Välj Storlek På Maskinvisionsljuskälla

Maskinseendeteknik är en viktig pelare inom modern industriell automation och smart tillverkning, och används omfattande inom inspektion, navigering, kvalitetskontroll och andra områden. Bland dessa är 2D-, 2,5D- och 3D-seendetekniker tre kärnetekniker, var och en med olika egenskaper och tillämpliga scenarier.

I. bakgrund

När man utvärderar en lösning för visuell ljuskälla är det en viktig övervägelse att reservera ett lämpligt utrymme för visuell ljuskälla.

Under utvärderingen, om ljuskällans test och verifiering inte görs i förväg, kan det uppstå ett problem där det reserverade utrymmet är för litet i senare skeden. Det vill säga att den faktiskt tillgängliga ljuskällan ofta är större än det ursprungligen reserverade utrymmet, vilket påverkar projektet; om en liten installabel ljuskälla används för att uppfylla storlekskravet är det mycket troligt att bildkvaliteten är dålig och att belysningseffekten inte är tillfredsställande på grund av att ljuskällan inte matchar, vilket påverkar hela projektets framsteg. I slutändan är det fortfarande nödvändigt att ändra installationsutrymmet enligt ljuskällans faktiska storlek, och hela processen är tidskrävande och arbetsintensiv.

Därför är det särskilt viktigt att göra ett bra jobb i utvärderingen av val av ljuskälla i ett tidigt skede när den visuella lösningen utvärderas. För närvarande genomförs först belysningstester i de flesta visuella lösningar för att fastställa ljuskällans storlek och höjd, varefter andra delar konstrueras, vilket kommer att vara av stor hjälp för att projektet ska kunna utvecklas smidigt i senare skeden.

II. Valfall

Följande är två bilder som jämför avbildningseffekterna hos stora och små ljuskällor: Figur 1 visar att ljusfläcken inte kan täcka hela synfältet på grund av den små ljuskällan; Figur 2 visar att ljuskällans storlek är lämplig, vilket gör att hela synfältet täcks, med jämn övergripande effekt och tydliga detekteringsdetaljer.

Hur kan vi välja en ljuskälla i lämplig storlek utan inledande belysningstester? När vi har fått testproverna behöver vi förstå detektionsfunktionerna, bedöma ljuskällans optiska ban typ och färg, och efter att dessa val gjorts kan vi bedöma den erforderliga storleken på ljuskällan.

Det finns huvudsakligen tre referenspunkter. Den första punkten: belysningsmetod, det finns två typer av belysningsmetoder, den ena är frontbelysning och den andra är belysning uppifrån; Den andra punkten: val av lins, det finns två typer av linser, nämligen FA-lins och telecentrisk lins; Den tredje punkten: arbetsavståndet och storleken på synfältet för ljuskällans struktur.

III. Belysningsmetod

Bedömt utifrån frontbelysningsmetoden, om den att detektera produktytan är slät och reflekterande, har en icke-reflekterande yta låga krav på ljuskällans storlek, och en ljuskälla som är cirka 1/2 av synfältet är tillräckligt.

När man fokuserar på den reflekterande ytan som ett exempel för att bedöma hur man ska välja ljuskällans storlek, är det först nödvändigt att identifiera detaljerna på den reflekterande ytan, och ljusfläcken bör täcka hela synfältet och skapa en jämn bild, vilket kommer att ge bättre kontrast.  

Samtidigt bör tre parametrar vara kända: storleken på kamerans målcentrum, arbetsavståndet från kameran till detektionsytan och storleken på synfältet (längden och bredden på synfältet motsvarar längden och bredden på kameratejpens sensorn). För det andra, om linsen är en FA-lins, är det också nödvändigt att känna till vinkelparametern. På detta sätt kan kamerans projiceringvinkel och reflektionsvinkel erhållas, som illustreras i följande figurer (Figur 3, Figur 4, Figur 5). Det kan ses att projiceringen och reflektionen bildar en W-formad figur. Om ljuskällan befinner sig utanför projiceringvinkeln (som visas i Figur 3) kommer det att uppstå ljusfläckar i reflektionsvinkeln; Om ljuskällan befinner sig på reflektionsvinkelns kritiska position (som visas i Figur 4) kommer ljusfläcken att synas på synfältets kant; Endast när ljuskällan befinner sig utanför reflektionskanten (W) (som visas i Figur 5) kan det uppstå en enhetlig avbildningseffekt.

Detta gäller även för belysning av botten, men det finns ingen anledning att beräkna reflektionsvinkeln. Ju längre bort ljuskällan är från detektionsytan, desto större blir den utökade bredden hos projectionsvinkeln. När man väljer belysning för FA-lins kan detta beräknas och utvärderas på detta sätt. Som visas i följande figur:

IV. Linsval

De två ovan nämnda belysningslägena nämner endast FA-linsen, och bilderna och texten tar även FA-linsen som exempel för referens. Därefter finns det en annan typ av lins som behöver förklaras, det vill säga den vanligt förekommande telecentriska linsen. Den telecentriska linsen är i grunden av den parallella optiska banans typ, så när man väljer storleken på ljuskällan med den telecentriska linsen räcker det att den är något större än det faktiska synfältet. Som visas i följande figur:

V. Arbetsavstånd och storlek på ljuskällans synfält

När kamerans målcentrum och arbetsavstånd, linsvinkel, ljuskällans arbetsavstånd och bildfält är kända, kan ljuskällans storlek beräknas. Samtidigt kan programvaror som CAD användas för att rita bilder enligt parametrarna, så att man intuitivt kan se var ljusfläcken från ljuskällan befinner sig och avgöra om den valda ljuskällans storlek är lämplig. Som visas i figuren nedan:

När linsen är en vanlig FA-lins kan relationen mellan ljuskällans arbetsavstånd Wd och längden på yttre ljuset L hämtas utifrån egenskaperna hos liknande trianglar:  

WD/(WD+wd)=FOV/L

När linsen är en telecentrisk lins behöver installationpositionen för den valda ljuskällan endast säkerställa att  L > FOV.

Vi har kommit fram till slutsatsen.

I inspektionsschemat för maskinseende är valet av visuell belysning en viktig del. Det korrekta valet av belysningskoncept är gynnsamt för att hela synsystemet ska kunna fungera smidigt, och en lämplig belysning kan effektivt minska kostnader och installationsutrymme för mekanismen.