Освещение машинного зрения для контроля мембран: два практических случая

Прозрачные и полупрозрачные мембраны сложно контролировать, поскольку они могут пропускать или рассеивать свет вместо того, чтобы формировать чёткий видимый контур. Практическая система машинного зрения должна обеспечивать стабильное различие между состояниями «мембрана присутствует» и «мембрана отсутствует», не полагаясь исключительно на программную обработку изображений. В этих двух испытаниях цель контроля заключалась в определении наличия мембраны. Две конструкции мембран требовали разных геометрий освещения: купольное освещение — для мембраны с металлическим кольцом, и кольцевое освещение под малым углом — для купольной мембраны.

Почему геометрия освещения важна при определении наличия мембраны

Физически присутствующая мембрана может оставаться почти невидимой при неподходящем освещении. Поэтому освещение должно взаимодействовать с мембраной и креплением таким образом, чтобы вызывать воспроизводимое изменение интенсивности или цвета в зоне контроля.

Для образца стального кольца монохромное изображение оказалось достаточным, поскольку мембрана изменила оттенок кольца с тёмного на светлый при фронтальном рассеянном освещении. Для образца купольной мембраны цветная камера сохранила видимую тональную разницу: крепёжное кольцо выглядело чёрным без мембраны и молочно-белым при установленной мембране.

Эти испытания показывают, почему источник света следует выбирать исходя из оптического поведения детали, а не только по яркости. Форма поверхности, прозрачность, поле зрения, рабочее расстояние, тип камеры и доступное место для крепления — всё это повлияло на окончательную конфигурацию. Предоставленные изображения демонстрируют чёткое визуальное разделение, однако цифровые данные по точности, времени цикла или воспроизводимости не приведены; эти значения необходимо подтвердить в ходе производственной валидации.

Случай 1: Контроль мембраны стального кольца с помощью купольного источника света

Первая настройка использовала фронтальное рассеянное освещение от купольного источника света чашеобразной формы. Его широкая отражающая поверхность равномерно распределяла свет вокруг крепёжного кольца из стали и формировало монохромное изображение с высоким контрастом. В предоставленных результатах крепёжное кольцо оставалось чёрным при отсутствии мембраны и становилось ярко-белым при её наличии. Такое изменение состояния даёт алгоритму машинного зрения прямой сигнал для определения области интереса при проверке наличия.

Конфигурация визуализации состояла из камеры площадного сканирования MV-CS200-10GM на 20 МП, монохромной ,фиксированного фокусного расстояния 35 мм , а также купольного источника света KM-3DM13034-W-24V-S . Рабочее расстояние объектива составляло 180 мм , поле обзора — 67 × 45 мм , а высота установки источника света — 93 мм .

Потолочный светильник был уместен, поскольку мембрана и круглая арматура требовали широкого и равномерного фронтального освещения. Для внедрения в производство команда должна зафиксировать экспозицию и усиление, экранировать рабочую станцию от изменяющегося окружающего освещения и проверить образцы в нормальных условиях, при отсутствии мембраны, при смещённой мембране и при вариациях партий.

Случай 2: Инспекция куполообразной мембраны с использованием кольцевого светильника малого угла

Второй образец имел иную геометрию и требовал меньшего угла освещения. Горизонтально направленный кольцевой светильник малого угла освещал область куполообразной мембраны, в то время как цветная камера фиксировала результирующий RGB-контраст. При отсутствии мембраны область круглой арматуры выглядела чёрной. При установленной мембране та же область выглядела молочно-белой, что обеспечивало визуальное различение двух состояний.

В этой установке использовалась цветная площадная камера MV-CU120-10GC на 12 Мп ,фиксированная линза с фокусным расстоянием 16 мм и удлинительное кольцо толщиной 1 мм , а также кольцевой светильник KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D . Рабочее расстояние объектива составляло 80 мм , поле обзора — 37 × 28 мм , а высота установки источника света — 23 мм .

Было выбрано низкоугловое расположение, чтобы выявить реакцию мембраны, сохранив при этом круглую форму и окружающие отверстия. Перед запуском в серийное производство проверку следует проводить после термостабилизации и в пределах допустимого отклонения положения детали. Пороговые значения должны основываться на множестве исправных и дефектных образцов, а не на единственном эталонном изображении.

Инженерный вывод

Эти случаи демонстрируют, что схожие задачи обнаружения наличия могут требовать различного освещения рЕШЕНИЯ . Для стальной кольцевой мембраны оказалось оптимальным рассеянное купольное освещение и монохромный контраст, тогда как для купольной мембраны требовались низкоугловое кольцевое освещение и цветовая информация. Правильный выбор зависел от того, как каждая мембрана взаимодействует со светом, а не просто от разрешения камеры.

Для нового проекта проверки мембраны предоставьте чертёж детали, образцы изображений, материал мембраны, поле зрения, рабочее расстояние, скорость линии, модель камеры и критерии приёмки. Затем можно провести контролируемое тестирование образцов для сравнения геометрий освещения и документирования окончательных параметров камеры, объектива, источника света, выдержки, усиления и условий крепления. Такая запись упрощает воспроизведение результата при установке или дублировании системы. Команда производства также должна сохранять опорные изображения как для принятых состояний, так и для повторной проверки порога после технического обслуживания, замены креплений или регулировки освещения. Это предотвращает появление неудокументированных изменений в аппаратном обеспечении как новой причины ложных результатов.

Направьте HIFLY образцы деталей с исправной и отсутствующей мембраной для проведения специализированного теста освещения и получения рекомендаций по конфигурации.