LED-verlichtingsgids voor machinevisie in geautomatiseerde systemen

LED-verlichting is de basis voor betrouwbare geautomatiseerde machinevisie — de snelheid, stabiliteit en spectraal consistentie ervan bepalen direct de inspectienauwkeurigheid in productie met hoge snelheid. Als wereldwijde leverancier van machinevisieoplossingen met 15 jaar ervaring biedt HIFLY Technology (Shenzhen) industriële LED-verlichting machinaal zichtverlichting (ondersteund door ISO 9001:2015-certificering) aan klanten in meer dan 30 landen, afgestemd op de strenge eisen van geautomatiseerde systemen. Hieronder leggen we uit waarom LED’s onmisbaar zijn, welke kernverlichtingstechnieken er bestaan en hoe verlichting kan worden geoptimaliseerd op basis van het te onderzoeken materiaal.

Waarom LED-verlichting essentieel is voor betrouwbare lichtprestaties bij machinevisie

Fysica van licht–sensor-synchronisatie bij automatisering met hoge snelheid

Voor een correct functioneren van automatisering bij hoge snelheid moet de timing tussen lichtflitsen en sluiteropening van de camera tot op de microseconden nauwkeurig zijn. LED's kunnen in slechts 10 microseconden of minder reageren, wat aanzienlijk beter is dan ouderwetse halogeen- of fluorescentielampen, zodat er geen bewegingsonscherpte optreedt bij het snel inspecteren van producten. Stel u een transportband voor die met 5 meter per seconde beweegt. Als de verlichting zelfs maar een milliseconde te laat is, leidt dat tot een vervorming van 5 mm in de afbeeldingen, wat kan betekenen dat kleine elektronische onderdelen verkeerd worden geclassificeerd. De verlichting moet stabiel blijven zonder flikkering om elke beeldframe dezelfde hoeveelheid licht te leveren. Dit is van groot belang voor OCR-systemen (optical character recognition) die labels op meer dan 500 pakketten per minuut moeten lezen. Halfgeleiderfabrieken, waarbij afwijkingen in de orde van nanometers worden gecontroleerd, zijn afhankelijk van LED-verlichting waarvan de intensiteitsvariaties onder de 0,1 % blijven. Deze specificaties voldoen aan de eisen van de ISO 9022-18-norm en aan wat de meeste fabrikanten tegenwoordig als goede praktijk beschouwen.

LED vs. halogeen vs. fluorescent: levensduur, stabiliteit en spectraal consistentie

Verlichting voor machinevisie wordt grotendeels overgenomen door LED's, omdat ze langer meegaan, betere kleurcontrole bieden en gedurende de tijd stabiel blijven. Traditionele halogeenlampen verliezen al na slechts 1.000 bedrijfsuren ongeveer 30% van hun helderheid. Fluorescerende buizen zijn ook niet veel beter: hun kleurtemperatuur kan per maand met wel 300 K veranderen. Industriële LED's van hoge kwaliteit vertellen echter een ander verhaal. Deze hoogwaardige units behouden zelfs na meer dan 50.000 uur aaneengesloten gebruik ten minste 95% van hun oorspronkelijke helderheid. Dat soort consistentie is van groot belang in toepassingen waarbij timing alles is, zoals bij het inspecteren van farmaceutische blisterverpakkingen tijdens productielopen. Wat LED's echt onderscheidt, is hun vermogen om zeer specifieke golflengten van licht uit te zenden. Een goede LED produceert bijvoorbeeld rood licht van 630 nm met minder dan 2 nm variatie in golflengte. Vergelijk dit met halogeenlampen, die hun energie verspreiden over een breed kleurgebied van ongeveer 40 nm. De nauwkeurigere kleurfocus van LED's leidt tot veel scherpere beelden bij het opsporen van minuscule krassen op glanzende metalen oppervlakken. Fabrikanten melden dat ze tot 20% minder gebreken over het hoofd zien wanneer ze overstappen van standaardverlichtingsbronnen naar deze gespecialiseerde LED's.

Kernverlichtingstechnieken voor machinevisietoepassingen

Effectieve machinevisieverlichtingsopstellingen bepalen direct de inspectienauwkeurigheid in geautomatiseerde systemen. Het kiezen van optimale technieken minimaliseert valse afkeuringen en maximaliseert tegelijkertijd het detecteren van gebreken bij uiteenlopende materialen en oppervlakte-eigenschappen.

Achterverlichting en helder veld: optimalisatie van randdetectie op basis van oppervlaktereflectiviteit

Achterverlichting werkt door lichtbronnen achter objecten te plaatsen, waardoor scherpe contrastsilhouetten ontstaan die zeer geschikt zijn voor het meten van afmetingen en het opsporen van gaten. Daarnaast is er de helderveldtechniek, waarbij licht onder een ondiepe hoek van ongeveer 10 tot 30 graden vanaf de voorkant wordt ingeschoten, zodat oppervlaktestructuren duidelijker naar voren treden. Door beide benaderingen te combineren, wordt optimaal gebruikgemaakt van de verschillende manieren waarop materialen licht reflecteren, waardoor de nauwkeurigheid van randdetectie bij metalen componenten ongeveer veertig procent beter is dan bij gebruik van gewone diffuus verlichting. Deze combinatie vermindert meetfouten tijdens precisiebewerkingsprocessen en helpt robots ook bij het juist uitlijnen van onderdelen.

