Các loại đèn thị giác máy: Cách chọn nguồn chiếu sáng tốt nhất

Chọn lựa đúng ánh sáng máy ảnh chiếu sáng là nền tảng cốt lõi của quá trình kiểm tra đáng tin cậy—chiếu sáng kém dẫn đến bỏ sót khuyết tật, loại bỏ sai và làm giảm lợi tức đầu tư (ROI). Là nhà cung cấp giải pháp thị giác máy toàn cầu với 15 năm kinh nghiệm, Công ty Công nghệ HIFLY (Thâm Quyến) cung cấp đầy đủ các sản phẩm chiếu sáng đạt tiêu chuẩn công nghiệp, được chứng nhận ISO 9001:2015, phục vụ khách hàng tại hơn 30 quốc gia. Dưới đây, chúng tôi phân tích chi tiết các loại đèn thị giác máy cốt lõi, các tiêu chí lựa chọn quan trọng và các ứng dụng thực tế nhằm hỗ trợ bạn đưa ra quyết định sáng suốt.

Các loại đèn thị giác máy cốt lõi và chức năng quang học của chúng

Đèn thanh, đèn vòng và đèn phẳng: Hình học, phạm vi chiếu sáng và nhấn mạnh đường viền

Đèn thanh phát ra ánh sáng tập trung, rất hiệu quả khi kiểm tra các khuyết tật dạng đường thẳng và làm nổi bật các đường viền trong quá trình kiểm tra trên băng chuyền. Đèn vòng được bố trí hình tròn bao quanh ống kính nhằm tạo ra ánh sáng chiếu phía trước đồng đều, giúp giảm bóng đổ khi kiểm tra các vật thể hình tròn và dễ dàng phát hiện các chi tiết nhỏ. Đèn bảng phẳng phân bố ánh sáng đều trên bề mặt, do đó giảm độ chói trên các linh kiện điện tử bóng và tăng khả năng phát hiện các khuyết tật bề mặt như vết xước. Một nghiên cứu gần đây của các kỹ sư quang học thực hiện năm 2024 cho thấy việc sử dụng các loại đèn có hình dáng đặc biệt này thực tế đã cải thiện khả năng nhận diện đường viền khoảng 28% so với điều kiện chiếu sáng thông thường. Mức cải thiện này đặc biệt quan trọng trong các quy trình kiểm soát chất lượng, nơi việc bỏ sót chi tiết nhỏ có thể gây tổn thất lớn cho doanh nghiệp.

Đèn chiếu ngược, đèn đường và đèn vòm: Giải quyết vấn đề trong suốt, hình dạng 3D và bề mặt phản quang

Khi làm việc với các vật liệu trong suốt hoặc bán trong suốt như lọ thủy tinh, đèn nền giúp làm nổi bật những gì bên trong. Chúng làm hiện rõ những bọt khí nhỏ li ti và những khác biệt về độ dày — những yếu tố rất quan trọng đối với kiểm soát chất lượng trong sản xuất dược phẩm. Tiếp theo là các bộ tạo đường kẻ (line generator), thiết bị chiếu các mẫu tia laser lên bề mặt. Về cơ bản, chức năng của chúng là lập bản đồ chi tiết ba chiều các hình dạng giúp kỹ thuật viên kiểm tra các mối hàn và đo kích thước một cách chính xác. Đối với các bề mặt bóng, nơi phản xạ có thể gây trở ngại, đèn vòm (dome lights) được sử dụng. Những loại đèn đặc biệt này phát ánh sáng từ nhiều góc độ nhằm tạo ra độ chiếu sáng đồng đều, không để lại bóng mờ. Điều này thực sự mang lại khác biệt lớn khi cần phát hiện các vết xước vi mô trên các bề mặt kim loại đã đánh bóng hoặc lớp sơn thân xe — những bề mặt trông rất đẹp nhưng có thể tiềm ẩn các khuyết tật ẩn. Một số thử nghiệm được thực hiện tại các nhà máy bán dẫn còn phát hiện ra điều thú vị khác: khi sử dụng hệ thống chiếu sáng vòm phân cực trong quá trình kiểm tra các bề mặt đĩa wafer bóng như gương, các nhà sản xuất ghi nhận tỷ lệ bác bỏ sai giảm khoảng 19%. Đây là một kết quả khá ấn tượng trong việc nâng cao hiệu suất mà vẫn đảm bảo duy trì các tiêu chuẩn chất lượng.

