ลักษณะสีในระบบแสงสำหรับงาน Machine Vision หมายถึงอะไร

ในระบบการมองเห็นของเครื่องจักร การเลือกและกำหนดค่าแหล่งกำเนิดแสงมีผลอย่างมากต่อคุณภาพของภาพและผลลัพธ์ในการวิเคราะห์ สเปกตรัมสี (Chromatic characteristics) รวมถึง ค่าความเป็นสี (chromaticity), อุณหภูมิสี (color temperature), อุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน (correlated color temperature: CCT) และดัชนีการให้แสงสี (color rendering index: CRI) มีบทบาทสำคัญโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการสร้างภาพ โดยด้านล่างนี้คือคำอธิบายเชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติเหล่านี้และความสำคัญของมันในงานประยุกต์ใช้งานทางอุตสาหกรรม

ค่าความเป็นสี (Chromaticity): แก่นแท้ของสีของแสง

ค่าความเป็นสี (Chromaticity) หมายถึงสีที่เกิดขึ้นโดยแท้จริงจากแหล่งกำเนิดแสง สเปกตรัมสีที่แตกต่างกันก่อให้เกิดผลลัพธ์ทางสายตาที่ต่างกัน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคอนทราสต์ของภาพ ความชัดเจน และความเที่ยงตรงของสี เช่น:

○  ในการตรวจสอบข้อบกพร่องบนพื้นผิว การเลือกใช้โทนสีอย่างมีกลยุทธ์จะช่วยเพิ่มความชัดเจนของรอยขีดข่วนหรือสิ่งปนเปื้อนเมื่อเทียบกับลวดลายพื้นหลัง

○  แสงสีแดง (620–750 นาโนเมตร) ช่วยเพิ่มคอนทราสต์สำหรับการตรวจสอบลายวงจรทองแดงบนแผงวงจรไฟฟ้า (PCBs)

○  แสงสีน้ำเงิน (450–495 นาโนเมตร) เน้นโครงสร้างพื้นผิวในงานสแกนชิ้นส่วนแบบสามมิติ

การปรับแต่งโทนสีอย่างแม่นยำ ช่วยให้วิศวกรมีความสามารถในการ "โปรแกรม" คอนทราสต์เชิงแสงสำหรับวัสดุหรือข้อบกพร่องเฉพาะเจาะจง

อุณหภูมิสี: ลายเซ็นทางความร้อนของแสง

หน่วยวัดเป็นเคลวิน (K) อุณหภูมิสีใช้บรรยายถึงความรู้สึกอุ่นหรือเย็นของแหล่งกำเนิดแสง โดยเปรียบเทียบเฉดสีกับรadiator สมมติฐานที่ถูกให้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมินั้น

○  อุณหภูมิสีต่ำ (1,800–3,500 K):

โทนสีแดง/เหลือง (เช่น หลอดฮาโลเจน) สร้างสภาพแวดล้อมภาพที่ "อบอุ่น" เหมาะสำหรับลดแสงสะท้อนบนพื้นผิวเรียบ

○  อุณหภูมิสีกลาง (3,500–5,000 K):

ขาวกลาง (เช่น หลอด LED แสงธรรมชาติ) สมดุลระหว่างความถูกต้องของสีและความคมชัดสำหรับงานตรวจสอบทั่วไป

○  อุณหภูมิสีสูง (5,000K–10,000K):

สีน้ำเงินอมขาว (เช่น แสงเซนอนอาร์ก) ให้แสงที่มีพลังงานสูง เหมาะสำหรับการถ่ายภาพความเร็วสูง หรือการตรวจจับฟลูออเรสเซนซ์

ข้อมูลเชิงลึกด้านการใช้งาน: การตรวจสอบแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์มักใช้แสงที่มีอุณหภูมิสี 5,600K เพื่อให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในห้องสะอาด (cleanroom) และป้องกันการเกิดสีเพี้ยน

อุณหภูมิสีที่คำนวณร่วม (CCT): เชื่อมโยงช่องว่าง

แหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ใช่ความร้อน เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ หรือ LED ไม่มีเส้นโค้งการปล่อยรังสีแบบแบล็คบอดี้ที่แท้จริง อุณหภูมิสีที่คำนวณร่วม (CCT) จะบ่งบอกถึงอุณหภูมิสีที่ตา perceive โดยจัดลำดับสเปกตรัมที่ไม่ต่อเนื่องให้ตรงกับค่าแบล็คบอดี้ที่ใกล้เคียงที่สุด:

○  สำคัญมากในการรับรองการแปลสีที่สม่ำเสมอภายใต้:

สภาพแวดล้อมที่ใช้แสงจากหลายแหล่ง

โคมไฟฟลูออเรสเซนต์แบบเดิมในโรงงาน

○  ระบบมองเห็นรุ่นใหม่ใช้การปรับเทียบ CCT เพื่อรักษารายละเอียดของสีเมื่อรวมระบบแสงแบบผสมผสาน

ดัชนีการเรนเดอร์สี (CRI): มาตรฐานความแม่นยำของสี

CRI ระบุความสามารถของแหล่งกำเนิดแสงในการแสดงสีจริงของวัตถุเมื่อเปรียบเทียบกับแสงกลางวันตามธรรมชาติ (CRI=100) โดยมีสเกลตั้งแต่ 0–100

○  CRI สูง (>90):

จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการจับคู่สี (เช่น การตรวจสอบสีรถยนต์, การคัดแยกยาเม็ดในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม)

○  CRI ต่ำ (<80):

ทำให้สีเพี้ยน (เช่น ชิ้นส่วนสีแดงอาจดูเหมือนสีน้ำตาล)

ผลกระทบต่ออุตสาหกรรม : ผู้ตรวจสอบคุณภาพอาหารต้องใช้แสงที่มีค่า CRI≥95 เพื่อตรวจหาความสมบูรณ์หรือการปนเปื้อนของผลผลิตทางการเกษตรได้อย่างแม่นยำ

ข้อสรุป: แสงสว่างในฐานะเครื่องมือวิเคราะห์

ในระบบการมองเห็นของเครื่องจักร (machine vision) แสงสว่างไม่ใช่เพียงแค่การให้ความสว่างเท่านั้น แต่เป็นคำตอบทางวิศวกรรมสำหรับการดึงข้อมูลสำคัญออกมา

○  ให้ความสำคัญกับ CRI >90 และควบคุม CCT สำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับสีสัน

○  ใช้แหล่งกำเนิดแสงเย็น (LEDs) เพื่อความเสถียรและลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

○  ใช้โฟโตมิเตอร์เพื่อมาตรฐานสภาพการให้แสงสว่าง

○  จับคู่โทนสีให้ตรงกับการตอบสนองของวัสดุเป้าหมาย

แสงสว่างที่แม่นยำเปลี่ยนพิกเซลดิบให้กลายเป็นข้อมูลที่นำไปใช้งานได้ เมื่อเทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบหลายช่วงคลื่นความถี่สูงขึ้น การเชี่ยวชาญพื้นฐานเหล่านี้ยังคงเป็นหัวใจสำคัญของการทำงานอัตโนมัติที่เชื่อถือได้