Logowanie

nie pamiętam hasła

Jesteś firmą i nie posiadasz konta?
Zdobądź dostęp do funkcji serwisu:

  • wizytówka
  • artykuły
  • wydarzenia
  • produkty
  • zapytania ofertowe
  • newsletter

Partnerzy serwisu

Oświetlenie w aplikacji kontroli wizyjnej

Na początku rozwoju aplikacji wykorzystujących technologie wizji maszynowej, dobór odpowiedniego oświetlenia, spośród rozwiązań dostępnych na rynku był nieraz bardzo ograniczony, ze względu u na małą różnorodność typów oświetlaczy i oferowanych przez nie stylów oświetlenia, ograniczone kształty i kolor emitowanego światła. Wiele aplikacji wizyjnej inspekcji (udanych lub mniej efektownych) wykorzystywało jedyne dostępne oświetlenie - punktowe białe światło żarzeniowe. W zadaniach, które wymagały bardziej specyficznego oświetlenia, integratorzy często musieli iść na kompromis. Obecnie użytkownik ma szeroki wybór różnorodnych źródeł światła. Może dowolnie wybierać spośród oświetlaczy różnego typu, o dowolnych kształtach i kolorze emitowanego światła. Jednakże podczas doboru metody oświetlenia do konkretnej aplikacji wizyjnej rodzi się pytanie, jak stwierdzić czy dobrane oświetlenie jest wystarczająco dobre? 
08:23
Oto 3 podstawowe kryteria, które trzeba wziąć pod uwagę przy doborze rozwiązania oświetleniowego w odniesieniu do kontrastu obrazu:
  • zmaksymalizowanie kontrastu na elementach, które nas interesują,
  • zminimalizowanie kontrastu na fragmentach obrazu niepodlegających ocenie (np. tło),
  • zapewnienie jak najlepszej skutecznej metody.

Poniżej zostały ukazane przykłady ilustrujące jak ważna jest rola oświetlenia w zadaniu inspekcji wizyjnej. Odpowiednio dobrane oświetlenie musi być efektywne i solidne oraz eksponować różnorodne drobne różnice w obiektach, jak kształt, rozmiar, orientacja, kolor i położenie. 

Na Rys. 1a-c pokazano serię zdjęć wykonanych za pomocą systemu wizyjnego sprawdzającego kod kreskowy na opakowaniu pokrytym celafonem. Zdjęcie z Rys. 1a zostało wykonane z wykorzystaniem oświetlacza typu Coaxial Diffuse, który w tym przypadku okazał się zupełnie nieefektywny. Na obrazie widoczne jest odbicie światła, co uniemożliwia odczytanie kodu kreskowego. Rys. 1a ilustruje rezultaty zastosowania do tego samego zadania oświetlacza Dark Field Ring o średnim kącie. Zdjęcie jest bardziej czytelne, występuje mniejsze odbicia światła i wydaje się, że metoda mogłaby by być uznana za wystarczającą do odczytania kodu kreskowego. Jednakże istnieje ryzyko, że przy kolejnej części pojawią się potencjalne odbicia uniemożliwiające przeprowadzenie inspekcji. Rys. 1c to przykład wykorzystania najtrafniejszego oświetlacza do tego samego zadania inspekcji. Rys. 1d pokazuje jak zostało ustawione oświetlenie i kamera, aby uzyskać obrazu z Rys. 1c.
 
