Pilih Saiz Sumber Cahaya Penglihatan Mesin

Teknologi pemandaangan mesin merupakan tiang utama dalam automasi industri dan pembuatan pintar moden, digunakan secara meluas dalam bidang pemeriksaan, navigasi, kawalan kualiti dan lain-lain. Di antaranya, teknologi pemandaangan 2D, 2.5D dan 3D merupakan tiga teknologi teras, masing-masing mempunyai ciri dan skop aplikasi yang berbeza.

I. latar belakang

Apabila menilai skema sumber cahaya visual, adalah penting untuk mempertimbangkan agar ruang yang mencukupi dikhaskan untuk sumber cahaya visual.

Semasa penilaian, jika ujian dan pengesahan sumber cahaya tidak dijalankan lebih awal, mungkin akan berlaku masalah di mana ruang yang dikhaskan terlalu kecil pada peringkat seterusnya. Ini bermakna sumber cahaya yang sebenarnya boleh digunakan sering kali lebih besar daripada ruang yang telah dikhaskan pada mulanya, seterusnya menjejaskan projek; jika sumber cahaya yang boleh dipasang dengan saiz kecil diaplikasikan untuk memenuhi keperluan saiz, adalah sangat berkemungkinan kualiti imej menjadi buruk dan kesan penyinaran tidak memuaskan disebabkan ketidaksuaian sumber cahaya, maka menjejaskan kemajuan keseluruhan projek. Pada akhirnya, adalah perlu untuk mengubahsuai ruang pemasangan mengikut saiz sebenar sumber cahaya, dan keseluruhan proses ini mengambil masa dan tenaga kerja yang banyak.

Oleh itu, adalah sangat penting untuk melakukan penilaian terhadap pemilihan sumber cahaya dengan baik pada peringkat awal apabila menilai skema visual. Kebanyakan skema visual pada masa kini terlebih dahulu menjalankan ujian pencahayaan untuk menentukan saiz dan ketinggian sumber cahaya, kemudian baru mereka bentuk bahagian-bahagian lain, yang akan memberi bantuan besar kepada kelancaran pembangunan keseluruhan projek pada peringkat seterusnya.

II. Kes-Kes Pemilihan

Berikut adalah dua imej yang membandingkan kesan imej bagi sumber cahaya besar dan kecil: Rajah 1 menunjukkan bahawa disebabkan sumber cahaya yang kecil, tompok cahaya tidak dapat menutupi medan penglihatan; Rajah 2 menunjukkan bahawa saiz sumber cahaya adalah sesuai, dapat menutupi seluruh medan penglihatan dengan kesan keseluruhan yang sekata dan ciri pengesanan yang jelas.

Bagaimana kita boleh memilih sumber cahaya yang bersesuaian tanpa ujian pencahayaan permulaan? Selepas mendapat sampel ujian, kita perlu memahami ciri pengesanan, menilai jenis laluan optik dan warna sumber cahaya, dan selepas memilih ini, kita boleh menilai saiz sumber cahaya yang diperlukan.

Terdapat tiga perkara utama sebagai asas rujukan. Perkara pertama: mod penyinaran, terdapat dua jenis mod penyinaran, satu ialah penyinaran hadapan, dan yang lain ialah penyinaran belakang bawah; Perkara kedua: pemilihan kanta, terdapat dua jenis kanta, iaitu kanta FA dan kanta telecentric; Perkara ketiga: jarak kerja dan saiz medan penglihatan struktur sumber cahaya.

III. Mod Penyinaran

Dari mod penyinaran hadapan, sama ada permukaan produk pengesanan licin dan berkilat, permukaan tidak berkilat mempunyai keperluan rendah terhadap saiz sumber cahaya, dan sumber cahaya sekitar 1/2 medan penglihatan adalah mencukupi.

