Osvetlitev za strojno vizijo za pregled membrane: dva praktična primera

Prozorne in polprozorne membrane je težko pregledovati, ker lahko osvetlitev prepuščajo ali razpršijo namesto, da bi ustvarile močno vidno robno črto. Učinkovit sistem strojne vizije mora stanje »membrana prisotna« in »membrana odsotna« narediti dosledno različni, ne da bi se zanašal izključno na programske izboljšave. V obeh preskusih je bil cilj pregleda ugotavljanje prisotnosti. Za dve različni strukturi membrane sta bili potrebni različni geometriji osvetlitve: kupolasta svetilka za membrano s kovinskim obročem in obročasta svetilka z nizkim kotom za kupolasto membrano.

Zakaj je pri ugotavljanju prisotnosti membrane pomembna geometrija osvetlitve

Membrana lahko fizično obstaja, a ostane skoraj nevidna pod neprimerno osvetlitvijo. Osvetlitev se zato mora vsebovati membrano in pritrdilno napravo na tak način, da v območju pregleda povzroči ponovljivo spremembo jakosti ali barve.

Za vzorec jeklenega obroča je bila dovolj enobarvna slika, saj je membrana ob čelni razpršeni osvetlitvi spremenila obroč iz temnega v svetlega. Za vzorec membranske kupole je barvna kamera ohranila vidno tonalno razliko: pritrdilni obroč se je brez membrane pojavil črn, z nameščeno membrano pa mlečno bel.

Ti testi kažejo, zakaj svetlobo izbrati treba na podlagi optičnega obnašanja dela, ne le na podlagi njene svetlosti. Oblika površine, prosojnost, vidno polje, delovna razdalja, vrsta kamere in prostor za montažo so vsi vplivali na končno konfiguracijo. Priložene slike prikazujejo jasno vizualno ločitev, vendar niso podane nobene vrednosti natančnosti, časa cikla ali ponovljivosti; te vrednosti je treba potrditi med preverjanjem v proizvodnji.

Primer 1: Nadzor membrane jeklenega obroča z uporabo kupolaste svetlobe

Prva nastavitev je uporabljala frontalno difuzno osvetlitev iz kupole v obliki sklede. Njena široka odsevna površina je razpršila svetlobo okoli držala iz jeklenega obroča in ustvarila visokokontrastno enobarvno sliko. V predstavljenih rezultatih je ostal obroč držala črn, kadar membrane ni bilo, in postal svetlo bel, kadar je bila membrana prisotna. Ta sprememba stanja omogoča vidnemu algoritmu neposreden signal o regiji zanimanja za preverjanje prisotnosti.

Konfiguracija zajemanja slike je sestavljena iz Kamere MV-CS200-10GM z monohromnim površinskim senzorjem in ločljivostjo 20 MP , ena fiksne leče z goriščno razdaljo 35 mm , in ena Kupolaste svetilke KM-3DM13034-W-24V-S . Delovna razdalja leče je bila 180 mm , vidno polje pa je bilo 67 × 45 mm , višina namestitve svetilke pa je bila 93 mm .

Svetilka s kupolo je bila primerna, ker je membrana in krožna priprava zahtevala široko in enakomerno sprednjo osvetlitev. Za proizvodno uporabo naj ekipa zaklene izpostavljenost in dobiček, postavitev zaščiti pred spreminjajočo se okoljsko svetlobo ter preveri vzorce v normalnih razmerah, pri manjkajoči membrani, premaknjeni membrani in različicah po serijah.

Primer 2: Preverjanje membrane s kupolo z obročno svetilko pod nizkim kotom

Drugi vzorec je imel drugačno geometrijo in zahteval nižji kot osvetlitve. Obročna svetilka z vodoravnim smernim svetlobnim curkom je osvetlila območje membrane s kupolo, medtem ko je barvna kamера zajela nastalo RGB kontrastnost. Brez membrane se je območje krožne priprave pojavilo črno. Z nameščeno membrano se je isto območje pojavilo mlečno belo, kar je omogočilo vizualno ločevanje obeh stanj.

Ta nastavitev je uporabljala Barvno ploščno kamero MV-CU120-10GC z razločljivostjo 12 MP , ena fiksno lečo z goriščno razdaljo 16 mm in raztegljivim obročem debeline 1 mm , in ena Obročno svetilko KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D . Delovna razdalja leče je bila 80 mm , vidno polje pa je bilo 37 × 28 mm , višina namestitve svetilke pa je bila 23 mm .

Nizko-kotna postavitev je bila izbrana, da se razkrije odziv membrane, hkrati pa se ohrani krožna značilnost in okolišnje luknje. Pred predajo na proizvodno črto naj bi preverjanje potekalo po toplotni stabilizaciji in v okviru pričakovane tolerance položaja dela. Mejni vrednosti naj bi temeljile na večih primerkih brez napak in z napakami, ne pa le na eni referenčni sliki.

Inženirski zaključek

Ti primeri kažejo, da lahko podobne naloge zaznavanja prisotnosti zahtevajo različno osvetlitev. rEŠITVE membrana iz jeklenega obroča je koristila difuzno kupoloasto osvetlitev in monokromatski kontrast, medtem ko je membrana kupole zahtevala nizko-kotno obročasto osvetlitev in barvne informacije. Pravilna izbira je bila odvisna od tega, kako se je vsaka membrana odzvala na svetlobo, ne pa le od ločljivosti kamere.

Za nov projekt pregleda membrane zagotovite risbo dela, vzorčne slike, material membrane, vidno polje, delovno razdaljo, hitrost črte, model kamere in merila za sprejem. Nadzorovan test vzorca nato primerja geometrije osvetlitve ter dokumentira končne pogoje za kamero, objektiv, osvetlitev, eksponiranje, ojačitev in namestitev. Ta zapis omogoča lažjo ponovno izvedbo rezultata ob namestitvi ali podvojitvi sistema. Proizvodna ekipa naj shranjuje tudi referenčne slike za obe sprejeti stanji ter po vzdrževanju, zamenjavi pritrdilnih elementov ali prilagoditvi osvetlitve ponovno preveri prag. S tem preprečimo, da bi nedokumentirana sprememba strojne opreme postala nov vir napačnih rezultatov.

Pošljite HIFLY-ju svoje vzorce membran brez napak in z manjkajočimi membranami za aplikacijsko specifičen test osvetlitve in priporočilo konfiguracije.