Освітлення машинного зору для інспекції мембран: два практичні випадки

Прозорі та напівпрозорі мембрани важко інспектувати, оскільки вони можуть пропускати або розсіювати світло замість того, щоб утворювати чіткий видимий край. Практична система машинного зору повинна забезпечувати стабільну візуальну різницю між станами «мембрана присутня» та «мембрана відсутня», не покладаючись виключно на програмне поліпшення зображень. У цих двох тестах метою інспектування було виявлення присутності мембрани. Дві різні мембранні структури вимагали різних геометрій освітлення: купольне освітлення — для мембрани зі сталевого кільця, а кільцеве освітлення під низьким кутом — для купольної мембрани.

Чому геометрія освітлення має значення при виявленні присутності мембрани

Фізична присутність мембрани не завжди гарантує її видимість за непідхожого освітлення. Тому освітлення має взаємодіяти з мембраною й кріпленням таким чином, щоб у зоні інспектування створювалася повторювана зміна інтенсивності або кольору.

Для зразка стального кільця було достатньо чорно-білого зображення, оскільки мембрана змінювала колір кільця з темного на світлий за фронтального розсіяного освітлення. Для зразка мембрани з куполом використання кольорової камери дозволило зберегти помітну тональну різницю: кріпильне кільце виглядало чорним без мембрани й молочно-білим із встановленою мембраною.

Ці випробування пояснюють, чому світло слід підбирати, враховуючи оптичну поведінку деталі, а не лише її яскравість. Форма поверхні, прозорість, поле зору, робоча відстань, тип камери та доступний простір для кріплення — усе це впливало на кінцеву конфігурацію. Надані зображення демонструють чітке візуальне розділення, проте точність, час циклу та значення повторюваності не надавалися; ці параметри слід підтвердити під час валідації виробництва.

Випадок 1: Інспекція мембрани стального кільця за допомогою купольного освітлення

Перша налаштувана конфігурація використовувала фронтальне розсіяне освітлення з куполоподібного джерела світла у формі миски. Його широка відбивна поверхня розподіляла світло навколо кріплення у вигляді сталевого кільця й створювала чорно-біле зображення з високим контрастом. У наданих результатах кільце кріплення залишалося чорним за відсутності мембрани та ставало яскраво-білим за її присутності. Ця зміна стану надає алгоритму комп’ютерного зору безпосередній сигнал про регіон інтересу для перевірки наявності.

Конфігурація знімання складалася з Камери MV-CS200-10GM із роздільною здатністю 20 Мп, чорно-білої, площинної , а фіксованої лінзи з фокусною відстанню 35 мм , і Куполоподібного джерела світла KM-3DM13034-W-24V-S відстань роботи лінзи становила 180 мм , розмір поля зору — 67 × 45 мм , а висота встановлення джерела світла — 93 мм .

Світлодіодна купольна лампа була доцільною, оскільки мембрана й круглий кріпильний елемент вимагали широкого та рівномірного фронтального освітлення. Для впровадження в серійне виробництво команда має зафіксувати експозицію й підсилення, екранувати робоче місце від змінного навколишнього світла та перевірити зразки за умов нормального стану, відсутності мембрани, зміщення мембрани та варіацій партії.

Випадок 2: Інспектування купольної мембрани за допомогою кільцевого джерела світла з низьким кутом падіння

Другий зразок мав іншу геометрію й вимагав меншого кута освітлення. Горизонтально спрямоване кільцеве джерело світла з низьким кутом падіння освітлювало ділянку купола й мембрани, тоді як кольорова камера реєструвала виниклу RGB-контрастність. За відсутності мембрани ділянка круглого кріпильного елемента виглядала чорною. При наявності встановленої мембрани ця сама ділянка виглядала молочно-білою, що робило два стани візуально розрізнюваними.

У цьому комплекті використовували Кольорову площинну камеру MV-CU120-10GC на 12 Мп , а 16-мм фіксовану об’єктивну лінзу з 1-мм прокладкою-екстендером , і Кільцеве джерело світла KM-2RN12085A0-W-24V(1.3)-D відстань роботи лінзи становила 80 мм , розмір поля зору — 37 × 28 мм , а висота встановлення джерела світла — 23 мм .

Низькокутне розташування було обрано, щоб показати реакцію мембрани, зберігаючи при цьому круглу форму та отвори навколо неї. Перед запуском у виробництво перевірку слід проводити після термічної стабілізації й у межах очікуваного допуску положення деталі. Порогові значення мають ґрунтуватися на кількох справних і дефектних зразках, а не на єдиному опорному зображенні.

Інженерні висновки

Ці випадки демонструють, що подібні завдання виявлення присутності можуть вимагати різного освітлення рОЗВ’ЯЗАННЯ . Для мембрани зі сталевого кільця найефективнішим було розсіяне освітлення куполом і чорно-білий контраст, тоді як для купольної мембрани потрібне освітлення кільцем під низьким кутом і колірна інформація. Правильний вибір залежав від того, як кожна мембрана взаємодіє зі світлом, а не просто від роздільної здатності камери.

Для нового проекту перевірки мембран надайте креслення деталі, зразкові зображення, матеріал мембрани, поле зору, робочу відстань, швидкість руху лінії, модель камери та критерії прийняття. Потім контрольне тестування зразків дозволить порівняти геометрії освітлення й задокументувати остаточні параметри камери, об’єктива, джерела світла, експозиції, підсилення та умов кріплення. Такий запис спрощує відтворення результатів під час встановлення або дублювання системи. Виробнича команда також має зберігати опорні зображення для обох прийнятих станів і повторно перевіряти поріг після технічного обслуговування, заміни пристосування або налаштування освітлення. Це запобігає тому, щоб незадокументована зміна апаратного забезпечення стала новим джерелом помилкових результатів.

Надішліть HIFLY свої зразки мембран у справному стані та з відсутніми мембранами для тестування освітлення та отримання рекомендацій щодо конфігурації, адаптованих до вашого застосування.