Oświetlenie do przemysłowej wizji maszynowej do inspekcji membran: dwa praktyczne przypadki

Przezroczyste i półprzezroczyste membrany są trudne do inspekcji, ponieważ mogą przepuszczać lub rozpraszać światło zamiast tworzyć wyraźny, widoczny kontur. Praktyczny system przemysłowego widzenia maszynowego musi zapewniać spójną różnicę wizualną między stanem „membrana obecna” a „membrana nieobecna”, bez polegania wyłącznie na ulepszeniach oprogramowania. W tych dwóch testach celem inspekcji było wykrycie obecności membrany. Dwie różne struktury membran wymagały różnych geometrii oświetlenia: oświetlenia kopułkowego dla membrany ze stalowego pierścienia oraz oświetlenia pierścieniowego pod niskim kątem dla membrany kopułkowej.

Dlaczego geometria oświetlenia ma znaczenie przy wykrywaniu obecności membrany

Membrana może być fizycznie obecna, ale pozostawać niemal niewidoczna przy nieodpowiednim oświetleniu. Oświetlenie musi więc oddziaływać na membranę i element mocujący w taki sposób, aby w obszarze inspekcji powstawała powtarzalna zmiana natężenia lub barwy.

Dla próbki stalowego pierścienia wystarczyło monochromatyczne zdjęcie, ponieważ membrana zmieniła kolor pierścienia z ciemnego na jasny przy czołowym, rozproszonym oświetleniu. Dla próbki membrany kopułkowej użycie kamery kolorowej pozwoliło zachować widoczne różnice odcieni: pierścień mocujący był czarny bez membrany i mlecznobiały po jej zamontowaniu.

Te testy pokazują, dlaczego źródło światła należy dobierać na podstawie zachowania optycznego elementu, a nie wyłącznie na podstawie jego jasności. Kształt powierzchni, przeźroczystość, pole widzenia, odległość robocza, typ kamery oraz dostępna przestrzeń montażowa wpływały na końcową konfigurację. Załączone zdjęcia ilustrują wyraźne oddzielenie wizualne, jednak nie podano żadnych danych dotyczących dokładności, czasu cyklu ani powtarzalności; te wartości należy potwierdzić podczas walidacji w warunkach produkcyjnych.

Przypadek 1: Kontrola membrany stalowego pierścienia przy użyciu oświetlenia kopułkowego

Pierwsza konfiguracja wykorzystywała czołowe, rozproszone oświetlenie z kopułowego źródła światła w kształcie misy. Jego szeroka powierzchnia odbijająca rozpraszała światło wokół uchwytu w postaci stalowego pierścienia i generowała jednobarwny obraz o wysokim kontraście. W dostarczonych wynikach pierścień uchwytu pozostawał czarny w przypadku braku membrany oraz stawał się jasnobiały po jej umieszczeniu. Ta zmiana stanu dostarcza algorytmowi widzenia bezpośredniego sygnału określającego obszar zainteresowania do sprawdzania obecności.

Konfiguracja obrazowania składała się z Kamery przemysłowej typu area-scan MV-CS200-10GM o rozdzielczości 20 MP i trybie czarno-białym ,obiektywu stałoogniskowego o ogniskowej 35 mm , oraz Kopułowego źródła światła KM-3DM13034-W-24V-S . Odległość robocza obiektywu wynosiła 180 mm , pole widzenia miało wymiary 67 × 45 mm , a wysokość montażu źródła światła wynosiła 93 mm .

Światło kopułkowe było odpowiednie, ponieważ membrana i okrągła oprawa wymagały szerokiego, jednolitego oświetlenia czołowego. W przypadku wdrożenia produkcyjnego zespół powinien zablokować ekspozycję i wzmocnienie, zabezpieczyć stację przed zmianami światła otoczenia oraz zweryfikować próbki w warunkach normalnych, braku membrany, przesunięcia membrany oraz zmienności partii.

Przypadek 2: Inspekcja kopuły z membraną przy użyciu pierścieniowego źródła światła pod niskim kątem

Druga próbka miała inną geometrię i wymagała niższego kąta oświetlenia. Poziomo skierowane pierścieniowe źródło światła pod niskim kątem oświetlało obszar kopuły z membraną, podczas gdy kamera kolorowa rejestrowała wynikowy kontrast RGB. Bez membrany obszar okrągłej oprawy wydawał się czarny. Po zamontowaniu membrany ten sam obszar miał barwę mlecznobiałą, co umożliwiało wizualne rozróżnienie obu stanów.

W tym układzie użyto Kamery kolorowej typu area-scan MV-CU120-10GC o rozdzielczości 12 MP ,obiektywu stałoogniskowego o ogniskowej 16 mm z pierścieniem wydłużającym o grubości 1 mm , oraz Pierścieniowego źródła światła KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D . Odległość robocza obiektywu wynosiła 80 mm , pole widzenia miało wymiary 37 × 28 mm , a wysokość montażu źródła światła wynosiła 23 mm .

Układ pod niskim kątem został wybrany, aby ujawnić reakcję membrany, zachowując jednocześnie okrągły kształt i otwory wokół niej. Przed wprowadzeniem do linii produkcyjnej inspekcję należy przetestować po stabilizacji termicznej oraz przy oczekiwanej tolerancji położenia elementu. Progi powinny być ustalone na podstawie wielu poprawnych i wadliwych próbek, a nie pojedynczego obrazu odniesienia.

Podsumowanie inżynierskie

Te przypadki pokazują, że podobne zadania wykrywania obecności mogą wymagać różnych oświetleń rOZWIĄZANIA . Membrana ze stalowego pierścienia korzystała z rozmytego oświetlenia kopułowego i kontrastu w skali szarości, podczas gdy membrana kopułowa wymagała oświetlenia pierścieniowego pod niskim kątem oraz informacji kolorowych. Poprawny wybór zależał od tego, jak każda membrana oddziaływała ze światłem, a nie wyłącznie od rozdzielczości kamery.

Dla nowego projektu inspekcji membran należy dostarczyć rysunek części, obrazy próbki, materiał membrany, pole widzenia, odległość roboczą, prędkość linii, model aparatu oraz kryteria akceptacji. Następnie można przeprowadzić kontrolowany test próbki w celu porównania geometrii oświetlenia oraz udokumentowania końcowych ustawień aparatu, obiektywu, źródła światła, czasu naświatlania, wzmocnienia i warunków montażu. Takie dokumentowanie ułatwia odtworzenie wyników po instalacji lub powieleniu systemu. Zespół produkcyjny powinien również przechowywać obrazy referencyjne dla stanów zaakceptowanych oraz ponownie sprawdzać próg po konserwacji, wymianie uchwytów lub dostosowaniu oświetlenia. Dzięki temu nieudokumentowana zmiana sprzętu nie stanie się nowym źródłem fałszywych wyników.

Wyślij próbki membran prawidłowych i brakujących firmy HIFLY w celu przeprowadzenia testu oświetlenia dostosowanego do konkretnego zastosowania oraz uzyskania zaleceń dotyczących konfiguracji.