What Makes Lighting Technology Crucial in Industrial Machine Vision?
Machine Vision illumination is a fundamental component for creating contrast for efficient image processing. Without light there is no way for a camera to “see” the features to be inspected. Using LED illumination in the correct way will create black on white contrast that allows an image to be processed with a high throughput. The brightness of the lighting is also critical for Machine Vision. With a higher intensity of light, the image processing will be more robust and repeatable.
More power enables to …
• … reduce the exposure time, thus eliminating motion blur and limiting the impact of ambient light.
• … close the aperture which results in a bigger depth of field.
• … reduce the exposure time, thus eliminating motion blur and limiting the impact of ambient light.
• … close the aperture which results in a bigger depth of field.
What Is Light?
Illumination technology emits light in several wavelengths of varying intensity. The radiation emitted from the sun comes in a huge range of wavelengths from ultraviolet light through to infrared. Machine Vision illumination comes in a range of wavelengths mostly in the visible spectrum.
For example, a red light illumination can have its peak at about 630 nm, as can be seen in the chart. The red light emitted from an LED has a wide spectrum where the intensity across the spectrum falls off from the peak.
The human eye is particularly sensitive to color variations. Two products with the same color may appear differently to the eyes of the user. However, a strict bin sorting in the selection of LED’s used in wenglor illumination products ensures that the maximum variation of the peak wavelength does not exceed 10 nm. The image chip of a camera or a barcode scanner has different sensitivities to different wavelength ranges specified in the respective operating instructions. For optimal brightness conditions, both the image chip sensitivity and the type of light must be matched to each other. External blocking filters can be used to avoid extraneous light. In some cameras, a filter is already installed.
The human eye is particularly sensitive to color variations. Two products with the same color may appear differently to the eyes of the user. However, a strict bin sorting in the selection of LED’s used in wenglor illumination products ensures that the maximum variation of the peak wavelength does not exceed 10 nm. The image chip of a camera or a barcode scanner has different sensitivities to different wavelength ranges specified in the respective operating instructions. For optimal brightness conditions, both the image chip sensitivity and the type of light must be matched to each other. External blocking filters can be used to avoid extraneous light. In some cameras, a filter is already installed.
How to Choose the Right Illumination Color?
Color Machine Vision allows the detection of color differences similar to the human eye. These differences cannot be recognized with the 256-level gray scale of monochrome cameras. Processing times therefore increase slightly when using color cameras due to the large amount of information.
In combination with monochrome cameras, however, the use of colored light sources is crucial to define the desired gray scale values of specific features to create contrast. Thus, for example, red and neighbouring green objects appear in different shades of gray in the captured image. However, good contrast can be achieved when the background color is chosen in the complementary color of the illuminated object. This increases the inspection stability of the Machine Vision system.
In combination with monochrome cameras, however, the use of colored light sources is crucial to define the desired gray scale values of specific features to create contrast. Thus, for example, red and neighbouring green objects appear in different shades of gray in the captured image. However, good contrast can be achieved when the background color is chosen in the complementary color of the illuminated object. This increases the inspection stability of the Machine Vision system.
What Is the Effect Using a Polarization Filter?
A polarization filter is an accessory for lights and cameras to improve contrast by reducing glare and unwanted reflections. It is mainly used for applications including shiny or transparent materials. The advantages of polarization can be achieved through the use of a linear polarizing film on the light combined with a polarizing filter placed on the camera.
Without Polarizing Filter
With Polarizing Filter
What Is UV Light?
Ultraviolet (UV) light is electromagnetic radiation with wavelengths in the spectral range of 280 to 400 nm, which is invisible to the human eye. When UV illumination is combined with a luminescence substance (luminophore), the emitted light of the luminophore is visible. This process is called fluorescence, where light is emitted in response to excitation by UV light.
Fluorescent substances exposed to UV radiation absorb them and emit them as visible, longer-wave radiation, typically in the colors blue (470 nm) or green (525 nm). This emitted light can then be used for visual inspection.
Fluorescent substances exposed to UV radiation absorb them and emit them as visible, longer-wave radiation, typically in the colors blue (470 nm) or green (525 nm). This emitted light can then be used for visual inspection.
How Is UV Light Used?
Ultraviolet light has a wide range of applications in medical, industrial and commercial areas. It is used for disinfection, hygiene control as well as the detection of security inks and fluorescent, counterfeit-proof packaging features. UV fluorescent security markings are used to fight counterfeiting and authenticate brands through 2D codes, barcodes, alphanumeric codes, images and graphics. These markings ensure the authenticity of products and support traceability in the supply chain. The fluorescence of UV markings depends on the type of ink used. Some inks fluoresce over a broad spectrum of UV wavelengths, while others reflect on more specific wavelengths.
What Happens When Light Hits a Surface?
