Sélectionnez La Taille De L'Éclairage De Vision Industrielle

La technologie de vision industrielle constitue un pilier essentiel de l'automatisation industrielle moderne et de la fabrication intelligente. Elle est largement utilisée dans les domaines de l'inspection, de la navigation, du contrôle qualité, entre autres. Parmi celles-ci, les technologies de vision 2D, 2,5D et 3D représentent trois technologies clés, chacune possédant des caractéristiques différentes et s'appliquant à des scénarios spécifiques.

I. Contexte

Lors de l'évaluation d'un schéma de source lumineuse visible, il est essentiel de prévoir un espace approprié pour cette source lumineuse.

Durant l'évaluation, si les tests et vérifications de la source lumineuse ne sont pas effectués à l'avance, il se peut que l'espace réservé soit insuffisant en phase ultérieure. En effet, la source lumineuse réellement utilisable est souvent plus grande que l'espace initialement prévu, ce qui affecte le projet. Si l'on opte pour une source lumineuse de petite taille afin de respecter les contraintes dimensionnelles, il est très probable que la qualité d'imagerie soit médiocre et l'effet d'irradiation insatisfaisant en raison d'une inadéquation de la source lumineuse, affectant ainsi l'avancement global du projet. Finalement, il est donc nécessaire d'adapter l'espace d'installation en fonction des dimensions réelles de la source lumineuse, ce qui rend l'ensemble du processus long et fastidieux.

Par conséquent, il est particulièrement important de bien évaluer le choix de la source lumineuse en amont lors de l'évaluation du projet visuel. Actuellement, la plupart des projets visuels effectuent d'abord des tests d'éclairage afin de déterminer les dimensions et la hauteur de la source lumineuse, puis conçoivent les autres parties. Cela apportera une aide précieuse pour le bon déroulement global du projet en phase ultérieure.

II. Cas de sélection

Voici deux images comparant les effets d'imagerie de sources lumineuses de grande et petite taille : La Figure 1 montre que, en raison de la petite source lumineuse, la tache lumineuse ne peut pas couvrir l'ensemble du champ de vision ; La Figure 2 montre que la taille de la source lumineuse est adaptée, permettant de couvrir l'ensemble du champ de vision, avec un effet global uniforme et des caractéristiques de détection évidentes.

Comment pouvons-nous sélectionner une source lumineuse de taille appropriée sans tests d'éclairage initiaux ? Après avoir obtenu les échantillons d'essai, nous devons comprendre les caractéristiques de détection, déterminer le type de trajet optique et la couleur de la source lumineuse, et après avoir effectué ces sélections, nous pouvons déterminer la taille requise pour la source lumineuse.

Il y a principalement trois points servant de base de référence. Le premier point : le mode d'éclairage, il existe deux types de modes d'éclairage, l'un est l'éclairage frontal, l'autre est l'éclairage arrière par rétroéclairage ; Le deuxième point : le choix de l'objectif, il existe deux types d'objectifs, à savoir l'objectif FA et l'objectif télécentrique ; Le troisième point : la distance de travail et la taille du champ de vision de la structure de la source lumineuse.

III. Mode d'éclairage

En examinant le mode d'éclairage frontal, on peut déterminer si la surface du produit à détecter est lisse et réfléchissante. La surface non réfléchissante a des exigences moindres quant à la taille de la source lumineuse, et une source lumineuse d'environ 1/2 de la taille du champ de vision est suffisante.

En prenant comme exemple la surface réfléchissante pour évaluer le choix de la taille de la source lumineuse, il est nécessaire, avant tout, de détecter les caractéristiques présentes sur la surface réfléchissante, et la tache de lumière doit couvrir l'ensemble du champ de vision et former une image uniforme, ce qui permettra d'obtenir un meilleur contraste.  

En même temps, trois paramètres doivent être connus : la taille du centre de la cible de la caméra, la distance de travail entre la caméra et la surface de détection, ainsi que la taille du champ de vision (la longueur et la largeur du champ de vision correspondent respectivement à la longueur et la largeur de la puce de la caméra). Deuxièmement, si l'objectif est un objectif FA, il est également nécessaire de connaître le paramètre de l'angle inclus. Ainsi, on peut obtenir l'angle de projection et l'angle de réflexion de l'objectif de la caméra, comme illustré dans les figures suivantes (Figure 3, Figure 4, Figure 5). On constate que la projection et la réflexion forment une figure en forme de W. Si la source lumineuse se trouve à l'extérieur de l'angle de projection (comme indiqué sur la Figure 3), il y aura des taches lumineuses dans l'angle de réflexion ; si la source lumineuse est en position critique par rapport à l'angle de réflexion (comme indiqué sur la Figure 4), la tache lumineuse apparaîtra sur le bord du champ de vision de l'image ; seule une position de la source lumineuse située à l'extérieur du bord de réflexion (W) (comme indiqué sur la Figure 5) permet d'obtenir un effet d'imagerie uniforme.

La même règle s'applique à l'éclairage par rétro-éclairage inférieur, mais il n'est pas nécessaire de calculer l'angle de réflexion. Plus la source lumineuse est éloignée de la surface de détection, plus la distance d'élargissement de l'angle de projection est grande. Lors du choix d'un rétro-éclairage pour un objectif d'automatisation (FA), on peut effectuer ce calcul et cette évaluation de cette manière. Comme illustré dans la figure suivante :

IV. Sélection de l'objectif

Les deux modes d'éclairage mentionnés ci-dessus ne font référence qu'à l'objectif d'automatisation (FA), et les illustrations et textes prennent également l'objectif FA comme exemple à titre indicatif. Il existe toutefois un autre type d'objectif nécessitant une explication, à savoir l'objectif télécentrique couramment utilisé. L'objectif télécentrique est principalement de type trajet optique parallèle ; ainsi, lors du choix de la taille de la source lumineuse avec un objectif télécentrique, il suffit qu'elle soit légèrement supérieure au champ de vision réel. Comme illustré dans la figure suivante :

V. Distance de travail et taille du champ de vision de la structure de la source lumineuse

Après avoir déterminé le centre cible de la caméra et la distance de travail, l'angle de l'objectif, la distance de travail de la source lumineuse et le champ de vision, la taille de la source lumineuse peut être calculée. En même temps, des logiciels tels que CAD peuvent être utilisés pour dessiner des schémas en fonction des paramètres, afin de visualiser intuitivement l'emplacement du spot lumineux de la source et vérifier si la taille de la source lumineuse choisie est adaptée. Comme le montre la figure suivante :

Lorsque l'objectif est un objectif FA ordinaire, la relation entre la distance de travail de la source lumineuse (Wd) et la longueur de la lumière de surface (L) peut être déduite à partir des propriétés des triangles semblables :  

WD/(WD+wd)=FOV/L

Lorsque l'objectif est un objectif télécentrique, il suffit de s'assurer, lors de l'installation de la source lumineuse sélectionnée, que  L > FOV.

VI. Conclusion

Dans le schéma d'inspection par vision industrielle, le choix de la source lumineuse visuelle est une partie importante. La sélection correcte de la solution d'éclairage facilite la bonne réalisation de l'ensemble du système de vision. Une source lumineuse adaptée peut efficacement réduire les coûts ainsi que l'espace d'installation du mécanisme.