text.skipToContent text.skipToNavigation

Machine Vision için aydınlatma tekniği

Endüstriyel görüntü işleme için aydınlatma çok önemlidir. Aydınlatmanın türü, rengi ve yoğunluğu çekilen görüntüde neyin göründüğünü tanımlayan kontrastı oluşturur. Bu nedenle, yalnızca homojen aydınlatma koşulları sağlam ve tekrarlanabilir görüntü çekimi ile sonuçlanır. Gün ışığı gibi dalgalı ışık koşullarından kaçınılmalıdır.

Endüstriyel Machine Vision’da Aydınlatma Tekniğini Çok Önemli Kılan Nedir?

Machine Vision aydınlatması, etkili görüntü işleme için kontrast oluşturmada temel bir bileşendir. Işık olmadan bir kameranın incelenecek özellikleri “görmesi” mümkün değildir. LED aydınlatmanın doğru şekilde kullanılması, görüntünün yüksek verimle işlenmesini sağlayan beyaz üzerine siyah kontrastı oluşturacaktır. Aydınlatmanın parlaklığı da Machine Vision için kritiktir. Daha yüksek ışık yoğunluğu ile görüntü işleme daha sağlam ve tekrarlanabilir olacaktır.
 
Daha fazla güç, …
• … pozlama süresini azaltarak hareketin bulanıklaşmasını önler ve ortam ışığının etkisini sınırlar.
• … daha büyük bir alan derinliği ile sonuçlanan diyaframı kapatmayı sağlar.

Işık nedir?

Aydınlatma tekniği, farklı yoğunlukta birden fazla dalga boyunda ışık yayar. Güneşten yayılan radyasyon ultraviyole ışığından kızılötesine kadar çok çeşitli dalga boylarında gelir. Machine Vision aydınlatması, çoğunlukla görünür spektrumda çeşitli dalga boylarında gelir.
Örneğin, bir kırmızı ışık aydınlatması, tabloda görüldüğü gibi yaklaşık 630 nm’de pik noktasına sahip olabilir. Bir LED’den yayılan kırmızı ışık, spektrumdaki yoğunluğun pikten düştüğü geniş bir spektruma sahiptir.

İnsan gözü özellikle renk değişimlerine karşı hassastır. Aynı renge sahip iki ürün, kullanıcının gözüne farklı gelebilir. Bununla birlikte, wenglor aydınlatma ürünlerinde kullanılan LED’lerin seçimindeki katı bir kutu sıralaması, maksimum pik dalga boyu farkının 10 nm’yi geçmemesini sağlar. Bir kamera veya barkod tarayıcıdaki görüntü çipinin ilgili işletim kılavuzunda belirtilen farklı dalga boyu algılama mesafelerine göre farklı hassasiyetleri vardır. En iyi parlaklık koşulları için hem görüntü çipi hassasiyeti hem de ışık türü birbiriyle eşleşmelidir. Harici koruma filtreleri dışarıdan gelen ışığı önlemek için kullanılabilir. Bazı kameralarda filtre zaten takılıdır.

Doğru Aydınlatma Rengi Nasıl Seçilir?

Color Machine Vision insan gözü gibi renk farklılıklarının algılanmasını sağlar. Bu farklılıklar monokrom kameraların 256 seviyeli gri skalasıyla tanınamaz. Bu nedenle renkli kameraların kullanımında proses süreleri, çok fazla bilgi nedeniyle biraz artmaktadır.

Ancak monokrom kameralarla birlikte kullanıldığında, kontrast oluşturmak için belirli özelliklerin istenen gri skala değerlerini tanımlamak için renkli ışık türlerinin kullanılması çok önemlidir. Böylece örneğin, kırmızı ve komşu yeşil objeler çekilen görüntüde farklı gri tonlarında görünür. Ancak, aydınlatılan objenin tamamlayıcı renginde arka plan rengi seçildiğinde iyi bir kontrast elde edilebilir. Bu, Machine Vision sisteminin kontrol stabilitesini artırır.