Donkerveld- en coaxiale verlichting: detectie van microkrassen op spiegelende oppervlakken

Donkerveldverlichting werkt door licht onder een hoek van minder dan 30 graden te laten weerkaatsen op oppervlaktegebreken, waardoor die minuscule krassen (minder dan 5 micrometer) zichtbaar worden, terwijl reguliere verlichting ze volledig over het hoofd ziet. Bij coaxiale verlichting loopt het licht precies dezelfde weg als de cameraobjectief, waardoor die vervelende weerkaatsingen op glanzende materialen — zoals gepolijst aluminium of gecoat glas — worden geëlimineerd. Een studie die vorig jaar in Optics Manufacturing werd gepubliceerd, toonde ook iets interessants aan: wanneer fabrikanten beide methoden combineerden, ontdekten zij 32% meer krassen op metalen oppervlakken dan eerder. Bovendien waren er minder valse alarmen door schittering. Deze technieken zijn inmiddels vrij standaard geworden in sectoren waar kwaliteit het allerbelangrijkst is, met name bij het inspecteren van autolaklagen en het verifiëren van elektronische componenten, waar zelfs het kleinste gebrek op termijn een groot probleem kan veroorzaken.

Gestructureerde laserverlichting voor 3D-profielbepaling in robotgeleiding

Wanneer gestructureerd laserlicht deze zorgvuldig gemeten lijnpatronen op een object projecteert, gebeurt er vervolgens iets bijzonder indrukwekkends. De manier waarop deze lijnen vervormen, vertelt ons exact welke vorm het object heeft, tot op het millimeterprecisieniveau voor 3D-reconstructies. Voor robots die onderdelen uit bakken moeten pakken, componenten moeten monteren of lasnaden moeten volgen, betekent deze diepinformatie dat ze hun bewegingspaden direct kunnen aanpassen tijdens het werk. Praktijktests tonen aan dat deze systemen metingen met een herhaalbaarheid van 0,1 mm kunnen uitvoeren, zelfs bij complexe vormen. Dat soort precisie is van groot belang in sectoren zoals de vliegtuigbouw, waar onderdelen perfect op elkaar moeten passen, of bij het stapelen van batterijcellen, waar kleine uitlijningsfouten zich snel opstapelen. Wat maakt gestructureerd licht zo goed? Nou, in tegenstelling tot gewone 2D-camera’s, die moeite hebben wanneer objecten niet onder de juiste hoek staan, werkt deze techniek ongeacht de positie van het object of zijn plaats in de ruimte.

Materiaalspecifieke optimalisatie van belichting voor nauwkeurigheid van machinevisie-verlichting

Diffuus koepelverlichting voor doorzichtige verpakkingen OCR: Eliminatie van spiegelende hotspots

Duidelijke verpakkingen zoals plasticflessen, matglas-potten en die kleine blisterverpakkingen voor pillen veroorzaken echte problemen voor OCR-systemen (optical character recognition) vanwege de vreemde weerkaatsingen die streepjescodes en etiketten verbergen. De oplossing? Diffuus koepellicht omhult objecten met een gelijkmatige, alomvattende en zachte verlichting onder precies de juiste hoek. Deze koepellampen hebben een speciale gebogen binnenkant die het licht verspreidt in plaats van het rechtstreeks terug te laten kaatsen naar de camera’s. Het resultaat is eigenlijk vrij indrukwekkend: de zachte verlichting doet die kleine verhoogde letters of lasergravures duidelijk uitkomen, zonder dat ze worden weggeblitst. Enkele tests in de verpakkingsindustrie tonen aan dat deze lampen het leesrendement met ongeveer 40 procent kunnen verbeteren ten opzichte van gewone spotlights. Op snel bewegende assemblagelijnen, waar producten rond of gedeeltelijk doorzichtig zijn, kiezen fabrikanten keer op keer voor deze koepellampen wanneer ze betrouwbare resultaten nodig hebben van hun vision-systemen.

Klaar om de verlichting van uw geautomatiseerde systeem te verbeteren?

De snelheid, stabiliteit en veelzijdigheid van LED-verlichting maken deze onvervangbaar voor geautomatiseerde machinevisie—maar het succes hangt af van het kiezen van het juiste LED-type en de juiste belichtingstechniek voor uw toepassing. Voor industriële LED-verlichtingsoplossingen, of om verlichting te combineren met aanvullende machinevisiecamera’s (zoals aangeboden door HIFLY), werkt u samen met een leverancier die de unieke eisen van geautomatiseerde systemen begrijpt.

HIFLY’s 15 jaar ervaring op het gebied van machinevisie—van LED’s en camera’s tot geïntegreerde oplossingen—garandeert een optimale afstemming op uw productiesnelheid, de grootte van fouten en de materiaaleisen. Neem vandaag nog contact met ons op voor een vrijblijvend consult om uw verlichtingsopstelling te verfijnen.