LED-es gépi látású megvilágítási útmutató automatizált rendszerekhez

Az LED világítás a megbízható automatizált gépi látás alapja – sebessége, stabilitása és spektrális egyenletessége közvetlenül meghatározza az ellenőrzés pontosságát a nagysebességű gyártásban. A HIFLY Technology (Shenzhen), mint 15 éve működő globális gépi látási megoldások szolgáltatója, ipari minőségű LED-et kínál gépi látás fényezése (az ISO 9001:2015 tanúsítvánnyal alátámasztva) ügyfeleknek több mint 30 országban, így megfelel az automatizált rendszerek szigorú követelményeinek. Az alábbiakban részletezzük, miért elengedhetetlenek az LED-ek, melyek a fő megvilágítási technikák, valamint hogyan történik az anyagspecifikus optimalizálás.

Miért elengedhetetlen az LED világítás a megbízható gépi látási világítás érdekében

A fény–érzékelő szinkronizáció fizikája nagysebességű automatizációban

A nagy sebességű automatizálás megfelelő működéséhez a fényvillanások és a kamerazáró időzítése mikroszekundumos pontossággal kell egyeznie. Az LED-ek válaszideje mindössze 10 mikroszekundum vagy kevesebb, ami lényegesen jobb, mint a régi típusú halogén- vagy fénycsöves világításé, így gyors termékellenőrzés során nem keletkezik mozgáskép-elmosódás. Képzeljen el egy 5 méter/másodperc sebességgel mozgó szállítószalagot. Ha a megvilágítás akár csak egy ezredmásodperccel késik, az 5 mm-es torzulást eredményez a képeken, ami azt jelentheti, hogy apró elektronikai alkatrészeket helytelenül osztályoznak. A megvilágításnak rezgésmentesen, állandó intenzitással kell működnie, hogy minden képkockához ugyanannyi fényt biztosítson. Ez különösen fontos az optikai karakterfelismerő (OCR) rendszerek számára, amelyeknek percenként több mint 500 csomag címkéjét kell olvasniuk. A félvezetőgyárak, ahol a hibákat nanométerben mérik, olyan LED-megvilágításra támaszkodnak, amelynek intenzitás-ingadozása kevesebb, mint 0,1%. Ezek a specifikációk megfelelnek az ISO 9022-18 szabvány követelményeinek, valamint a legtöbb gyártó által ma már jó gyakorlatként elfogadott elvárásoknak.

LED vs. halogén vs. fluoreszkáló: élettartam, stabilitás és spektrális konzisztencia

A gépi látás világítását nagyrészt a LED-ek váltották fel, mert hosszabb ideig tartanak, jobb színvezérlésük van, és idővel is stabilak maradnak. A hagyományos halogénlámpák már az első 1000 üzemóra után körülbelül 30%-kal csökkentik fényerejüket. A fénycsövek sem sokkal jobbak: színhőmérsékletük havi szinten akár 300 K-t is változhat. Az ipari minőségű LED-ek azonban más történetet mesélnek. Ezek a magas minőségű egységek legalább 95%-os fényerőt tartanak meg akár 50 000 órán át tartó folyamatos üzemelés után is. Ebben a konzisztenciában nagy jelentősége van az olyan alkalmazásoknál, ahol a pontos időzítés minden, például gyógyszeres blisztercsomagok ellenőrzése során a gyártási folyamatban. A LED-eket igazán kiemelő tulajdonságuk a nagyon specifikus hullámhosszú fény kibocsátása. Például egy jó minőségű LED 630 nm-es vörös fényt bocsát ki, amelynek hullámhossz-ingadozása kevesebb, mint 2 nm. Ez ellentétben áll a halogénizzókkel, amelyek energiájukat körülbelül 40 nm-es széles színképtartományra osztják el. A LED-ek szűkebb színkoncentrációja sokkal élesebb képeket eredményez, amikor apró karcolásokat keresünk csillogó fémfelületeken. A gyártók arról számoltak be, hogy a szokásos világítási forrásokról ezekre a specializált LED-ekre való áttérés után akár 20%-kal kevesebb hibát hagytak ki.

Gépi látás fényalkalmazásokhoz szükséges alapvető megvilágítási technikák

A hatékony gépi látás megvilágítási beállítások közvetlenül meghatározzák az ellenőrzés pontosságát az automatizált rendszerekben. Az optimális technikák kiválasztása minimalizálja a hamis elutasításokat, miközben maximalizálja a hibák észlelését különféle anyagokon és felületi tulajdonságok esetén.

Háttérvilágítás és fényes mező: Élszegmentálás optimalizálása a felületi visszaverőképesség alapján

A hátvilágítás úgy működik, hogy a fényforrásokat az objektumok mögé helyezi, így éles kontrasztú körvonalakat hoz létre, amelyek kiválóan alkalmasak méretek meghatározására és lyukak felismerésére. A másik módszer a fényes mező technika, amely a fényt a tárgy elülső oldaláról, kb. 10–30 fokos sekély szögben irányítja, így a felületi textúrák élesebben láthatóvá válnak. Ha mindkét módszert kombinálják, kihasználják, hogy az anyagok eltérően verik vissza a fényt, ami a széldetektálás pontosságát kb. negyven százalékkal növeli a fémes alkatrészeknél a szokásos diffúz megvilágításhoz képest. Ez a kombináció csökkenti a mérési hibákat a precíziós megmunkálás során, és segít a robotoknak is helyesen összeigazítani az alkatrészeket.

