Vyberte velikost osvětlení pro průmyslové vidění

Technologie strojového vidění je důležitým pilířem moderní průmyslové automatizace a inteligentní výroby. Používá se široce v oblastech inspekce, navigace, kontroly kvality a dalších. Mezi nimi jsou 2D, 2,5D a 3D technologie vidění tři základní technologie, každá s rozdílnými vlastnostmi a aplikačními scénáři.

I. Pozadí

Při hodnocení schématu zdroje vizuálního světla je důležitým zvažováním zajistit vhodný prostor pro zdroj vizuálního světla.

Během hodnocení, pokud nejsou zkoušky a ověření zdroje světla provedeny předem, může v pozdější fázi nastat problém, kdy je vyhrazený prostor příliš malý. To znamená, že skutečně dostupný zdroj světla je často větší než původně vyhrazený prostor, což ovlivňuje projekt; pokud je zvolen menší instalovatelný zdroj světla, aby byly splněny rozměrové požadavky, je velmi pravděpodobné, že bude kvalita obrazu špatná a osvětlovací efekt neuspokojivý kvůli nesouladu zdroje světla, čímž se zpožďuje průběh celého projektu. Nakonec je přesto nutné upravit instalační prostor podle skutečných rozměrů zdroje světla a celý proces je časově a pracovně náročný.

Je proto zvlášť důležité, aby bylo v počátečním stádiu hodnocení vizuálního schématu provedeno důkladné hodnocení volby zdroje světla. V současné době se u většiny vizuálních schémat nejprve provádějí osvětlovací testy za účelem určení velikosti a výšky zdroje světla a poté se navrhují ostatní části, což výrazně napomůže hladkému průběhu celého projektu v pozdějších fázích.

II. Příklady výběru

Níže jsou uvedeny dvě fotografie srovnávající zobrazovací efekty velkého a malého zdroje světla: Obrázek 1 ukazuje, že kvůli malému zdroji světla světelná skvrna nedokáže pokrýt celé zorné pole; Obrázek 2 ukazuje, že velikost zdroje světla je vhodná, může pokrýt celé zorné pole, celkový efekt je rovnoměrný a rozpoznávací znaky jsou zřetelné.

Jak můžeme vybrat zdroj světla vhodné velikosti bez počátečních světelných testů? Po získání testovacích vzorků je třeba pochopit detekční vlastnosti, posoudit typ a barvu optické dráhy zdroje světla a po výběru těchto parametrů můžeme určit požadovanou velikost zdroje světla.

Existují hlavně tři body, které slouží jako referenční základ. První bod: režim osvětlení, existují dva typy režimů osvětlení, a to osvětlení zepředu a osvětlení zezadu; Druhý bod: výběr objektivu, existují dva typy objektivů, konkrétně FA objektiv a telecentrický objektiv; Třetí bod: pracovní vzdálenost a velikost zorného pole konstrukce zdroje světla.

III. Režim osvětlení

Z hlediska režimu osvětlení zepředu posuzujeme, zda je povrch detekovaného produktu hladký a odrazivý, neodrazivý povrch má nízké nároky na velikost zdroje světla a zdroj světla o velikosti přibližně 1/2 zorného pole je dostačující.

Zaměřte se na odrazovou plochu jako příklad pro posouzení výběru velikosti světelného zdroje. Nejprve je nutné detekovat prvky na odrazové ploše a světelná skvrna by měla pokrýt celé zorné pole a vytvořit rovnoměrný obraz, což zajistí lepší kontrast.  

Ve stejnou dobu by měly být známy tři parametry: velikost středu cíle kamery, pracovní vzdálenost od kamery k detekční ploše a velikost zorného pole (délka a šířka zorného pole odpovídají délce a šířce čipu kamery). Dále, pokud je objektiv FA objektiv, je také nutné znát parametr úhlu. Tímto způsobem lze získat projekční úhel a úhel odrazu objektivu kamery, jak je znázorněno na následujících obrázcích (obr. 3, obr. 4, obr. 5). Lze vidět, že projekce a odraz tvoří W-tvarový obrazec. Pokud je zdroj světla mimo projekční úhel (jak je znázorněno na obr. 3), bude v úhlu odrazu světlé místo; Pokud je zdroj světla na kritické pozici úhlu odrazu (jak je znázorněno na obr. 4), bude světlé místo viditelné na okraji zorného pole obrazu; Pouze tehdy, pokud je zdroj světla mimo okraj odrazu (W) (jak je znázorněno na obr. 5), může být dosaženo rovnoměrného efektu zobrazení.

Totéž platí pro dolní osvětlení zezadu, není však nutné vypočítat úhel odrazu. Čím dále je světelný zdroj od detekční plochy, tím větší je rozšířená vzdálenost šířky projekčního úhlu. Při výběru zadního osvětlení pro FA objektiv lze výpočet provést a vyhodnotit tímto způsobem. Jak je znázorněno na následujícím obrázku:

IV. Výběr objektivu

Výše uvedené dva režimy osvětlení zmiňují pouze FA objektiv a i obrázky a text berou FA objektiv jako příklad pro referenci. Existuje však další typ objektivu, který je třeba vysvětlit, a to běžně používaný telecentrický objektiv. Telecentrický objektiv je v podstatě typu s paralelní optickou cestou, proto při výběru velikosti světelného zdroje s telecentrickým objektivem stačí, když bude o něco větší než skutečné zorné pole. Jak je znázorněno na následujícím obrázku:

V. Pracovní vzdálenost a velikost zorného pole konstrukce světelného zdroje

Po zjištění středu cíle kamery a pracovní vzdálenosti, úhlu objektivu, pracovní vzdálenosti zdroje světla a zorného pole lze vypočítat velikost zdroje světla. Zároveň lze k nakreslení grafiky podle parametrů použít software jako je CAD, aby bylo možné názorně zobrazit, kde se nachází světelná skvrna zdroje světla, a určit, zda je velikost vybraného zdroje světla vhodná. Jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Je-li objektiv běžný FA objektiv, lze vztah mezi pracovní vzdáleností zdroje světla (Wd) a délkou povrchového osvětlení (L) získat na základě vlastností podobných trojúhelníků:  

WD/(WD+wd)=ZORNÉ POLE/L

Je-li objektiv telecentrický, poloha instalace vybraného zdroje světla musí pouze zajistit, že  L > ZORNÉ POLE.

VI. Závěr

Ve schématu inspekce strojového vidění je výběr vizuálního zdroje světla důležitou součástí. Správný výběr zdroje světla napomáhá hladkému dokončení celého vizuálního systému a vhodný zdroj světla může efektivně ušetřit náklady a instalační prostor mechanismu.