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Kırmızı Işıklı Monokrom Kamera

Mavi Işıklı Monokrom Kamera

Yeşil Işıklı Monokrom Kamera

Beyaz ışık
Beyaz ışık, yaklaşık 380 ila 780 nm arasındaki tüm görünür spektrumu kapsar. Beyaz LED’ler, farklı dalga boylarının bir karışımından ışık üretir ve renk sıcaklıklarıyla tanımlanır. Bu değer, modele bağlı olarak sıcak beyaz için yaklaşık 2.800 K’dan soğuk beyaz için 10.000 K’ya kadar değişir. Geniş ışık spektrumu sayesinde nesnelerin renkleri gerçeğe yakın bir şekilde yansıtılır ve renk farklılıkları güvenilir bir şekilde görünür hale gelir. Bu nedenle beyaz ışık, endüstriyel görüntü işlemede çok çeşitli görevler için çok yönlü bir aydınlatma çözümü olarak uygundur.
Kırmızı ışık

Kırmızı ışık, görünür spektrumda yaklaşık 620 ila 750 nm arasındadır ve genellikle endüstriyel görüntü işlemede 630 nm dalga boyunda kullanılır. Daha uzun dalga boyu nedeniyle kırmızı ışık, havadaki küçük parçacıklara kısa dalgalı ışığa göre daha az saçılır. Bu sayede görüntü kontrastları tozlu, dumanlı veya buharlı ortamlarda bile daha kararlı kalır.

Kırmızı ışık ayrıca metal, cam veya plastik gibi yansıtıcı yüzeylerdeki rahatsız edici yansımaları azaltmak için de uygundur. Koyu veya siyah baskı, kırmızı ışığı genellikle güçlü bir şekilde emer, bu da barkodların, tarih kodlarının, parti numaralarının veya açık renkli veya şeffaf ambalajlardaki düz metinlerin kolayca algılanmasını sağlar. Kırmızı ambalajlarda ise bu etki daha az belirgindir, çünkü substrat da kırmızı ışığı güçlü bir şekilde yansıtır. Bu gibi durumlarda, yeşil gibi tamamlayıcı ışık renkleri daha iyi sonuçlar sağlayabilir.

Mehrfarbige Stifte als Referenzaufnahme unter Umgebungslicht

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Verschiedenfarbige Stifte unter Rotlicht mit unterschiedlichen Helligkeitskontrasten

Kırmızı Işıklı Monokrom Kamera

Mavi ışık

Mavi ışık, görünür spektrumun kısa dalgalı ucunda yaklaşık 450 ila 495 nm'de bulunur; Endüstriyel görüntü işleme görevleri için genellikle 470 nm dalga boyu kullanılır. Kısa dalga boyu sayesinde mavi ışık, ince yapıların son derece ayrıntılı bir şekilde görüntülenmesini sağlar. Bu sayede özellikle yüksek çözünürlüklü ölçüm görevleri ve kenarların ve ince kusurların algılanması için uygundur.

Pürüzsüz veya parlatılmış metal yüzeylerde mavi ışık ayrıca rahatsız edici parlak ışıkları azaltabilir ve çizikleri veya diğer yüzey kusurlarını daha belirgin bir şekilde görünür hale getirebilir. Bu sayede camdaki girintiler ve kabarcıklar da vurgulanabilir. Mavi, kırmızı ve turuncu tonları tamamlayıcı bir etkiye sahip olduğundan, kırmızı veya bakır renkli malzemeler ilave olarak koyulaştırılabilir ve böylece arka plandan daha iyi ayırt edilebilir.

Mehrfarbige Stifte als Referenzaufnahme unter Umgebungslicht

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Verschiedenfarbige Stifte unter Blaulicht mit unterschiedlichen Helligkeitskontrasten

Mavi Işıklı Monokrom Kamera

Metalloberfläche mit Kratzern und DataMatrix-Codes unter Weißlicht

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Metalloberfläche mit Kratzern und DataMatrix-Codes unter Blaulicht

Mavi Işıklı Renkli Kamera

Yeşil ışık

Yeşil ışık, yaklaşık 520 ila 570 nm'de görünür spektrumun ortasındadır ve genellikle 525 nm dalga boyunda endüstriyel görüntü işlemede kullanılır. Yeşil ışık, özellikle PCB ve elektronik kontrolünde otomatik optik kontrol (AOI) için hedeflenmiş olarak kullanılabilir: Yeşil PCB'ler veya lehim blokları ışığı güçlü bir şekilde yansıtırken, kırmızı parçalar, lehim yerleri veya arızalar belirgin şekilde daha koyu görünür. 

Yeşil, kırmızıyı tamamlayıcı bir renk olduğundan, yeşil ışık ilaç ve gıda kontrol uygulamaları için de uygundur. Yeşil veya nötr yüzeyler arka planda görünürken kırmızı kusurlar, baskı yerleri veya işaretler daha fazla görünür hale getirilebilir.

