Endüstriyel Machine Vision’da Aydınlatma Tekniğini Çok Önemli Kılan Nedir?
Machine Vision aydınlatması, etkili görüntü işleme için kontrast oluşturmada temel bir bileşendir. Işık olmadan bir kameranın incelenecek özellikleri “görmesi” mümkün değildir. LED aydınlatmanın doğru şekilde kullanılması, görüntünün yüksek verimle işlenmesini sağlayan beyaz üzerine siyah kontrastı oluşturacaktır. Aydınlatmanın parlaklığı da Machine Vision için kritiktir. Daha yüksek ışık yoğunluğu ile görüntü işleme daha sağlam ve tekrarlanabilir olacaktır.
Daha fazla güç, …
• … pozlama süresini azaltarak hareketin bulanıklaşmasını önler ve ortam ışığının etkisini sınırlar.
• … daha büyük bir alan derinliği ile sonuçlanan diyaframı kapatmayı sağlar.
• … pozlama süresini azaltarak hareketin bulanıklaşmasını önler ve ortam ışığının etkisini sınırlar.
• … daha büyük bir alan derinliği ile sonuçlanan diyaframı kapatmayı sağlar.
Işık nedir?
Aydınlatma tekniği, farklı yoğunlukta birden fazla dalga boyunda ışık yayar. Güneşten yayılan radyasyon ultraviyole ışığından kızılötesine kadar çok çeşitli dalga boylarında gelir. Machine Vision aydınlatması, çoğunlukla görünür spektrumda çeşitli dalga boylarında gelir.
Örneğin, bir kırmızı ışık aydınlatması, tabloda görüldüğü gibi yaklaşık 630 nm’de pik noktasına sahip olabilir. Bir LED’den yayılan kırmızı ışık, spektrumdaki yoğunluğun pikten düştüğü geniş bir spektruma sahiptir.
İnsan gözü özellikle renk değişimlerine karşı hassastır. Aynı renge sahip iki ürün, kullanıcının gözüne farklı gelebilir. Bununla birlikte, wenglor aydınlatma ürünlerinde kullanılan LED’lerin seçimindeki katı bir kutu sıralaması, maksimum pik dalga boyu farkının 10 nm’yi geçmemesini sağlar. Bir kamera veya barkod tarayıcıdaki görüntü çipinin ilgili işletim kılavuzunda belirtilen farklı dalga boyu algılama mesafelerine göre farklı hassasiyetleri vardır. En iyi parlaklık koşulları için hem görüntü çipi hassasiyeti hem de ışık türü birbiriyle eşleşmelidir. Harici koruma filtreleri dışarıdan gelen ışığı önlemek için kullanılabilir. Bazı kameralarda filtre zaten takılıdır.
İnsan gözü özellikle renk değişimlerine karşı hassastır. Aynı renge sahip iki ürün, kullanıcının gözüne farklı gelebilir. Bununla birlikte, wenglor aydınlatma ürünlerinde kullanılan LED’lerin seçimindeki katı bir kutu sıralaması, maksimum pik dalga boyu farkının 10 nm’yi geçmemesini sağlar. Bir kamera veya barkod tarayıcıdaki görüntü çipinin ilgili işletim kılavuzunda belirtilen farklı dalga boyu algılama mesafelerine göre farklı hassasiyetleri vardır. En iyi parlaklık koşulları için hem görüntü çipi hassasiyeti hem de ışık türü birbiriyle eşleşmelidir. Harici koruma filtreleri dışarıdan gelen ışığı önlemek için kullanılabilir. Bazı kameralarda filtre zaten takılıdır.
Doğru Aydınlatma Rengi Nasıl Seçilir?
Color Machine Vision insan gözü gibi renk farklılıklarının algılanmasını sağlar. Bu farklılıklar monokrom kameraların 256 seviyeli gri skalasıyla tanınamaz. Bu nedenle renkli kameraların kullanımında proses süreleri, çok fazla bilgi nedeniyle biraz artmaktadır.
Ancak monokrom kameralarla birlikte kullanıldığında, kontrast oluşturmak için belirli özelliklerin istenen gri skala değerlerini tanımlamak için renkli ışık türlerinin kullanılması çok önemlidir. Böylece örneğin, kırmızı ve komşu yeşil objeler çekilen görüntüde farklı gri tonlarında görünür. Ancak, aydınlatılan objenin tamamlayıcı renginde arka plan rengi seçildiğinde iyi bir kontrast elde edilebilir. Bu, Machine Vision sisteminin kontrol stabilitesini artırır.
