar iluminação Coaxial para inspeção de superfícies?
A iluminação Coaxial é útil para inspecionar superfícies planas e características em que a iluminação tem de seguir a direção ótica da câmara.
Em vez de iluminar o objeto lateralmente, a iluminação coaxial introduz luz ao longo do eixo de imagem.
O LED spot coaxial VA-SLC-8MM-W-24V-HP foi concebido para utilização com lentes telecêntricas com uma entrada coaxial de 8 mm.
As aplicações típicas incluem:
- inspeção de superfícies;
- reconhecimento de características;
- medição dimensional;
- inspeção de componentes planos;
- sistemas de imagem telecêntricos.
Isto torna a iluminação coaxial განსაკუთრებით relevante quando a medição e a inspeção são realizadas na mesma configuração de imagem.
Quando Deve Utilizar Iluminação de Barra para Inspeção Automatizada?
A iluminação de barra é útil quando a área de inspeção é demasiado grande para uma luz spot compacta ou uma luz ring.
As luzes de barra longas podem proporcionar iluminação controlada em transportadores, objetos maiores e campos de visão de machine vision mais amplos.
A série de luzes de barra industriais de alta luminosidade VA-BLL está disponível em comprimentos de 500, 1000, 1500, 2000 e 2500 mm.
As aplicações típicas incluem:
- inspeção de transportadores;
- inspeção de encomendas e logística;
- túneis de leitura de códigos de barras;
- deteção de objetos;
- pick-and-place robótico;
- inspeção de grandes superfícies.
A inspeção de grandes áreas envolve considerações adicionais de iluminação, pelo que este tópico pode ser abordado separadamente num guia dedicado à iluminação para machine vision para inspeção de transportadores e de grandes áreas.
Iluminação Spot vs Ring vs Coaxial vs Bar
A geometria correta da iluminação para machine vision depende do objeto, do campo de visão e da característica que tem de ser detetada.
| Requisito de inspeção | Abordagem de iluminação |
|---|---|
| Inspeção geral de superfícies | Luz spot |
| Maior distância de trabalho | Luz spot |
| Componentes pequenos | Luz Ring |
| Sombras direcionais reduzidas | Luz ring difusa |
| Inspeção de superfícies planas | Luz Coaxial |
| Medição telecêntrica | Luz Coaxial |
| Grande área de inspeção | Bar light |
| Inspeção de transportadores | Bar light |
| Teste de comprimentos de onda | Spot multicomprimento de onda |
Esta tabela deve ser utilizada como ponto de partida. A forma da superfície, a refletividade, a distância de trabalho e a posição da câmara podem afetar a configuração ideal.
Iluminação Machine Vision branca vs azul vs infravermelha
A seleção do comprimento de onda acrescenta outro nível de controlo a um sistema de inspeção automatizado.
| Comprimento de onda | Função típica |
|---|---|
| Branco | Inspeção visível de uso geral |
| Azul | Aumento do contraste de características visíveis selecionadas |
| Infravermelho | Criação de contraste além da aparência visível normal |
| Multicomprimento de onda | Comparação de diferentes comprimentos de onda durante o desenvolvimento |
| UV / NIR / SWIR | Ensaios especializados em que a resposta do material requer outra gama espectral |
O comprimento de onda selecionado deve basear-se na imagem resultante da câmara, e não apenas na cor do objeto.
Como escolher iluminação Machine Vision para inspeção visual automatizada
A escolha da iluminação para machine vision para inspeção visual automatizada começa pelo requisito de inspeção e recua até à geometria de iluminação e ao comprimento de onda.
1. Definir o que precisa de ser detetado
Seja específico quanto ao alvo da inspeção.
Em vez de simplesmente definir a tarefa como “inspecionar o componente”, determine se o sistema necessita de detetar um risco, uma peça em falta, um erro de impressão, uma aresta, uma característica dimensional ou uma variação de superfície.
2. Avaliar o material e a superfície
Determine se o objeto é mate, refletor, texturado, plano, curvo ou feito de vários materiais.
O comportamento da superfície afeta significativamente a direção de iluminação necessária.
3. Determinar o campo de visão
A área iluminada deve corresponder à área captada pela câmara.
Áreas de inspeção compactas podem ser adequadas para iluminação ring ou coaxial, enquanto áreas maiores podem exigir iluminação spot ou bar.
4. Escolher a geometria de iluminação
Utilize o requisito de inspeção como ponto de partida:
- Spot → iluminação direcional flexível
- Ring → iluminação mais uniforme em torno da câmara
- Coaxial → superfícies planas e imagem de precisão
- Bar → iluminação ampla ou de grandes áreas
5. Avaliar o comprimento de onda
Comece com luz branca quando adequado e compare outros comprimentos de onda se a característica de inspeção não produzir contraste suficiente.
Os testes com vários comprimentos de onda podem ajudar a identificar qual a parte do espetro que proporciona a separação mais clara.
6. Verificar a compatibilidade da câmara e da lente
Confirme que o sensor da câmara e a lente conseguem captar eficazmente o comprimento de onda selecionado. A sensibilidade do sensor e a transmissão da lente podem variar significativamente entre as gamas espetrais visível, infravermelha e outras.
7. Testar a configuração completa de imagem
A iluminação deve ser testada em conjunto com a câmara, a lente, a distância de trabalho e as amostras reais pretendidas.
Testar amostras aceitáveis e defeituosas ajuda a confirmar se a configuração proporciona separação suficiente em condições realistas.
Precisa de ajuda para selecionar a iluminação de Machine Vision adequada?
Partilhe com a nossa equipa os seus requisitos de inspeção, incluindo o objeto, defeito ou característica, campo de visão e distância de trabalho.
Podemos ajudar a determinar qual a geometria de iluminação e o comprimento de onda mais adequados para a sua aplicação.
Discuta a sua aplicaçãoIluminação para Machine Vision para inspeção automatizada
A iluminação para machine vision deve ser selecionada de acordo com a característica que precisa de se tornar visível na imagem.
As luzes spot proporcionam iluminação direcional flexível, as luzes ring permitem inspeções compactas, as luzes coaxial são úteis para aplicações em superfícies planas e telecêntricas, e as luzes de barra estendem a iluminação por áreas maiores.
A seleção do comprimento de onda pode melhorar ainda mais o contraste quando a luz branca não é suficiente.
Explore a gama completa de iluminação para machine vision para imagem industrial e aplicações de inspeção automatizada.