Mehrfarbige Stifte als Referenzaufnahme unter Umgebungslicht

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Verschiedenfarbige Stifte unter Grünlicht mit verstärkten Helligkeitsunterschieden

Yeşil Işıklı Monokrom Kamera

Kızılötesi ışık
Kızılötesi ışık, 780 nm'nin üzerinde dalga boyuna sahip görünmez ışıktır. Örneğin, ekipmandaki operatörlerin güçlü ışığa maruz kalmasını önlemek için kullanılabilir. Kızılötesi ışık plastik parçaları aydınlatmak için en uygundur, ancak metal parçalar için uygun değildir. Siyah objeleri aydınlatmak için testler gereklidir.

Bu örnekte, farklı renklerdeki plastik nesneler incelenmektedir. Kızılötesi ışıkla aydınlatılan objeler, ışık malzemeden geçtiğinde ve malzeme tarafından yansıtılmadığında kaydedilen görüntüde beyaz görünür. Kızılötesi arka plan aydınlatması, opak bir konveyörden geçen objeleri bile aydınlatabilir.

Beyaz Işıklı Renkli Kamera

Beyaz Işıklı Monokrom Kamera

Kızılötesi Işıklı Monokrom Kamera

Ultraviyole ışık
Ultraviyole ışık (UV), yaklaşık 380 nm’nin altında dalga boylarına sahip görünmez bir ışıktır. Bazı malzemeler ultraviyole ışıkla aydınlatıldığında tepki gösterir ve bir kamerayla algılanabilen görünür ışık verir (floresan). Bu nedenle, yalnızca floresanın oluşturduğu objeden gelen ışığın görüntü çipine çarpmasını sağlamak için kameranın optiğine bir bant geçiren filtre takılması gerekir. Floresan oluşturan UV ışığı iletilmez.

UV ışıksız

UV ışık ile

Polarizasyon Filtresi Kullanmanın Etkisi Nedir?

Polarizasyon filtresi, parlamaları ve istenmeyen yansımaları azaltarak kontrastı iyileştirmeye yönelik ışıklar ve kameralar için bir aksesuardır. Genellikle parlak veya şeffaf malzemeleri içeren uygulamalar için kullanılır. Polarizasyonun avantajları, ışık üzerinde lineer bir polarizasyon filmi ve kameraya yerleştirilmiş bir polarizasyon filtresi kullanılarak elde edilebilir.

Polarizasyon Filtresiz

Polarizasyon Filtreli

UV ışığı nedir?

Ultraviyole (UV) ışık, insan gözü tarafından görülmeyen 280 ile 400 nm spektral aralığındaki dalga boylarına sahip elektromanyetik bir ışındır. UV aydınlatma bir lüminofor ile kombine edildiğinde, lüminofordan yayılan ışık görünür hale gelir. Bu işleme UV ışığının uyarılmasına tepki olarak ışığın yayıldığı floresan adı verilir.

UV ışınlarına maruz kalan floresan maddeler bu ışınları emer ve genellikle mavi (470 nm) veya yeşil (525 nm) renklerde görünür, uzun dalgalı ışınlar olarak yayar. Bu yayılan ışık daha sonra görsel inceleme için kullanılabilir.

UV ışığı nasıl kullanılır?

Ultraviyole ışık tıbbi, endüstriyel ve ticari alanlarda çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Dezenfeksiyon, hijyen kontrolü ve güvenlik mürekkeplerinin ve floresan, sahteciliğe karşı korumalı ambalaj özelliklerinin algılanması için kullanılır. UV floresan güvenlik işaretleri, 2D kodlar, barkodlar, alfanümerik kodlar, resimler ve grafiklerle markaların sahteciliğe karşı mücadelesi ve kimlik doğrulaması için kullanılır. Bu işaretler, ürünlerin orijinalliğini sağlar ve tedarik zincirinde izlenebilirliği destekler. UV işaretlerinin floresan etkisi, kullanılan mürekkebin türüne bağlıdır. Bazı mürekkepler geniş bir UV dalga boyu spektrumu boyunca floresan oluştururken, bazıları daha spesifik dalga boylarına yansır.

Işık Yüzeye Vurduğunda Ne Oluyor?

Bir Machine Vision sistemi kurulurken, ışık fotonlarının bir yüzeye çarptığında nasıl tepki verdiği dikkate alınmalıdır. Işığın kameraya nasıl ulaşacağını belirlemek önemlidir. Işık genel olarak beş şekilde tepki verebilir: refleksiyon, iletim, absorpsiyon, floresans ve difüzyon. Bununla birlikte, aynı anda çok sayıda efekt ortaya çıkar.

Işık Farklı Yüzey Malzemelerine Nasıl Tepki Verir?