Các tiêu chí lựa chọn then chốt đối với hiệu năng của đèn thị giác máy

Góc chiếu, vị trí đặt và độ khuếch tán: Kiểm soát độ tương phản, bóng mờ và khả năng hiển thị chi tiết

Cách ánh sáng chiếu vào một vật có thể tạo ra sự khác biệt lớn khi nói đến việc quan sát rõ các chi tiết hay hoàn toàn bỏ sót chúng. Khi đề cập đến chiếu sáng từ phía trước, phương pháp này thực tế làm nổi bật hơn những khuyết điểm nhỏ trên các bề mặt kim loại như vết xước. Chiếu sáng từ bên hông với góc nghiêng khoảng ba mươi đến bốn mươi lăm độ thường làm nổi bật kết cấu bề mặt tốt hơn, vì vậy nó đặc biệt hiệu quả trong quy trình kiểm tra mối hàn trên bảng mạch in (PCB). Ánh sáng khuếch tán giúp biến những vùng chói lóa gây khó chịu thành thông tin hữu ích. Đèn vòm phát huy tác dụng tuyệt vời trên các bộ phận xe hơi cong phức tạp, nơi những điểm sáng chói thường làm hỏng toàn bộ kết quả đo — theo báo cáo của đa số chuyên gia trong lĩnh vực này, phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác của phép đo lên khoảng phần trăm. Việc bố trí đèn ở vị trí chính xác giúp giảm thiểu vấn đề bóng đổ dẫn đến việc loại bỏ sai sản phẩm. Đối với các bề mặt phẳng, chiếu sáng đồng trục hoạt động khá hiệu quả. Chiếu sáng từ phía sau tạo ra các đường viền sắc nét, hỗ trợ đo đạc kích thước một cách chính xác. Tuy nhiên, nếu lựa chọn sai mức độ khuếch tán ánh sáng, chúng ta sẽ bất ngờ phải dành thêm thời gian để khắc phục các sự cố do điều kiện chiếu sáng kém, thậm chí đôi khi lãng phí gần một phần tư tổng thời gian xử lý.

Lựa chọn bước sóng (UV–Khả kiến–IR): Nâng cao độ tương phản đặc trưng theo vật liệu và tuân thủ quy định

Cách các vật liệu khác nhau phản ứng quyết định bước sóng nào phù hợp nhất cho các nhiệm vụ kiểm tra. Chẳng hạn, ánh sáng UV ở bước sóng 365 nanomet có thể ví dụ, phát hiện những chất gây nhiễm bẩn khó chịu như keo dư thừa trên thiết bị y tế. Trong khi đó, ánh sáng hồng ngoại ở khoảng 850 nm có khả năng xuyên qua các lớp bao bì, nhờ đó chúng ta có thể kiểm tra nội dung bên trong sản phẩm thực phẩm mà không cần mở bao bì. Khi nói đến các màu ánh sáng khả kiến, một số sắc thái nhất định tạo ra độ tương phản tốt hơn với các khuyết tật. Ánh sáng xanh ở khoảng 470 nm làm nổi bật rõ ràng các khuyết tật màu cam trên các tấm wafer bán dẫn, từ đó cải thiện khả năng phát hiện sự cố so với chiếu sáng trắng thông thường. Các nhà sản xuất cần tuân thủ tiêu chuẩn IEC 62,471hướng dẫn an toàn liên quan đến bảo vệ mắt khi làm việc với ánh sáng hồng ngoại (IR) trên dây chuyền sản xuất của họ. Nông dân và các đơn vị đóng gói cũng hưởng lợi từ công nghệ hồng ngoại gần (near-infrared), bởi vì công nghệ này có thể phát hiện vết bầm trên trái cây và rau củ mà mắt thường không thể nhận ra. Tuy nhiên, một số vật liệu lại nhạy cảm với nhiệt, đặc biệt là các loại màng nhựa khác nhau, do đó việc kiểm soát cẩn trọng cả mức độ phơi nhiễm tia cực tím (UV) và hồng ngoại (IR) trở nên thiết yếu trong quá trình kiểm tra chất lượng nhằm tránh gây hư hại cho những đối tượng mà chúng ta đang cố gắng kiểm tra.