Rys. 1a Axial Diffuse DL2449 Rys. 1b Dark Field Ring RL1660 Rys. 1c Broad Area Linear Array AL4424
Rys. 1d Broad Area Linear Array
 
Weźmy inny przykład. Na obrazie z Rys. 2a ukazano odbicia światła na butelce poddanej kontroli wizyjnej z oświetleniem w standardowej konfiguracji - zastosowano oświetlacz typu Coaxial Ring oraz kamerę - zorientowane prostopadle do tej samej płaszczyzny. Po zastosowaniu polaryzacji otrzymano efekt jak na zdjęciu z Rys. 2b. Rozwiązanie wydaje się być wystarczające, ale czy na pewno daje powtarzalne warunki oświetleniowe detalu? Polaryzacja może być nieefektywna w przypadku zmian kształtu butelki, rozmiaru czy orientacji oraz gdy zostanie zmieniony kąt padania światła. Bardziej odpornym rozwiązaniem okazała się zmiana położenia względem siebie obiektywu i oświetlacza. W tym przypadku (Rys. 2 c-d) podświetlenie zostało odsunięte poza oś kamery i uzyskano zdjęcie bez jakichkolwiek refleksów.
 
Rys. 2a Coaxial Ring RL1424 Rys. 2b RL1424 z polaryzacją Rys. 2c Off-Axis Ring RL1424
Rys. 2d Konfiguracja oświetlacza Ring Light względem kamery
 
Kolejny przykład to próbka kanistra oleju silnikowego (Rys. 3a - 3b), która pierwotnie została poddana inspekcji przy użyciu światła białego. Nadrukowany kod został skutecznie wyeksponowany, jednakże dopiero światło UV uwidoczniło datę i numer partii nadrukowany na butelce. Zatem dopiero zastosowanie takiego typu oświetlenia jest to właściwym rozwiązaniem.
 
Rys. 3a White Ring RL4260 Rys. 3b UV Ring RL4260-395
Zwykle drukowana opłata pocztowa jest sprawdzana pod czerwonym oświetleniem LED (Rys. 4a) - oczywiście jest to dobre rozwiązanie, gdy znaki są nadrukowane w kolorze czarnym. W przypadku użycia tego samego typu oświetlacza dla znaków w kolorze czerwonym - nie będą one w ogóle widoczne (Rys. 4b) . Użycie oświetlacza czerwonego LED jest zatem wystarczające, ale niekoniecznie zawsze efektywne.
 
Rys. 4a Czarny nadruk, oświetlacz Red Light Rys. 4b Czerwony nadruk, oświetlacz Red Light
Odczyt lub weryfikacja fioletowego kodu matrycowego nadrukowanego na wklęsłym denku aluminiowej puszki z napojem stawia podobne wymagania systemowi wizyjnemu. Akceptowalny obraz ukazany na Rys. 5a został pozyskany przy użyciu oświetlacza Axial Diffuse (ustawionego w konfiguracji tak jak na Rys. 4b). Lepsze efekty daje wykorzystanie oświetlacza kopułowego diffuse dome. System wizyjny może bezproblemowo odczytać nadrukowany kod  niezależnie od jego położenia na spodzie puszki.
 
Rys. 5a Axial Diffuse: DL2449 Rys. 5b Konfiguracja oświetlacza Axial Diffuse
 
Rys. 6a Diffuse Dome: DL2230 Rys. 6b Konfiguracja oświetlacza Diffuse Dome

Jak możemy zaobserwować, oświetlenie które początkowo wydaje się być odpowiednim rozwiązaniem do naszej aplikacji, może okazać się niewystarczające, aby uwzględnić wszystkie napotkane różnice w niejednorodnych warunkach panujących np. na linii produkcyjnej. Najprostszą metodą uniknięcia tego problemu jest przetestowanie  jak największej liczby różnorodnych próbek, które zawierają potencjalne zmiany w dowolne rozmiarze, kształty, orientacje, kolory / tekstury i zmiany orientacji. 

Pomocnym może również okazać się fizyczne odizolowanie systemu od zewnętrznych źródeł światła, wybór światła w wąskim zakresie czy używanie filtrów.
 


ADVANCED ILLUMINATION, czołowy producent oświetlaczy stosowanych w przemysłowych aplikacjach wizyjnych, oferuje szeroki wybór rozwiązań oświetleniowych do zastosowań w wielu gałęziach przemysłu.
 

prasa i literatura branżowa