When installing a Machine Vision system, it must be considered how the light photons react when they strike a surface. It is important to map out how the light will reach the camera. The light can react in five common ways: reflection, transmission, absorption, fluorescence and diffusion. However, a large number of effects appear simultaneously.
¿Cómo reacciona la luz a los diferentes materiales de las superficies?
Reflejo de la luz en una superficie brillante
Cuando la luz irradia superficies brillantes, la mayoría de los fotones de luz se reflejan con el mismo ángulo de incidencia. Sin embargo, incluso un espejo muy pulido refleja aproximadamente el 95 % de la luz incidente.
Comportamiento de la luz en una superficie entre brillante y mate
Cuando la luz irradia superficies que no están muy pulidas ni son extremadamente rugosas, la mayoría de los fotones de luz se dispersan en muchos ángulos diferentes. A pesar de la dispersión, la mayor parte de la intensidad de la luz se reflejará con el mismo ángulo de incidencia.
Difusión de la luz en una superficie mate
Cuando la luz irradia superficies muy rugosas o mates, los fotones de luz se dispersan. En teoría, una superficie difusa ideal refleja la luz en todas las direcciones posibles. En este caso, la intensidad de luz más alta sigue la normal (90°) a la superficie.
¿Cómo reflejan la luz las diferentes formas de las superficies?
La forma del objeto inspeccionado es decisiva para la forma en que la luz llega a la cámara para crear contraste. En los diagramas, la potencia lumínica se simplifica y se asume que la superficie iluminada es un espejo perfecto. Las marcas inspeccionadas son representativas de un código marcado con puntos, pero se simplifican como una sola ranura.
Las líneas azules punteadas muestran la reflexión de la luz que llega a la cámara, y se ve en la imagen como blanco. Las líneas grises punteadas muestran que la luz no llega a la cámara, lo que crea una ausencia de luz en el campo de visión.
Las líneas azules punteadas muestran la reflexión de la luz que llega a la cámara, y se ve en la imagen como blanco. Las líneas grises punteadas muestran que la luz no llega a la cámara, lo que crea una ausencia de luz en el campo de visión.
Característica en una superficie plana
Al colocar la cámara en el ángulo incidente reflejado de la iluminación, la mayoría de los fotones de luz llegan a la cámara. Las marcas causan una ausencia de luz que muestra la característica superficial con un buen contraste.
Característica en una superficie curva
En una superficie curva, la mayoría de los fotones de luz no llegan a la cámara. Debido a esto, las aplicaciones con una superficie curva normalmente requieren una luz más grande o una luz que proceda de muchas direcciones alrededor del objeto.
¿Dónde debo colocar mi iluminación con relación a la cámara?
¿Cuál es el efecto de utilizar diferentes modos de funcionamiento?
Luz constante
El modo continuo tiene lugar cuando la luz se enciende de forma permanente o durante un tiempo muy superior al de exposición de la cámara. Por ejemplo, la luz puede encenderse dos segundos antes de la captura de imágenes y apagarse dos segundos después.
La ventaja más importante del modo continuo es la comodidad que supone para las personas que se encuentran alrededor.
La ventaja más importante del modo continuo es la comodidad que supone para las personas que se encuentran alrededor.
Luz estroboscópica
La generación de luz estroboscópica implica que los LED del producto se encienden y apagan mediante una señal externa, normalmente desde un PLC o directamente desde la cámara. Cuando se utiliza una luz en modo estroboscópico, la luz se enciende durante el tiempo que tarda la cámara en adquirir la imagen. Esto significa que la luz se enciende completamente durante todo el tiempo de exposición.
La principal ventaja del modo estroboscópico es una mayor vida útil de los LED debido a la menor acumulación de calor en el producto. En algunos casos, especialmente en aplicaciones con grandes instalaciones de iluminación, el consumo de energía puede reducirse significativamente.
Además de las ventajas del modo estroboscópico enumeradas anteriormente, su corriente más alta permite un mayor brillo y, en consecuencia, un menor tiempo de exposición y una apertura reducida de la cámara.
La principal ventaja del modo estroboscópico es una mayor vida útil de los LED debido a la menor acumulación de calor en el producto. En algunos casos, especialmente en aplicaciones con grandes instalaciones de iluminación, el consumo de energía puede reducirse significativamente.
Modo overdrive estroboscópico
El modo overdrive estroboscópico es un término que hace referencia a aquellas luces LED que dejan pasar una corriente mayor a través de los LED con respecto a un ciclo de trabajo definido. Todos los productos LED overdrive de wenglor contienen un controlador interno que refuerza el ciclo de trabajo, de modo que el producto queda protegido.Además de las ventajas del modo estroboscópico enumeradas anteriormente, su corriente más alta permite un mayor brillo y, en consecuencia, un menor tiempo de exposición y una apertura reducida de la cámara.
¿Tiene alguna pregunta?