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.
¿Qué efecto tiene el uso de un filtro de polarización?
Un filtro de polarización es un accesorio para luces y cámaras que mejora el contraste al reducir el deslumbramiento y los reflejos no deseados. Se utiliza principalmente para aplicaciones que incluyen materiales brillantes o transparentes. Las ventajas de la polarización se pueden lograr mediante el uso de una película polarizante lineal sobre la luz, combinada con un filtro polarizador colocado en la cámara.
Sin filtro de polarización
Con filtro de polarización
¿Qué es la luz UV?
La luz ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética con longitudes de onda en la región espectral de 280 a 400 nm, invisible para el ojo humano. Cuando se combina la iluminación UV con un material luminiscente (luminóforo), la luz emitida por el luminóforo es visible. Este proceso se conoce como fluorescencia, según el cual la luz se emite en respuesta a la excitación de la luz UV.
Las sustancias fluorescentes expuestas a la radiación ultravioleta la absorben y emiten como radiación visible de onda larga, normalmente en los colores azul (470 nm) o verde (525 nm). Esta luz emitida se puede utilizar para inspección visual.
Las sustancias fluorescentes expuestas a la radiación ultravioleta la absorben y emiten como radiación visible de onda larga, normalmente en los colores azul (470 nm) o verde (525 nm). Esta luz emitida se puede utilizar para inspección visual.
¿Cómo se utiliza la luz UV?
La luz ultravioleta tiene múltiples aplicaciones en los ámbitos médico, industrial y comercial. Se utiliza para la desinfección, el control higiénico y la detección de tintas de seguridad y características de embalaje fluorescentes a prueba de falsificaciones. Las marcas de seguridad fluorescentes a la luz UV sirven para la lucha contra la falsificación y la autenticación de marcas mediante códigos 2D, códigos de barras, códigos alfanuméricos, imágenes y gráficos. Estas marcas garantizan la autenticidad de los productos y contribuyen a la trazabilidad en la cadena de suministro. La fluorescencia de las marcas UV depende del tipo de tinta utilizada. Algunas tintas fluorescen en un amplio espectro de longitudes de onda UV, mientras que otras producen reflexión a longitudes de onda más específicas.
¿Qué ocurre cuando la luz impacta contra una superficie?
Al instalar un sistema de visión artificial, se debe tener en cuenta cómo reaccionan los fotones de luz cuando impactan contra una superficie. Es importante determinar cómo llegará la luz a la cámara. La luz puede reaccionar de cinco formas comunes: reflexión, transmisión, absorción, fluorescencia y difusión. Sin embargo, aparecen muchos efectos de forma simultánea.
¿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.