Ancak monokrom kameralarla birlikte kullanıldığında, kontrast oluşturmak için belirli özelliklerin istenen gri skala değerlerini tanımlamak için renkli ışık türlerinin kullanılması çok önemlidir. Böylece örneğin, kırmızı ve komşu yeşil objeler çekilen görüntüde farklı gri tonlarında görünür. Ancak, aydınlatılan objenin tamamlayıcı renginde arka plan rengi seçildiğinde iyi bir kontrast elde edilebilir. Bu, Machine Vision sisteminin kontrol stabilitesini artırır.
Welche Wirkung hat ein Polarisationsfilter?
Ein Polarisationsfilter ist ein Zubehörteil für Beleuchtungen und Kameras, das den Kontrast verbessert, indem es Blendwirkungen und unerwünschte Reflexionen reduziert. Er wird hauptsächlich für Anwendungen mit glänzenden oder transparenten Materialien verwendet. Die Vorteile der Polarisation können durch die Verwendung einer linearen Polarisationsfolie auf der Beleuchtung in Kombination mit einem Polarisationsfilter auf der Kamera erzielt werden.
Ohne Polarisationsfilter
Mit Polarisationsfilter
Was ist UV-Licht?
Ultraviolettes (UV) Licht ist elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im Spektralbereich von 280 bis 400 nm, welche für das menschliche Auge unsichtbar ist. Bei der Kombination von UV-Beleuchtung mit einem Lumineszenzstoff (Luminophor) ist das emittierte Licht des Luminophors sichtbar. Dieser Vorgang wird als Fluoreszenz bezeichnet, bei der Licht als Reaktion auf die Anregung durch UV-Licht ausgestrahlt wird.
Fluoreszierende Substanzen, die UV-Strahlung ausgesetzt sind, absorbieren diese und geben sie als sichtbare, längerwellige Strahlung ab, typischerweise in den Farben Blau (470 nm) oder Grün (525 nm). Dieses emittierte Licht kann daraufhin für die optische Inspektion genutzt werden.
Fluoreszierende Substanzen, die UV-Strahlung ausgesetzt sind, absorbieren diese und geben sie als sichtbare, längerwellige Strahlung ab, typischerweise in den Farben Blau (470 nm) oder Grün (525 nm). Dieses emittierte Licht kann daraufhin für die optische Inspektion genutzt werden.
Wie wird UV-Licht verwendet?
Ultraviolettes Licht findet vielfältige Anwendungen in medizinischen, industriellen und kommerziellen Bereichen. Es wird zur Desinfektion, Hygienekontrolle sowie zur Erkennung von Sicherheitstinten und fluoreszierenden, fälschungssicheren Verpackungsmerkmalen eingesetzt. UV-fluoreszierende Sicherheitsmarkierungen dienen der Fälschungsbekämpfung und Authentifizierung von Marken durch 2D-Codes, Strichcodes, alphanumerische Codes, Bilder und Grafiken. Diese Markierungen gewährleisten die Echtheit von Produkten und unterstützen die Rückverfolgbarkeit in der Lieferkette. Die Fluoreszenz von UV-Markierungen ist abhängig von der Art der verwendeten Tinte. Manche Tinten fluoreszieren über ein breites UV-Wellenlängenspektrum, während andere auf spezifischere Wellenlängen reflektieren.
Was passiert, wenn Licht auf eine Oberfläche trifft?
Bei der Installation eines Machine Vision Systems muss berücksichtigt werden, wie die Lichtphotonen reagieren, wenn sie auf eine Oberfläche treffen. Es ist wichtig, zu planen, wie das Licht die Kamera erreicht. Das Licht kann auf fünf typische Arten reagieren: Reflexion, Transmission, Absorption, Fluoreszenz und Diffusion. Oft treten die Effekte jedoch gleichzeitig auf.
Wie reagiert Licht auf verschiedenen Oberflächenbeschaffenheiten?
Lichtreflexion auf einer glänzenden Oberfläche
Wenn Licht auf glänzende Oberflächen trifft, werden die meisten Lichtphotonen im gleichen Winkel reflektiert. Doch selbst ein hochglanzpolierter Spiegel reflektiert nur etwa 95 % des einfallenden Lichts.
Lichtverhalten auf einer Oberfläche zwischen glänzend und matt
Wenn Licht auf Oberflächen trifft, die weder hochglanzpoliert noch extrem rau sind, streuen die meisten Lichtphotonen in vielen verschiedenen Winkeln. Trotz der Streuung folgt der Großteil der Lichtintensität dem reflektierten Einfallswinkel.
Lichtdiffusion auf matten Oberflächen
Wenn Licht auf eine sehr raue oder matte Oberfläche trifft, werden die Lichtphotonen gestreut. Theoretisch reflektiert eine ideale diffuse Oberfläche das Licht in alle möglichen Richtungen. In diesem Fall folgt die höchste Lichtintensität der Senkrechten (90°) zur Oberfläche.
Wie reflektieren verschiedene Oberflächenformen das Licht?
