Vodnik za LED osvetlitev za strojno vizijo za avtomatizirane sisteme

LED osvetlitev je temelj zanesljive avtomatizirane strojne vizije – njena hitrost, stabilnost in spektralna enotnost neposredno določajo natančnost pregledov v hitro delujočih proizvodnih procesih. Kot globalni ponudnik rešitev za strojno vizijo že 15 let HIFLY Technology (Shenzhen) ponuja industrijsko kakovostne LED osvetlitev za strojno vizijo (potrjene z ISO 9001:2015) strankam v več kot 30 državah ter izpolnjuje zahtevne zahteve avtomatiziranih sistemov. Spodaj razlagamo, zakaj so LED svetilke nujne, predstavimo osnovne tehnike osvetlitve ter optimizacije glede na specifične materiale.

Zakaj je LED osvetlitev ključnega pomena za zanesljivo delovanje svetlobnih sistemov pri strojni viziji

Fizika sinhronizacije svetlobe in senzorja v hitro delujoči avtomatizaciji

Za pravilno delovanje avtomatizacije pri visokih hitrostih mora biti sinhronizacija med bliski svetlobe in sprožitvijo zaklenitve kamere natančna do mikrosekunde. LED-diode lahko reagirajo v le 10 mikrosekund ali celo hitreje, kar je veliko boljše kot stari halogenski ali fluorescentni viri svetlobe, zato pri hitri preverjanju izdelkov ni zamazanosti zaradi gibanja. Predstavljajte si konvejer, ki se premika s hitrostjo 5 metrov na sekundo. Če je osvetlitev celo za milisekundo pozna, to povzroči 5 mm veliko deformacijo na posnetkih, kar lahko pomeni napačno razvrstitev majhnih elektronskih komponent. Osvetlitev mora ostati stabilna brez utripanja, da vsak posnetek prejme enako količino svetlobe. To je zelo pomembno za sisteme optičnega prepoznave znakov (OCR), ki morajo vsako minuto prebrati oznake na več kot 500 pakiranjih. Polprevodniške tovarne, kjer se napake merijo v nanometrih, se zanašajo na LED-osvetlitev, pri kateri so spremembe jakosti manjše od 0,1 %. Ti tehnični podatki izpolnjujejo zahteve standarda ISO 9022-18 ter tisto, kar večina proizvajalcev danes šteje za dobro prakso.

LED nasproti halogenim nasproti fluorescenčnim: življenjska doba, stabilnost in spektralna enotnost

Osvetlitev za strojno vidno opremo je v veliki meri prevzeta s svetlečimi diodami (LED), saj imajo daljšo življensko dobo, boljšo nadzorovanje barve in ostanejo stabilne skozi čas. Tradicionalne halogenske sijalke izgubijo približno 30 % svetlosti že po le 1.000 urah obratovanja. Fluorescenčne cevi niso bistveno boljše – njihova barvna temperatura se lahko vsak mesec spremeni za celo 300 K. Industrijske LED-diode pa prikazujejo povsem drugačno sliko. Te visokokakovostne enote ohranijo vsaj 95 % svoje izvirne svetlosti tudi po več kot 50.000 urah neprekinjenega delovanja. Takšna doslednost je zelo pomembna v aplikacijah, kjer je časovna natančnost ključnega pomena, na primer pri pregledu farmacevtskih blisterskih embalaž pri proizvodnji. Kar LED-e resnično izpostavi, je njihova sposobnost oddajanja zelo specifičnih valovnih dolžin svetlobe. Na primer dobra LED-diode oddajajo rdečo svetlobo z valovno dolžino 630 nm z odstopanjem manj kot 2 nm. Primerjajte to z halogenskimi sijalkami, ki razpršijo svojo energijo prek širokega spektra barv, ki obsega približno 40 nm. Ožji barvni osredotočenost LED-ov omogoča znatno bolj jasne slike pri iskanju drobnih prask na sijajnih kovinskih površinah. Proizvajalci poročajo, da se pri prehodu s standardnih virov svetlobe na te specializirane LED-e število izpuščenih napak zmanjša celo za 20 %.

Osnovne tehnike osvetlitve za uporabo svetlobe v strojnem vidu

Učinkoviti nastavitve osvetlitve za strojni vid neposredno določajo natančnost pregleda v avtomatiziranih sistemih. Izbor optimalnih tehnik zmanjšuje lažne zavrnitve in hkrati maksimizira zaznavanje napak na različnih materialih ter površinskih lastnostih.

Osvetlitev iz ozadja in svetla polja: optimizacija zaznavanja robov glede na površinsko odsevnost

Podsvetlitev deluje tako, da se svetlobni viri postavijo za predmete, kar ustvari ostri kontrastni silhete, ki so zelo primerni za merjenje razsežnosti in opazovanje lukenj. Nato obstaja tehnika svetlega polja, ki svetlobo usmerja pod majhnim kotom (približno 10 do 30 stopinj) s strani spredaj, kar povzroči bolj izrazito vidnost površinskih tekstur. Kombinacija obeh pristopov izkorišča različne načine odseva svetlobe s strani različnih materialov in poveča natančnost zaznavanja robov pri kovinskih komponentah za približno štirideset odstotkov v primerjavi z običajno difuzno osvetlitvijo. Ta kombinacija zmanjšuje napake pri meritvah med natančnim obdelovalnim delom in pomaga tudi robotom pri pravilni poravnavi delov.