Parlak Bir Yüzeyde Işık Refleksiyonu

Işık parlak yüzeyleri ışınladığında, ışık fotonlarının çoğu aynı geliş açısında yansır. Bununla birlikte, çok parlatılmış bir ayna bile üstten aydınlatmanın yaklaşık %95'ini yansıtır.

Parlak ve Mat Arasındaki Yüzeyde Işık Davranışı

Işık, ne çok parlak ne de aşırı pürüzlü yüzeyleri ışınladığında ışık fotonlarının çoğu farklı açılarda saçılır. Saçılmaya rağmen, ışık yoğunluğunun çoğu yansıyan geliş açısını takip eder.

Mat Yüzeyde Işık Dağılımı

Işık çok pürüzlü veya mat yüzeyleri ışınladığında, ışık fotonları saçılır. Teorik olarak ideal bir dağınık yüzey ışığı mümkün olan tüm yönlerde yansıtır. Bu durumda en yüksek ışık yoğunluğu yüzeye normali (90°) takip eder.

Farklı Yüzey Şekilleri Işığı Nasıl Yansıtır?

İncelenen objenin biçimi, kontrast oluşturmak için ışığın kameraya ulaşma şekli için belirleyicidir. Diyagramlarda, ışık çıkışı basitleştirilmiş ve aydınlatılan yüzeyin mükemmel bir ayna olduğu varsayılmıştır. İncelenen girintiler, nokta vuruşlu bir kodu temsil eder, ancak tek bir oluğa düşürülerek basitleştirilmiştir.

Noktalı mavi çizgiler, kameraya ulaşan ve görüntüde beyaz olarak görülen ışık yansımasını gösterir. Noktalı gri çizgiler ışığın kameraya ulaşmadığını gösterir, bu da görüş alanında ışık olmamasına neden olur.

Düz Yüzeyde Özellik

Kamerayı aydınlatmanın yansıyan geliş açısına yerleştirerek ışık fotonlarının çoğu kameraya ulaşır. Girintiler, yüzey özelliğini iyi bir kontrastla gösteren ışık kesintilerine neden olur. 

Kavisli Yüzeyde Özellik

Kavisli bir yüzeyde, ışık fotonlarının çoğu kameraya ulaşmaz. Bu nedenle, kavisli yüzeye sahip uygulamalar normalde daha büyük bir ışık veya objenin etrafında birçok yönden gelen bir ışık gerektirir.

Aydınlatmamı Kameraya Göre Nereye Yerleştirmem Gerekiyor?

Spot aydınlatmalar için genişletilmiş aydınlatma seçenekleri

Uygun objektiflerle birlikte LSL spot aydınlatma, farklı aydınlatma ve görüntü kalitesi gereksinimlerini karşılayan iki özel aydınlatma çözümünün daha uygulanmasına olanak tanır.

Telesentrik arka plan aydınlatması

Telesentrik objektifler, özel bir arka plan aydınlatma yöntemi oluşturmanızı sağlar. LSLx003 spot aydınlatma ile birlikte telesentrik lens, güçlü bir telesentrik karşı ışık haline gelir. Bu sırada iki telesentrik lens birbirine hizalanır ve karşı ışığın ışığı tam olarak kameranın optik ekseni boyunca konumlandırılır.
 
Tipik bir uygulama örneği, ampul veya preform objelerin boynunu kontrol etmek ve ölçmektir.
Bu aydınlatma yöntemi, özellikle yuvarlak veya şeffaf objelerin hassas ölçümü, konum ve varlık kontrolleri veya yüzey incelemeleri için kullanılır. Özellikle cam veya şeffaf plastik gibi ışık geçiren malzemelerde paralel ışık, telesentrik lens sayesinde objeye çarptığında yönünü değiştirir. Kameranın telesentrik lensi yalnızca paralel ışığı aldığından, saptırılan ışık kameraya girmez ve yalnızca şeffaf test nesnesinin silüeti görünür.

Koaksiyel aydınlatma

Koaksiyel aydınlatma, ışığın eksenel olarak, yani kameranın optik ekseni ile aynı hizada yönlendirildiği özel bir aydınlatma yöntemidir. Yarı geçirgen bir ayna (ışın bölücü) üzerinden ışık doğrudan kameranın görüş alanına ve kontrol edilecek objeye dağıtılır. Nesne yüzeyinden yansıyan ışık, ışın bölücüden tekrar geçer ve böylece yalnızca yönlendirilen ve geri yansıyan ışığı yakalayan kameraya geri döner.
 
Uygulama alanları arasında düz yüzeylerin kalite kontrolü, ince yapıların algılanması ve metal, levha veya görüntü sensörleri gibi parlak yüzeylerin kontrolü yer alır.
Bu aydınlatma türü, objektifin (FOV) tüm görüntü alanı boyunca gölgesiz ve eşit parlak alan aydınlatması elde etmenin tek yoludur.