Cách chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác trong phát hiện và tỷ suất hoàn vốn (ROI)

Định lượng mức cải thiện chất lượng hình ảnh: Tỷ số tương phản, tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) và mức nâng cao khả năng phát hiện khuyết tật

Chiếu sáng thị giác máy tính tối ưu cải thiện các chỉ số hình ảnh nền tảng:

• Tỷ lệ tương phản tăng lên 30–60% dưới ánh sáng định hướng, giúp các vết nứt vi mô và các dị thường bề mặt tinh tế nổi bật rõ ràng hơn trên nền.
• Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) cải thiện 15 dB nhờ chiếu sáng đồng đều, giảm hiện tượng nhiễu hạt (graininess) trong các cuộc kiểm tra tốc độ cao.
• Mức nâng cao khả năng phát hiện khuyết tật đạt 40% trong việc xác thực linh kiện ô tô khi kết hợp đèn nền với chụp ảnh đa trục. Độ tương phản và tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) cao hơn cho phép các thuật toán phát hiện các khuyết tật dưới một milimét—vượt xa khả năng quan sát bằng mắt người.

Chi phí do chiếu sáng kém: Loại bỏ sai, gia công lại và thời gian ngừng hoạt động của hệ thống (Dữ liệu AIA 2023)

Việc chiếu sáng không đầy đủ gây ra chuỗi sự cố vận hành lan rộng:

• Loại bỏ sai tăng 22% dưới các bước sóng không ổn định, dẫn đến việc loại bỏ không cần thiết các linh kiện vẫn còn hoạt động tốt.
• Chi phí làm lại chiếm 18% ngân sách sản xuất khi hiện tượng chói làm che khuất các khuyết tật tại mối hàn.
• Thời gian ngừng hoạt động của hệ thống trung bình 15.000 USD/giờ trong quá trình hiệu chuẩn lại—thường do trôi nhiệt trong các mảng LED (AIA 2023). Tổng cộng, những lỗi này làm giảm ROI tới 34% trên 200 cơ sở sản xuất được nghiên cứu. Việc tối ưu hóa chủ động hệ thống chiếu sáng có thể ngăn ngừa tổn thất ước tính 740.000 USD/năm trong lắp ráp điện tử quy mô lớn.

Các tiêu chuẩn ứng dụng thực tế: Phù hợp giữa thiết bị chiếu sáng thị giác máy và nhu cầu ngành công nghiệp