Temno polje in koaksialna osvetlitev: zaznavanje mikroskopskih praskev na zrcalnih površinah

Temno-poljsko osvetlitev deluje tako, da svetlobo odbija pod koti manjšimi od 30 stopinj od površinskih napak, kar omogoča opazovanje majhnih prask (manjših od 5 mikronov), ki jih običajna osvetlitev popolnoma spregleda. Pri koaksialni osvetlitvi svetloba potuje dejansko po isti poti kot optična os kamere, zato izniči nadležne odseve, ki jih vidimo na sijajnih materialih, kot so polirani aluminij ali stekla s premazi. Študija, objavljena lani v časopisu Optics Manufacturing, je pokazala tudi nekaj zanimivega: ko so proizvajalci kombinirali obe metodi, so na kovinskih površinah zaznali za 32 % več prask kot prej. Poleg tega je bilo manj lažnih alarmov, povzročenih s sijajem. Te tehnike so se že postale precej standardne v panogah, kjer je kakovost najpomembnejša, še posebej pri pregledu lakirnih površin avtomobilov in preverjanju elektronskih komponent, kjer lahko celo najmanjša napaka kasneje predstavlja velik problem.

Strukturirana laserska osvetlitev za izvlečenje 3D profila pri robotski vodenju

Ko strukturirana laserska osvetlitev sije te natančno izmerjene vzorce črt na predmet, se naslednje dogodi kar čudovito. Način, na katerega se te črte izkrivijo, nam natančno pove obliko predmeta – do nivoja milimetra za tridimenzionalne rekonstrukcije. Za robote, ki poskušajo iz korit izvleči dele, sestavljati komponente ali slediti varilnim šivom, ta globinska informacija pomeni, da lahko takoj prilagodijo svoje poti med delovanjem. Realni testi v praksi kažejo, da ti sistemi ponavljajo meritve z natančnostjo do 0,1 mm tudi pri zapletenih oblikah. Takšna natančnost je zelo pomembna na mestih, kot so proizvodnja letal, kjer morajo deli popolnoma ustrezati, ali pri skladanju baterijskih celic, kjer se majhne nepravilnosti hitro nabirajo.

Optimizacija osvetlitve glede na material za natančnost svetlobnih sistemov strojno vid

Razpršena osvetlitev kupole za OCR polprozornih embalaž: odprava odsevnih svetlih točk

Prozorna embalaža, kot so plastične steklenice, matirane steklenice in majhni blisterski pakirni materiali za zdravila, povzročajo resne težave sistemom optičnega prepoznave znakov (OCR), saj se zaradi nenavadnih odsevov skrijejo črtne kode in nalepke. Rešitev? Razpršena kupolasta osvetlitev obdaja predmete z enakomerno, mehko in vsestransko osvetlitvijo pod pravim kotom. Te kupolaste svetilke imajo posebno ukrivljeno notranjo obliko, ki svetlobo razprši namesto, da bi se neposredno odbila nazaj v kamere. Učinek je precej zanimiv – mehka osvetlitev jasno poudari majhne izvirne reliefne črke ali lasersko gravirane oznake, ne da bi jih preveč osvetlila in s tem izbrisala. Nekatere preskusne meritve v industriji embalaže kažejo, da te svetilke povečajo uspešnost branja za približno 40 odstotkov v primerjavi z običajnimi točkovnimi svetilkami. Na hitro delujočih sestavnih linijah, kjer so izdelki okrogli ali delno prozorni, proizvajalci pri ponovni namestitvi svojih vizualnih sistemov vedno znova izbirajo ravno te kupolaste svetilke, kadar zahtevajo zanesljive rezultate.

Ste pripravljeni izboljšati osvetlitev vašega avtomatiziranega sistema?

Hitrost, stabilnost in raznolikost LED osvetlitve jo naredita nepogrešljivo za avtomatizirano strojno vizijo – uspeh pa je odvisen od prilagoditve pravilne vrste LED in tehnike osvetlitve vaši aplikaciji. Za industrijske LED osvetlitvene rešitve ali za združevanje osvetlitve z dopolnjujočimi kamero za strojno vizijo (kot jih ponuja HIFLY) sodelujte z dobaviteljem, ki razume posebne zahteve avtomatiziranih sistemov.

15-letna izkušnja HIFLY na področju strojne vizije—vključno z LED-i, kamero in integriranimi rešitvami—zagotavlja usklajenost z vašo proizvodno hitrostjo, velikostjo napak in zahtevami glede materialov. Kontaktirajte nas danes za brezplačno posvetovanje, da izboljšamo vašo osvetlitveno nastavitev.