Sötét mező és koaxiális megvilágítás: mikroszkopikus karcolások észlelése tükröző felületeken

A sötét mező megvilágítás úgy működik, hogy a fényt 30 foknál kisebb szögből veri vissza a felületi hibákról, így láthatóvá teszi azokat a mikroszkopikus karcolásokat (5 mikronnál kisebbeket), amelyeket a szokványos megvilágítás teljesen észre sem vesz. A koaxiális megvilágításnál a fény valójában ugyanazon az útvonalon halad, mint a kamerák lencséje, ezért kiküszöböli azokat a zavaró tükröződéseket, amelyeket csillogó felületeken – például polírozott alumíniumon vagy bevonatos üvegen – figyelhetünk meg. Egy tavaly megjelent tanulmány az Optics Manufacturing című folyóiratban érdekes eredményeket is közölt: amikor a gyártók mindkét módszert kombinálták, 32%-kal több karcolást észleltek fémes felületeken, mint korábban. Emellett a fényvisszaverődés okozta hamis riasztások száma is csökkent. Ezek a technikák ma már szinte szabványossá váltak azokban az iparágakban, ahol a minőség a legfontosabb – különösen az autók festésének ellenőrzése és az elektronikus alkatrészek vizsgálata során, ahol akár a legkisebb hiba is komoly problémát okozhat később.

Strukturált lézeres megvilágítás 3D-profil-kinyeréshez robotvezérelt irányításban

Amikor strukturált lézerfény világítja meg az objektumokat pontosan mért vonalmintákkal, a következő lépés igazán lenyűgöző. A vonalak torzulásának módja pontosan meghatározza egy tárgy alakját, akár milliméteres pontossággal is 3D-rekonstrukciókhoz. Azoknak a robotoknak, amelyek dobozokból emelnek ki alkatrészeket, összeszerelnek komponenseket vagy követik az hegesztési varratokat, ez a mélységinformáció lehetővé teszi, hogy munka közben azonnal korrigálják mozgási pályájukat. Valós körülmények között végzett tesztek azt mutatják, hogy ezek a rendszerek akár bonyolult alakzatok esetén is 0,1 mm-es ismételhetőséget érnek el a mérésekben. Ez a pontosságszint különösen fontos például repülőgépek gyártásánál, ahol az alkatrészek tökéletes illeszkedésre van szükség, vagy akkumulátorcellák egymásra rakásánál, ahol a kis illesztési hibák gyorsan összeadódnak. Mi teszi olyan jóvá a strukturált fényt? Nos, ellentétben a hagyományos 2D-kamerákkal, amelyek nehezen boldogulnak, ha a tárgyak nem a megfelelő irányba néznek, ez a technika minden pozícióban és térbeli helyzetben működik.

Anyagspecifikus megvilágítás-optimalizálás gépi látás céljából – megvilágítási pontosság

Diffúz kupolafényezés áttetsző csomagolás OCR-jéhez: a tükröző fényfoltok kiküszöbölése

A tiszta csomagolás – például a műanyag palackok, a matt üvegkonzervdobozok és az apró gyógyszeres buborékcsomagolások – komoly problémát jelentenek az optikai karakterfelismerő (OCR) rendszerek számára, mivel a furcsa tükröződések miatt gyakran eltűnnek a vonalkódok és címkék. A megoldás? A diffúz kupolafényezés egyenletes, körbefogó, enyhe megvilágítással látja el a tárgyakat éppen a megfelelő szögben. Ezeknek a kupolafényeknek egy speciális, belül ívelt felületük van, amely a fényt szétszórja, és megakadályozza, hogy közvetlenül visszaverődjön a kamerákba. A hatás valójában meglepően hatékony: a lágy megvilágítás révén a kis domború betűk vagy lézerrel gravírozott feliratok egyértelműen kiemelkednek anélkül, hogy elmosódna a kontraszt. A csomagolási iparban végzett tesztek szerint ezek a fényforrások kb. 40 százalékkal növelik az olvasási sikerességet a hagyományos fókuszált fényforrásokhoz képest. Gyorsan mozgó gyártósorokon, ahol a termékek kerek alakúak vagy részben átlátszóak, a gyártók időről időre visszatérnek ezekre a kupolafényekre, ha megbízható eredményeket várnak látási rendszerüktől.

Készen áll gépesített rendszerének megvilágításának fejlesztésére?

Az LED-megvilágítás sebessége, stabilitása és sokoldalúsága miatt elkerülhetetlen a gépes látás automatizált rendszereiben – azonban a siker attól függ, hogy milyen LED-típust és megvilágítási technikát választ alkalmazásához. Ipari színvonalú LED-megvilágítási megoldásokhoz, vagy ha megvilágítást szeretne párosítani kiegészítő gépes látás-kamerákkal (amelyeket a HIFLY kínál), válasszon olyan szolgáltatót, aki érti az automatizált rendszerek egyedi igényeit.

A HIFLY 15 évnyi tapasztalata a gépes látás területén – beleértve az LED-eket, a kamerákat és az integrált megoldásokat – biztosítja, hogy megvilágítási megoldása összhangban legyen termelési sebességével, a hibák méretével és az anyagok igényeivel. Lépjen velünk kapcsolatba még ma ingyenes, kötelezettséget nem vállaló konzultációért, hogy finomítsa megvilágítási rendszerét.