Die Form des zu untersuchenden Objekts ist entscheidend für die Art und Weise, wie das Licht die Kamera erreicht, um einen Kontrast zu erzeugen. In den Diagrammen ist die Lichtleistung vereinfacht dargestellt und es wird angenommen, dass es sich bei der beleuchteten Oberfläche um einen perfekten Spiegel handelt. Die geprüften Einkerbungen sind repräsentativ für einen mit Punktmarkierungen versehenen Code, aber vereinfacht auf eine einzelne Rille.
Die gestrichelten blauen Linien zeigen die Lichtreflexion, die die Kamera erreicht und die auf dem Bild weiß dargestellt wird. Die gestrichelten grauen Linien zeigen das Licht, das die Kamera nicht erreicht, was zu einem Lichtverlust im Sichtfeld führt.
Die gestrichelten blauen Linien zeigen die Lichtreflexion, die die Kamera erreicht und die auf dem Bild weiß dargestellt wird. Die gestrichelten grauen Linien zeigen das Licht, das die Kamera nicht erreicht, was zu einem Lichtverlust im Sichtfeld führt.
Merkmal auf einer flachen Oberfläche
Durch die Platzierung der Kamera im reflektierten Einfallswinkel der Beleuchtung erreichen die meisten Lichtphotonen die Kamera. Einkerbungen verursachen einen Lichtverlust, der dazu führt, dass das Oberflächenmerkmal mit hohem Kontrast dargestellt wird.
Merkmal auf einer gewölbten Oberfläche
Auf einer gewölbten Oberfläche erreichen die meisten Lichtphotonen die Kamera nicht. Daher benötigen Anwendungen mit einer gewölbten Oberfläche normalerweise eine größere Beleuchtung oder eine Beleuchtung, die das Objekt aus vielen Richtungen beleuchtet.
Wie muss die Beleuchtung zur Kamera positioniert werden?
Welchen Effekt haben die verschiedenen Betriebsmodi?
Gleichlicht
Im Dauerbetrieb ist das Licht entweder ständig oder über die Belichtungszeit der Kamera hinaus eingeschaltet. So kann das Licht beispielsweise zwei Sekunden vor der Bildaufnahme eingeschaltet und zwei Sekunden danach wieder ausgeschaltet werden.
Der Dauerbetrieb bietet als wichtigsten Vorteil außerdem erhöhten Komfort für Mitarbeitende in der direkten Umgebung der Beleuchtung.
Der Dauerbetrieb bietet als wichtigsten Vorteil außerdem erhöhten Komfort für Mitarbeitende in der direkten Umgebung der Beleuchtung.
Stroboskoplicht
Das Stroboskopieren von Lichts bedeutet, dass die LEDs des Produkts über ein externes Signal ein- und ausgeschaltet werden, typischerweise von einer PLC/SPS oder direkt von der Kamera. Wenn ein Licht im Stroboskopmodus verwendet wird, wird es für die Zeit eingeschaltet, die die Kamera benötigt, um das Bild aufzunehmen. Das bedeutet, dass das Licht über die gesamte Belichtungszeit mit voller Intensität leuchtet.
Der Hauptvorteil des Stroboskopmodus besteht in der längeren Lebensdauer der LEDs aufgrund der geringeren Wärmeentwicklung in der Beleuchtung. In einigen Fällen, insbesondere bei Anwendungen mit großen Beleuchtungsanlagen, kann der Energieverbrauch so erheblich reduziert werden.
Neben den oben genannten Vorteilen des Stroboskopmodus ermöglicht die erhöhte Stromversorgung eine höhere Helligkeit. Dadurch können die Belichtungszeit reduziert und eine kleinere Blende für die Kamera gewählt werden.
Der Hauptvorteil des Stroboskopmodus besteht in der längeren Lebensdauer der LEDs aufgrund der geringeren Wärmeentwicklung in der Beleuchtung. In einigen Fällen, insbesondere bei Anwendungen mit großen Beleuchtungsanlagen, kann der Energieverbrauch so erheblich reduziert werden.
Stroboskop-Overdrive-Modus
Der Stroboskop-Overdrive-Modus bezeichnet einen Betriebsmodus bei LED-Beleuchtungen, der einen höhere Stromversorgung der LEDs innerhalb einer definierten Einschaltdauer erlauben. Alle wenglor LED-Beleuchtungen mit Overdrive verfügen über eine interne Steuereinheit zur Kontrolle der Einschaltdauer; dadurch ist das Produkt geschützt.Neben den oben genannten Vorteilen des Stroboskopmodus ermöglicht die erhöhte Stromversorgung eine höhere Helligkeit. Dadurch können die Belichtungszeit reduziert und eine kleinere Blende für die Kamera gewählt werden.
