Makine Görüş Işığı Boyutunu Seçin

Makine görüşü teknolojisi, modern endüstriyel otomasyonun ve akıllı üretimin önemli bir direği olup, denetim, navigasyon, kalite kontrol ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında 2B, 2,5B ve 3B görüş teknolojileri, farklı özelliklere ve uygulama alanlarına sahip olan üç temel teknolojidir.

I. geçmişi

Görsel ışık kaynağı şeması değerlendirilirken, görsel ışık kaynağı için uygun bir alanın ayrılması önemli bir husustur.

Değerlendirme sırasında, ışık kaynağı testi ve doğrulaması önceden yapılmazsa, ilerleyen aşamalarda ayrılan alanın çok küçük kalması sorunu yaşanabilir. Yani aslında kullanılabilir ışık kaynağı, genellikle ayrılan alandan daha büyük olabilir ve bu da projeyi olumsuz etkiler; boyut gereksinimlerini karşılamak amacıyla küçük monte edilebilir bir ışık kaynağı kullanılırsa, ışık kaynağının uyumsuzluğundan dolayı görüntü kalitesi kötü ve ışınlanma etkisi tatmin edici olmayabilir, bu da projenin ilerlemesini engeller. Sonuç olarak yine ışık kaynağının gerçek boyutuna göre montaj alanı değiştirilmek zorunda kalınır ve bu süreç oldukça zaman alıcı ve emek isteyen bir hale gelir.

Bu nedenle, görsel şemanın değerlendirilmesi sırasında ışık kaynağının seçimini erken aşamada iyi bir şekilde değerlendirmek özellikle önemlidir. Günümüzde, çoğu görsel şema ilk olarak ışık testleri yaparak ışık kaynağının boyutunu ve yüksekliğini belirler, ardından diğer bölümleri tasarlar. Bu da projenin ilerleyen aşamalarında sorunsuz bir şekilde geliştirilmesine büyük katkı sağlar.

II. Seçim Örnekleri

Aşağıda büyük ve küçük ışık kaynaklarının görüntüleme etkilerini karşılaştıran iki adet resim bulunmaktadır: Şekil 1'de küçük ışık kaynağı nedeniyle ışık lekesinin görüş alanını kaplayamadığı görülmektedir; Şekil 2'de ise ışık kaynağı boyutunun uygun olduğu görülmekte olup görüş alanının tamamını kaplamakta, genel etki dengeli ve tespit edilen özellikler belirgindir.

Uygun boyutta bir ışık kaynağı nasıl seçilir ve ilk ışık testleri olmadan nasıl değerlendirilir? Test örnekleri elde edildikten sonra, deteksiyon özelliklerini anlamamız, ışık kaynağının optik yol tipini ve rengini değerlendirmemiz gerekir ve bu seçimler yapıldıktan sonra ışık kaynağının gerekli boyutunu belirleyebiliriz.

Referans olarak esas olarak üç nokta vardır. Birinci nokta: Işınlatma modu, iki tür ışınlatma modu vardır; biri ön taraftan aydınlatma, diğeri ise alt arka ışık modudur; İkinci nokta: Lens seçimi, FA lens ve telecentrik lens olmak üzere iki tür lens vardır; Üçüncü nokta: Işık kaynağı yapısının çalışma mesafesi ve görüş alanı boyutu.

III. Işınlatma Modu

Ön taraftan aydınlatma moduna göre ürün yüzeyinin düzgün ve yansıtıcı olup olmadığı değerlendirilir. Yansıtıcı olmayan yüzeylerde ışık kaynağı boyutu konusunda düşük gereksinim vardır ve görüş alanının yaklaşık 1/2'si kadar bir ışık kaynağı yeterlidir.

Yansıtıcı yüzeyi örnek olarak ele alarak ışık kaynağının boyutunu nasıl seçeceğine karar verirken, öncelikle yansıtıcı yüzeydeki özellikleri tespit etmek gerekir ve ışık noktası, görüş alanının tamamını kaplamalı ve eşit bir görüntü oluşturmalıdır; bu da daha iyi bir kontrast sağlayacaktır.  