Giá trị thực sự của các thiết lập quang học trở nên rõ ràng khi xem xét các kết quả cụ thể trong từng ngành công nghiệp, nơi hệ thống chiếu sáng được tùy chỉnh nhằm giải quyết những vấn đề kiểm tra đặc thù. Chẳng hạn, tại các nhà máy sản xuất ô tô, đèn vòm (dome lighting) giúp loại bỏ những phản xạ gây khó chịu trên các chi tiết cong, nhờ đó công nhân có thể kiểm tra chính xác các mối hàn. Các nghiên cứu cho thấy phương pháp này phát hiện khuyết tật hiệu quả hơn khoảng 40% so với ánh sáng thông thường trong xưởng khi thực hiện kiểm tra chất lượng. Trong lĩnh vực sản xuất điện tử, người ta sử dụng các đèn đồng trục (coaxial lights) chuyên dụng phát ra ánh sáng màu xanh lam ở bước sóng 470 nm để phát hiện các mối nối hàn nhỏ li ti trên bảng mạch in. Kỹ thuật này giúp giảm khoảng 32% số cảnh báo sai (false alarms), như các thử nghiệm công nghiệp gần đây được thực hiện vào năm ngoái đã xác nhận. Và cũng không thể bỏ qua các hoạt động chế biến thực phẩm. Các cơ sở này lắp đặt đèn nền công nghiệp đạt chuẩn IP69K kèm tính năng tia cực tím (UV) để phát hiện mọi vật thể lạ bên trong bao bì trong suốt, đồng thời vẫn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh do cơ quan quản lý quy định.

Khi nói đến các hệ thống xác minh bao bì, lợi tức đầu tư trở nên khá rõ ràng nếu chúng ta xem xét cách chiếu sáng được tối ưu hóa. Đèn thanh định hướng thực sự tạo ra sự khác biệt lớn đối với việc nhận dạng ký tự quang học (OCR) trên các bề mặt khó xử lý như nhãn bị nhăn hoặc lá kim loại bóng. Những đèn chuyên dụng này đạt tỷ lệ đọc thành công lần đầu khoảng 99,7% trong các quy trình đóng gói dược phẩm theo chuỗi cung ứng, so với chỉ 85–90% khi sử dụng các hệ thống chiếu sáng thông thường. Trong lĩnh vực sản xuất dệt may, các công ty báo cáo tốc độ kiểm tra tăng khoảng 27% nhờ các mảng LED đa góc, vốn có khả năng phát hiện những vấn đề về cấu trúc dệt của vải mà dưới điều kiện chiếu sáng nhà máy thông thường sẽ không thể nhận ra. Hãy xem các con số trong bảng dưới đây để biết mức cải thiện này trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Các mốc chuẩn này xác nhận rằng việc lựa chọn ánh sáng cấu trúc—chứ không chỉ đơn thuần là độ sáng tối đa—mang lại những cải thiện đáng kể về độ chính xác, đồng thời đáp ứng các khung quy định điều chỉnh từng lĩnh vực chuyên biệt. Cấu hình đèn thị giác máy tính tối ưu được xác định dựa trên các yêu cầu cụ thể, có thể đo lường được về việc tăng cường đặc trưng, thay vì dựa vào các thông số kỹ thuật chung chung, từ đó chứng minh rằng quang học được thiết kế riêng cho từng ứng dụng sẽ nâng cao độ tin cậy của quá trình kiểm tra.

Sẵn sàng Tối ưu Hóa Hệ Thống Chiếu Sáng Thị Giác Máy Tính Của Bạn?

Loại đèn thị giác máy tính phù hợp sẽ biến công tác kiểm tra từ một khoản chi phí thành một lợi thế cạnh tranh—thành công nằm ở việc đồng bộ hóa loại đèn, góc chiếu và bước sóng với vật liệu, nhiệm vụ và môi trường làm việc của bạn. Để được tư vấn chuyên sâu hoặc tiếp cận các giải pháp chiếu sáng dành riêng cho công nghiệp (bao gồm các tùy chọn theo bước sóng cụ thể và các sản phẩm chịu lực cao), hãy hợp tác cùng nhà cung cấp có kinh nghiệm thực tiễn đã được kiểm chứng trong ngành.

HIFLY 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thị giác máy—từ đèn chiếu đến camera và các hệ thống tích hợp—đảm bảo quý khách nhận được các giải pháp đáng tin cậy, tuân thủ quy chuẩn và tối ưu hóa độ chính xác cũng như lợi tức đầu tư (ROI). Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí nhằm tối ưu hóa thiết lập hệ thống chiếu sáng của quý khách.