Kamera için homojen bir aydınlatma nasıl oluşur?

Eşit aydınlatma, endüstriyel görüntü işlemede güvenilir sonuçlar için önemli bir ön koşuldur. Ancak uygulamada, bir görüş alanı içinde ışık dağılımının genellikle homojen olmadığı görülmektedir. Özellikle sütun aydınlatmalarda lokal yoğunluk pikleri ve orta ile kenara yakın alanlar arasında parlaklık farkları meydana gelebilir.

Bu etkileri dengelemek için eğri etkisinde ışık dağılımı hedefe yönelik uyarlanır. Bu sayede kamera tarafından algılanan parlaklık tüm görüş alanı boyunca homojen hale getirilebilir.

  1. 1

    Işık bir yüzeyden nasıl yansıtılır?

    Bir yüzeye ışık düştüğünde, bu ışık Lambert dağılımına göre yansıtılır.
    Bu sırada yansıyan ışığın yoğunluğu bakış açısına bağlıdır.

    Bu, bir yüzeyin tüm alanlarının aynı parlaklıkta görünmeyeceği anlamına gelir.

  2. 2

    Klasik bir aydınlatma çözümü nasıl çalışır?

    Sütun aydınlatmada ışık, her biri bu dağılımı takip eden birden fazla ayrı ışık kaynağından oluşur.

    Bunun sonucunda pratikte genellikle tüm menzil üzerinde düzensiz bir yoğunluk dağılımı oluşur.

  3. 3

    How Is the Illumination Detected by the Camera?

    The camera records the light distribution according to the reflected intensity.

    This can lead to a stronger weighting of central areas, resulting in so-called hotspots in the image.

    These local overexposures cannot be detected with a luxmeter and can affect image evaluation. 

  4. 4

    How Does the Curve Effect Ensure Even Illumination?

    The curve effect adjusts the light intensity using angle changers in a targeted manner.

    By controlling the light distribution, the brightness perceived by the camera can be balanced across the entire surface.

    This creates an image with homogeneous illumination.

How Is the Curve Effect Implemented in Concrete Terms?

Different angle changers are combined along the illumination to create the curve effect. These are special light diffusers that are attached to the front of bar lights and specifically influence the beam angles. Depending on the design, flat, medium or wide illumination can be created.

A wider angle changer is used in the middle of the illumination than in the edge areas. This reduces the light intensity in the center, while illuminating the periphery more, creating an even distribution of brightness across the entire visual field.

Ungleichmäßige Ausleuchtung ohne Kurveneffekt
Homogene Ausleuchtung dank Kurveneffekt

The influence of the curve effect is clear in a direct comparison: The sample images were taken under identical conditions with no angle changer and while using three angle changers.

  • In the first case, the illumination is operated with no angle changer, resulting in uneven illumination with intensity peaks in the center.
  • In the second case, angle changers are used, with the middle angle changer having a larger beam angle. As a result, the light intensity is more diffused in the center and hotspots are reduced.

The curve effect can be used in applications that are illuminated in brightfield. A prerequisite is also a sufficient length of the bar light, as the effect can only be achieved from a length of 375 mm.

What Is the Effect Using Different Operating Modes?

Continuous Light

Continuous mode is when the light is turned on constantly or for a time much longer than the exposure time of the camera. As an example, the light may be switched on two seconds before image capture and then switched off two seconds after. 

The most important advantage of continuous mode is the comfort for people in the environment. 

Strobe Light

Strobing the light means that the LEDs from the product will be switched on and off via an external signal, typically from a PLC/SPS or directly from the camera. When using a light in strobe mode, the light is turned on for the time the camera takes to acquire the image. This means the light is fully illuminated over the entire exposure time.

The main advantage of strobe mode is an increased LED life time due to less heat building up in the product. In some cases, especially for applications with large illumination installations, energy consumption can be reduced significantly. 
 

Strobe OverDrive Mode

Strobe OverDrive mode is a term used for LED lights that allow a higher current to be put through the LEDs with respect to a defined duty cycle. All wenglor OverDrive LED products contain an internal controller to enforce the duty cycle; this way, the product is protected. 

In addition to the advantages of strobe mode listed above, the higher current enables a higher brightness which enables a lower exposure time and a reduced aperture for the camera.

Contact
Contact
Highlights
Highlights
Portfolio
Portfolio
Product Selector
Product Selector
Ürün karşılaştırması
3/4
4/4
5/4
6/4