Memfokuskan permukaan reflektif sebagai contoh untuk menilai bagaimana memilih saiz sumber cahaya, terlebih dahulu adalah perlu mengesan ciri-ciri pada permukaan reflektif, dan tompok cahaya sepatutnya meliputi seluruh medan penglihatan dan membentuk imej yang seragam, yang akan memberikan kontras yang lebih baik.  

Pada masa yang sama, tiga parameter perlu diketahui: saiz pusat sasaran kamera, jarak kerja dari kamera ke permukaan pengesanan, dan saiz medan pandangan (panjang dan lebar medan pandangan sepadan dengan panjang dan lebar cip kamera). Kedua, jika kanta tersebut adalah kanta FA, parameter sudut terkandung juga perlu diketahui. Dengan cara ini, sudut unjuran dan sudut pantulan kanta kamera dapat diperoleh, seperti yang ditunjukkan dalam rajah-rajah berikut (Rajah 3, Rajah 4, Rajah 5). Dapat dilihat bahawa unjuran dan pantulan membentuk rajah berbentuk W. Jika sumber cahaya berada di luar sudut unjuran (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3), akan terdapat tompok cahaya dalam sudut pantulan; jika sumber cahaya berada di kedudukan kritikal sudut pantulan (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4), tompok cahaya akan kelihatan di tepi medan pandangan imej; hanya apabila sumber cahaya berada di luar tepi pantulan (W) (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5), kesan imej yang sekata dapat diperoleh.

Perkara yang sama turut dikenakan kepada sinaran lampu belakang pada bahagian bawah, tetapi tiada keperluan untuk mengira sudut pantulan. Semakin jauh sumber cahaya dari permukaan pengesanan, semakin besar jarak lebar terentang sudut unjuran tersebut. Apabila memilih lampu belakang untuk kanta FA, ia boleh dikira dan dinilai dengan cara ini. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut:

IV. Pemilihan Kanta

Dua mod sinaran di atas hanya menyebut kanta FA sahaja, manakala gambar dan teks juga menggunakan kanta FA sebagai contoh untuk rujukan. Terdapat satu lagi jenis kanta yang perlu diterangkan, iaitu kanta telecentric yang biasa digunakan. Kanta telecentric ini secara asasnya merupakan jenis laluan cahaya selari, oleh itu apabila memilih saiz sumber cahaya dengan menggunakan kanta telecentric, kita hanya perlu memilih sumber cahaya yang sedikit lebih besar daripada saiz medan penglihatan sebenar. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut:

V. Jarak Kerja dan Saiz Medan Penglihatan Struktur Sumber Cahaya

Selepas mengetahui pusat sasaran kamera dan jarak kerja, sudut lensa, jarak kerja sumber cahaya dan medan penglihatan, saiz sumber cahaya boleh ditentukan melalui pengiraan. Pada masa yang sama, perisian seperti CAD boleh digunakan untuk melukis grafik mengikut parameter, supaya dapat secara intuitif melihat di mana kedudukan tompok cahaya sumber cahaya tersebut dan menentukan sama ada saiz sumber cahaya yang dipilih adalah sesuai. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut:

Apabila lensa tersebut adalah lensa FA biasa, hubungan antara jarak kerja sumber cahaya Wd dan panjang cahaya permukaan L boleh diperoleh daripada ciri-ciri segi tiga serupa:  

WD/(WD+wd)=FOV/L

Apabila lensa tersebut adalah lensa telecentric, kedudukan pemasangan sumber cahaya yang dipilih hanya perlu memastikan bahawa  L > FOV.

Vi. kesimpulan

Dalam skim pemeriksaan visi mesin, pemilihan sumber cahaya visual merupakan sebahagian penting. Pemilihan skim sumber cahaya yang betul adalah membantu untuk menyelesaikan keseluruhan sistem penglihatan dengan lancar, dan sumber cahaya yang sesuai boleh berkesan menjimatkan kos dan ruang pemasangan mekanisme tersebut.