Mit jelentenek a színjellemzők gépi látás világításban?

A gépi látási rendszerekben a világítóforrások kiválasztása és beállítása kritikusan befolyásolja a képminőséget és az elemzési eredményeket. A színjellemzők – beleértve a színhatást, színhőmérsékletet, korrelált színhőmérsékletet (CCT) és színvisszaadási indexet (CRI) – alapvetően befolyásolják a képalkotási teljesítményt. Alább részletesen tárgyaljuk ezeket a tulajdonságokat és jelentőségüket ipari látási alkalmazásokban.

Színhatás: A fény színének lényege

A színhelyesség meghatározza egy fényforrás által kibocsátott szín inherent jellegét. Különböző színjellemzők különböző vizuális hatásokat eredményeznek, amelyek közvetlenül befolyásolják a kép kontrasztját, élességét és a színek hűségét. Például:

○  Felületi hibák ellenőrzése során a célszerűen kiválasztott színhelyesség fokozza a karcolások vagy szennyeződések láthatóságát a háttértextúrához képest.

○  A vörös fény (620–750 nm) növeli a kontrasztot a nyomtatott áramkörökön lévő rézvezetékek ellenőrzése során.

○  A kék fény (450–495 nm) kiemeli a felület topológiáját 3D alkatrész-szkenneléskor.

A pontos színhangolás lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy „programozzák” az optikai kontrasztot adott anyagokhoz vagy hibákhoz.

Színfokhőmérséklet: A fény termikus aláírása

Kelvinben (K) mérve, a színfokhőmérséklet egy fényforrás vizuális melegségét vagy hidegségét írja le a színének összehasonlításával egy elméleti fekete test sugárzójával, amelyet ugyanarra a hőmérsékletre hevítenek fel:

○  Alacsony színfokhőmérséklet (1800–3500 K):

Vöröses/sárgás árnyalatok (pl. halogén lámpák). „Meleg” képalkotási környezetet teremt, amely ideális tükröző felületeken keletkező csillogás csökkentésére.

○  Közepes színképhőmérséklet (3500–5000 K):

Semleges fehér (pl. nappali fényű LED-ek). Egyensúlyt teremt a színérzékelés pontossága és a kontraszt között általános vizsgálati feladatokhoz.

○  Magas színképhőmérséklet (5000 K–10 000 K):

Kékesfehér (pl. Xenon ívlámpák). Nagy energiájú megvilágítást biztosít nagy sebességű képalkotáshoz vagy fluoreszcencia-érzékeléshez.

Alkalmazási tanács: Félvezető lemezek (wafer) vizsgálata során gyakran 5600 K-es megvilágítást használnak, hogy illeszkedjen a tisztatér környezeti fényviszonyaihoz, megakadályozva a színeltolódási hibák keletkezését.

Korrelált színképhőmérséklet (CCT): Az űr betöltése

Nem termikus fényforrások, mint például fénycsövek vagy LED-ek, nem rendelkeznek valódi feketetest-sugárzási görbékkel. A CCT az érzékelt színképhőmérsékletet jelzi, úgy igazítva a megszakított spektrumokat a legközelebbi feketetest-ekvivalenshez:

○  Fontos a konzisztens színinterpretáció biztosításához a következők alatt:

Többféle fényforrásból származó megvilágítási környezetek

Régi fénycsövek gyárakban

○  A modern látási rendszerek CCT kalibrációt használnak a színérzékelés pontosságának fenntartásához hibrid világítás integrálása esetén.

Színvisszaadási index (CRI): A hűség mérőszáma

A CRI egy fényforrás képességét méri, hogy egy objektum valódi színét mutassa be a természetes nappali fényhöz viszonyítva (CRI=100). Skála: 0–100.

○  Magas CRI (>90):

Elengedhetetlen a színösszehasonlító alkalmazásokhoz (pl. autófesték-ellenőrzés, gyógyszeres tabletta színszortírozás).

○  Alacsony CRI (<80):

Színeltorzulást okoz (pl. egy piros alkatrész barnának tűnik).

Ipari hatás : Az élelmiszer-ellenőröknek legalább 95-ös CRI értékű világításra van szükségük ahhoz, hogy pontosan felismerjék az áru érettségét vagy szennyeződését.

Következtetés: Világítás mint analitikai eszköz

A gépi látásban a megvilágítás azon túlmutat, hogy csupán világításról legyen szó – ez egy mérnöki megoldás az információkinyeréshez. Főbb alkalmazási elvek:

○  Színhelyességi index (CRI) >90 és szabályozott színhőmérséklet (CCT) színkritikus feladatokhoz

○  Hideg fényforrások (LED-ek) alkalmazása a stabilitás és az üzemeltetési költségek csökkentése érdekében

○  Fotométerek használata a megvilágítási körülmények szabványosítására

○  A színöksség összehangolása a célmateriálok optikai válaszával

A precíziós megvilágítás a nyers képpontokat hasznosítható adatokká alakítja. A hiper spektrális képalkotás fejlődése mellett ezeknek az alapelveknek a megtartása marad a megbízható automatizáció kulcsa.