Válassza ki a gépi látású lámpa méretét

A gépi látástechnológia az ipari automatizálás és az intelligens gyártás egyik fontos pillére, amelyet széles körben használnak ellenőrzési, navigációs, minőségellenőrzési és egyéb területeken. Ezek közül a 2D, 2,5D és 3D látástechnológiák három alapvető technológiát képviselnek, amelyek eltérő jellemzőkkel és alkalmazási területekkel rendelkeznek.

I. Háttér

Amikor egy vizuális fényforrás rendszer értékelését végzik, fontos szempont a vizuális fényforrás számára megfelelő hely fenntartása.

Az értékelés során, ha a fényforrás tesztelését és ellenőrzését előre nem végzik el, előfordulhat, hogy a későbbi szakaszban a fenntartott hely túl kicsi lesz. Ez azt jelenti, hogy a ténylegesen használható fényforrás gyakran nagyobb, mint az eredetileg fenntartott hely, ezáltal negatívan befolyásolja a projektet; ha egy kisebb beépíthető fényforrást választanak a méretbeli követelmények teljesítéséhez, nagy valószínűséggel a képminőség rossz lesz, és a megvilágítási hatás nem kielégítő a fényforrás inkompatibilitása miatt, ezáltal a teljes projekt előrehaladását is hátráltatja. Végül mégis szükségessé válik a telepítési hely módosítása a fényforrás tényleges méretének megfelelően, és az egész folyamat idő- és munkaigényes.

Ezért különösen fontos, hogy a vizuális terv értékelésekor kiváló munkát végezzünk a megfelelő fényforrás-kiválasztás érdekében a projekt korai szakaszában. Jelenleg a legtöbb vizuális terv először megvalósít világítási teszteket a fényforrás méretének és magasságának meghatározásához, majd ez alapján tervezi meg a többi alkatrészt, ami nagyban segíti az egész projekt zökkenőmentes fejlesztését a későbbi szakaszokban.

II. Kiválasztási esetek

Az alábbiakban két kép látható nagy és kis fényforrások képalkotási hatásának összehasonlításával: Az 1. ábra azt mutatja, hogy a kis fényforrás miatt a fénypont nem képes lefedni a teljes látóteret; A 2. ábra azt mutatja, hogy a fényforrás mérete megfelelő, le tudja fedni az egész látóteret, az összhatás egyenletes, a detektálható jellemzők pedig egyértelműek.

Hogyan válasszunk ki megfelelő méretű fényforrást kezdeti világítási tesztek nélkül? A minták beszerzését követően meg kell értenünk a detektálási jellemzőket, meg kell határoznunk a fényút típusát és a fényforrás színét, majd ezek kiválasztása után meg tudjuk ítélni a fényforrás szükséges méretét.

A főbb referenciapontokból három van. Az első pont: megvilágítási mód, amely két típusra oszlik, az egyik az előoldali megvilágítás, a másik az alsó háttérvilágítás; A második pont: objektív kiválasztása, két típusú objektív létezik, nevezetesen FA objektív és telecentrikus objektív; A harmadik pont: a fényforrás szerkezetének munkatávolsága és a látómező mérete.

III. Megvilágítási mód

Az előoldali megvilágítási mód alapján megállapítható, hogy a detektált termékfelület sima és tükröző-e, a nem tükröző felület kevésbé igényes a fényforrás méretére, és a látómező körülbelül 1/2 méretű fényforrás elegendő.

Példaként a visszaverő felületre koncentrálva a fényforrás méretének kiválasztásához először fel kell ismerni a visszaverő felület jellemzőit, és a fényfolt teljes látómezőt kell lefedjen, és egyenletes képet kell alkotnia, ami jobb kontrasztot biztosít.  

Ugyanakkor három paraméter ismerete szükséges: a kamera célpont középpontjának mérete, a kamera és a detektáló felület közötti munkatávolság, valamint a látómező mérete (a látómező hossza és szélessége megfelel a kamerachip hosszának és szélességének). Másodszor, ha a lencse FA lencse, akkor az átfogott szög paraméterének ismerete is szükséges. Így megkapható a kamerálencse vetítési és visszaverődési szöge, ahogy az az alábbi ábrákon látható (3. ábra, 4. ábra, 5. ábra). Látható, hogy a vetítés és a visszaverődés egy W-alakú ábrát formál. Ha a fényforrás a vetítési szögön kívül helyezkedik el (ahogy a 3. ábrán látható), akkor visszaverődési szögben fényfoltok jelennek meg; ha a fényforrás a visszaverődési szög kritikus helyzetében van (ahogy a 4. ábrán látható), akkor a fényfolt az képalkotási látómező szélén jelenik meg; csak akkor érhető el egyenletes képalkotási hatás, ha a fényforrás a visszaverődési él (W) szélén kívül helyezkedik el (ahogy az 5. ábrán látható).

Ugyanez vonatkozik az alsó háttérvilágítás sugárzására is, de nincs szükség a visszaverődési szög kiszámítására. Minél távolabb van a fényforrás az érzékelési felülettől, annál nagyobb a vetítési szög kiterjedt szélességtávolsága. Amikor háttérvilágítást választunk FA lencséhez, akkor így lehet kiszámítani és értékelni. Az alábbi ábrán látható módon:

IV. Lencse kiválasztása

A fenti két világítási mód csak az FA lencsére utal, és a képek és szövegek is az FA lencsét használják példaként a tájékozódáshoz. Ezen túlmenően még egy másik lencsetípusról is szó kell, hogy legyen, nevezetesen a gyakran használt telecentrikus lencséről. A telecentrikus lencse alapvetően párhuzamos optikai útvonal típusú, ezért amikor a fényforrás méretét telecentrikus lencsével választjuk ki, csupán annyival kell nagyobb legyen, mint a tényleges látómező. Az alábbi ábrán látható módon:

V. Munkatávolság és a fényforrás struktúrájának látómezeje

A kamera célközéppontjának és munkatávolságának, a lencse szögének, a fényforrás munkatávolságának és a látószögnek az ismeretében a fényforrás mérete kiszámítható. Ugyanakkor CAD-szerű szoftverekkel is lehet ábrázolni a paraméterek alapján, így szemléletesen látható, hogy hol helyezkedik el a fényforrás fényfoltja, és megállapítható, hogy a kiválasztott fényforrás mérete megfelelő-e. Mint az alábbi ábrán látható:

Ha a lencse egy általános FA lencse, akkor a fényforrás munkatávolsága (Wd) és a felületi fény hossza (L) közötti összefüggés a hasonló háromszögek tulajdonságaiból adódik:  

WD/(WD+wd)=FOV/L

Ha a lencse egy televonós lencse, akkor a kiválasztott fényforrás elhelyezési pozíciójának csak annyit kell biztosítania, hogy  L > FOV.

VI. Záró közlemény

A gépi látás ellenőrzési rendszerében a megfelelő fényforrás kiválasztása az egyik legfontosabb része. A megfelelő fényforrás-konstrukció kiválasztása hozzájárul a teljes látási rendszer zökkenőmentes működéséhez, és egy alkalmas fényforrás hatékonyan csökkentheti a költségeket és a szerelési helyigényt is.