إضاءة الرؤية الآلية لفحص الأغشية: حالتان عمليتان

يصعب فحص الأغشية الشفافة وشبه الشفافة لأنها قد تمرّر الإضاءة أو تبدّدها بدل أن تُنتج حافة مرئيّة واضحة. ولذلك، يجب أن يجعل نظام الرؤية الآلية العملي الحالتين — وجود الغشاء وعدمه — تبدوان مختلفتين باستمرار دون الاعتماد على التحسينات البرمجيّة وحدها. وفي هذين الاختبارين، كان هدف الفحص هو كشف وجود الغشاء. وتطلّب نوعا الغشاء مختلفين هندستَيْ إضاءة: إضاءة قبة لغشاء ذو حلقة فولاذية، وإضاءة حلقيّة ذات زاوية منخفضة لغشاء قبّي.

لماذا تهمّ هندسة الإضاءة في كشف وجود الغشاء

قد يكون الغشاء موجودًا جسديًّا مع بقائه شبه غير مرئي تحت إضاءة غير مناسبة. ولذلك، لا بدّ أن تتفاعل الإضاءة مع الغشاء والتجهيز بطريقة تُحدث تغيّرًا قابلاً للتكرار في الشدة أو اللون داخل منطقة الفحص.

لعينة الحلقة الفولاذية، كانت صورة أحادية اللون كافية لأن الغشاء غيَّر لون الحلقة من داكن إلى فاتح تحت إضاءة منتشرة أمامية. أما بالنسبة لعينة الغشاء القبّائي، فقد حافظت الكاميرا الملونة على الاختلاف المرئي في الظلال: فظهرت الحلقة المثبتة بلون أسود دون الغشاء، وبلون أبيض حليبي عند تركيب الغشاء.

تُظهر هذه الاختبارات سبب اختيار الإضاءة استنادًا إلى السلوك البصري للقطعة بدلًا من السطوع وحده. فشكل السطح وشفافيته ومجال الرؤية والمسافة التشغيلية ونوع الكاميرا ومساحة التثبيت كلها عوامل أثَّرت في التكوين النهائي. والصور المقدمة تُظهر فصلًا بصريًّا واضحًا، لكن لم تُقدَّم أي أرقام تتعلَّق بالدقة أو زمن الدورة أو التكرارية؛ ويجب التأكُّد من هذه القيم أثناء التحقق من الإنتاج.

الحالة ١: فحص غشاء الحلقة الفولاذية باستخدام إضاءة قبّائية

استُخدم في الإعداد الأول إضاءة منتشرة أمامية من مصباح قبّعي على شكل وعاء. وقد وزَّعت سطحه العاكس الواسع الضوء حول تثبيت الحلقة الفولاذية، ما أنتج صورة أحادية اللون عالية التباين. وفي النتائج المقدَّمة، بقيت حلقة التثبيت سوداء عندما غاب الغشاء، وأصبحت بيضاء لامعة عند وجوده. ويوفِّر هذا التغيُّر في الحالة إشارة مباشرة لمجال الاهتمام للخوارزمية البصرية لفحص وجود الغشاء.

تكوَّنت تركيبة التصوير من كاميرا مسح مساحي أحادية اللون من طراز MV-CS200-10GM بدقة ٢٠ ميغابكسل ، و عدسة ثابتة التركيز بطول بؤري ٣٥ مم ، و مصباح قبّعي من طراز KM-3DM13034-W-24V-S وكان المسافة التشغيلية للعدسة 180 ملم وكانت مجال الرؤية ٦٧ × ٤٥ مم وكان ارتفاع تركيب المصباح 93 مم .

كان ضوء القبة مناسبًا لأن الغشاء والتجهيز الدائري تطلّب إضاءة أمامية واسعة ومتجانسة. وللنشر في مرحلة الإنتاج، ينبغي للفريق تثبيت تعريض الصورة وتكبير الإشارة، وحماية المحطة من التغيرات في الإضاءة المحيطة، والتحقق من العيّنات في ظروف طبيعية، وغياب الغشاء، وانزياح الغشاء، وتباين الدفعات.

الحالة الثانية: فحص غشاء القبة باستخدام إضاءة حلقيّة بزاوية منخفضة

كانت العيّنة الثانية ذات هندسة مختلفة واحتاجت إلى زاوية إضاءة أدنى. وأضاءت إضاءة حلقيّة منخفضة الزاوية موجَّهة أفقيًّا منطقة غشاء القبة بينما سجّلت الكاميرا الملوّنة التباين الأحمر-الأخضر-الأزرق الناتج. وبغياب الغشاء، بدا الجزء الدائري من التجهيز أسود اللون. أما عند تركيب الغشاء، فقد بدا نفس الجزء أبيض حليبيًّا، ما جعل الحالتين متميِّزتين بصريًّا.