Aynı anda üç parametre bilinmelidir: kameranın hedef merkezinin boyutu, kamera ile tespit yüzeyi arasındaki çalışma mesafesi ve görüş alanının boyutu (görüş alanının uzunluğu ve genişliği, kamera çipinin uzunluğuna ve genişliğine karşılık gelir). İkinci olarak, eğer lens bir FA lensi ise, iç açı parametresini de bilmek gerekir. Bu şekilde, kamera lensinin projeksiyon açısı ve yansıma açısı elde edilebilir ve aşağıdaki şekillerde gösterildiği gibidir (Şekil 3, Şekil 4, Şekil 5). Projeksiyon ve yansımanın bir W şekli oluşturduğu görülebilir. Eğer ışık kaynağı projeksiyon açısı dışında ise (Şekil 3'te gösterildiği gibi), yansıma açısında ışık noktaları oluşur; Işık kaynağı yansıma açısının kritik konumunda ise (Şekil 4'te gösterildiği gibi), ışık noktası görüntüleme alanının kenarında görülür; Sadece ışık kaynağı yansıma kenarının dışında (W) olduğunda (Şekil 5'te gösterildiği gibi) düzgün bir görüntüleme etkisi elde edilebilir.

Aynısı alt arka ışıklandırma için de geçerlidir, ancak yansıma açısının hesaplanması gerekmez. Işık kaynağı ile tespit yüzeyi arasındaki mesafe arttıkça projeksiyon açısı genişliği de o kadar fazla olur. FA lensi için arka ışık seçimi yapılırken bu şekilde hesaplanabilir ve değerlendirilebilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:

IV. Lens Seçimi

Yukarıda bahsedilen iki ışıklandırma modu sadece FA lensinden bahsetmiş olup, görseller ve metinler de örnek olarak FA lensi üzerinden verilmiştir. Ayrıca açıklanması gereken başka bir lens türü daha vardır, bu da yaygın olarak kullanılan telemetrik lenslerdir. Telemetrik lensler temel olarak paralel optik yol tipindedir, bu yüzden telemetrik lens ile ışık kaynağının boyutu seçimi yapılırken sadece gerçek görüş alanından biraz daha büyük olması yeterlidir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:

V. Işık Kaynağının Çalışma Mesafesi ve Görüş Alanı Büyüklüğü

Kamera hedef merkezi ve çalışma mesafesi, lens açısı, ışık kaynağının çalışma mesafesi ve görüş alanı bilindikten sonra, ışık kaynağının boyutu hesaplamalarla belirlenebilir. Aynı zamanda CAD gibi yazılımlar parametrelere göre çizim yapmak için kullanılabilir; bu sayede ışık kaynağının ışık lekesinin nerede olduğu görsel olarak görülebilir ve seçilen ışık kaynağının boyutunun uygun olup olmadığı belirlenebilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:

Lens sıradan bir FA lens ise, ışık kaynağının çalışma mesafesi (Wd) ile yüzey ışık uzunluğu (L) arasındaki ilişki benzer üçgenlerin özelliklerinden elde edilebilir:  

WD/(WD+wd)=GÖA/L

Lens telemerik bir lens olduğunda, seçilen ışık kaynağının montaj konumu yalnızca şunu sağlayacak şekilde belirlenmelidir:  L > GÖA.

Sonuç

Makine görüş denetim şemasında, görsel ışık kaynağının seçimi önemli bir rol oynamaktadır. Işık kaynağı şemasının doğru seçilmesi, tüm görüş sisteminin sorunsuz bir şekilde tamamlanmasına yardımcı olur ve uygun bir ışık kaynağı mekanizmanın maliyetini ve montaj alanı kullanımını etkili şekilde azaltabilir.