استخدم هذا الترتيب كاميرا ملونة ثابتة المساحة من طراز MV-CU120-10GC بدقة ١٢ ميجابكسل ، و عدسة ثابتة البؤرة بطول بؤري ١٦ مم مع حلقة امتداد بسماكة ١ مم ، و إضاءة حلقيّة من طراز KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D وكان المسافة التشغيلية للعدسة 80 مم وكانت مجال الرؤية ٣٧ × ٢٨ مم وكان ارتفاع تركيب المصباح 23 مم .

وُجد أن الترتيب بزاوية منخفضة هو الأنسب لإظهار استجابة الغشاء مع الحفاظ على الشكل الدائري والثقوب المحيطة به. وقبل إرسال القطعة إلى خط الإنتاج، يجب إجراء الفحص بعد الاستقرار الحراري وفي حدود التسامح المتوقَّع لموقع القطعة. ويجب تحديد العتبات استنادًا إلى عيِّنات جيدة وعيِّنات معيبة متعددة، وليس على صورة مرجعية واحدة فقط.

استنتاج هندسي

وتبيِّن هذه الحالات أن مهام كشف الوجود المتشابهة قد تتطلَّب إضاءة مختلفة. الحلول فغشاء الحلقة الفولاذية استفاد من إضاءة قبة منتشرة والتباين الأحادي اللون، بينما تطلَّب غشاء القبة إضاءة حلقيَّة بزاوية منخفضة ومعلومات لونية. وقد اعتمد الاختيار الصحيح على طريقة تفاعل كل غشاء مع الضوء، وليس فقط على دقة الكاميرا.

لِمَشْرُوعِ فَحْصٍ جَدِيدٍ لِلأَغْشِيَةِ، يَجِبُ تَقْدِيمُ رَسْمِ الجُزْءِ، وَصُوَرِ العَيِّنَاتِ، وَنَوْعِ مَادَّةِ الغِشَاءِ، وَمَجَالِ الرُّؤْيَةِ، وَالبُعْدِ العَمَلِيِّ، وَسُرْعَةِ الخَطِّ، وَطَرَازِ الكَامِيرَا، وَمَعايِيرِ القَبُولِ. ثُمَّ يُمْكِنُ إِجْرَاءُ اخْتِبَارٍ تَحْكُمِيٍّ عَلَى عَيِّنَةٍ لِمُقَارَنَةِ هَيْئَاتِ الإِضَاءَةِ وَتَوْثِيقِ الظُّرُوفِ النِّهَائِيَّةِ لِلكَامِيرَا وَالعَدْسَةِ وَالمَصْبَاحِ وَوَقْتِ التَّعْرِيضِ وَالمُكَاسِبِ وَطَرِيقَةِ التَّثْبِيتِ. وَيُسَهِّلُ هَذَا التَّسْجِيلُ تَكْرَارَ النَّتِيجَةِ بِسُهُولَةٍ عِنْدَ تَثْبِيتِ أَوْ تَكْرَارِ النِّظَامِ. وَيَجِبُ أَيْضًا أَنْ يُخْزِنَ فَرِيقُ الإِنْتَاجِ صُوَرًا مَرْجِعِيَّةً لِلحَالَاتِ المَقْبُولَةِ، وَأَنْ يُعِيدَ فَحْصَ العَتْمَةِ بَعْدَ الصِّيَانَةِ أَوْ بَعْدَ اسْتِبْدَالِ التَّثْبِيتَاتِ أَوْ بَعْدَ تَعْدِيلِ الإِضَاءَةِ. وَهَذَا يَمْنَعُ أَنْ تُصْبِحَ أَيُّ تَغْيِيرٍ غَيْرِ مُوثَّقٍ فِي المُعَدَّاتِ مَصْدَرًا جَدِيدًا لِلنَّتَائِجِ الخَاطِئَةِ.

أَرْسِلْ إِلَى هَايْ فْلايْ عَيِّنَاتِكَ الجَيِّدَةَ وَالنَّاقِصَةَ مِنَ الأَغْشِيَةِ لِإِجْرَاءِ اخْتِبَارٍ خَاصٍّ بِالتَّطْبِيقِ عَلَى الإِضَاءَةِ وَلِلتَّوْصِيَةِ بِتَرْكِيبٍ مُنَاسِبٍ.