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.
• … 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.
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.
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.
Görülebilir ışık, radyasyonunun yaklaşık 380 nm (mor) ile yaklaşık 780 nm (kırmızı) arasındaki dalga boyları içinde olması ile karakterize edilir. Örneğin, kırmızı ışıkla birlikte monokrom bir kamera kullanıldığında, kırmızı bir parça kamera için beyaz, mavi bir parça ise siyah görünecektir.
Beyaz Işıklı Renkli Kamera
Kırmızı Işıklı Monokrom Kamera
Mavi Işıklı Monokrom Kamera
Yeşil Işıklı Monokrom Kamera
Kızılötesi ışık, dalga boyu yaklaşık 780 nm’yi geçen görünmez ışıktır. Bu, operatörlerin güçlü ışığa maruz kalmasını önlemek için faydalı olabilir. Kızılötesi ışık en çok plastik parçalar için uygundur ve metal parçalar için uygun değildir. Ancak, siyah objeleri aydınlatırken test etmek gereklidir.
Örnekte, farklı renkteki plastik objeler incelenmektedir. Kızılötesi ışıkla aydınlatıldığında, ışık materyalden geçerken ve malzeme tarafından yansıtılmadığından objeler çekilen görüntüde beyaz görünür. Kızılötesi arka aydınlatma, şeffaf olmayan bir konveyör bandının arkasındaki objeleri bile aydınlatabilir.
Örnekte, farklı renkteki plastik objeler incelenmektedir. Kızılötesi ışıkla aydınlatıldığında, ışık materyalden geçerken ve malzeme tarafından yansıtılmadığından objeler çekilen görüntüde beyaz görünür. Kızılötesi arka aydınlatma, şeffaf olmayan bir konveyör bandının arkasındaki objeleri bile aydınlatabilir.
Beyaz Işıklı Renkli Kamera
Beyaz Işıklı Monokrom Kamera
Kızılötesi Işıklı Monokrom Kamera
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
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.
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?
Farklı çalışma modlarını kullanmanın etkisi nedir?
Sabit Işık
Sürekli mod, ışığın sürekli olarak veya kameranın pozlama süresinden çok daha uzun bir süre boyunca açık olduğu zamandır. Örnek olarak ışık, görüntü çekilmeden iki saniye önce açılabilir ve ardından iki saniye sonra kapatılabilir.
Sürekli modun en önemli avantajı, çevredeki insanlara sağladığı konfordur.
Sürekli modun en önemli avantajı, çevredeki insanlara sağladığı konfordur.
Flaş Lamba
Işığın yanıp sönmesi, ürünün LED’lerinin tipik olarak bir PLC/SPS’den veya doğrudan kameradan gelen harici bir sinyal aracılığıyla açılıp kapanacağı anlamına gelir. Flaş modunda bir ışık kullanırken, kameranın görüntüyü alması için gereken süre boyunca ışık açık kalır. Bu, ışığın tüm pozlama süresi boyunca tamamen aydınlatıldığı anlamına gelir.
Flaş modunun en önemli avantajı, üründe daha az ısı oluşması nedeniyle artan LED ömrüdür. Bazı durumlarda, özellikle de büyük aydınlatma kurulumlarına sahip uygulamalarda enerji tüketimi önemli ölçüde azaltılabilir.
Yukarıda listelenen flaş modunun avantajlarına ek olarak, daha yüksek akım daha yüksek bir parlaklık sağlar ve bu da kamera için daha düşük bir pozlama süresi ve daha düşük bir diyafram sağlar.
Flaş modunun en önemli avantajı, üründe daha az ısı oluşması nedeniyle artan LED ömrüdür. Bazı durumlarda, özellikle de büyük aydınlatma kurulumlarına sahip uygulamalarda enerji tüketimi önemli ölçüde azaltılabilir.
Flaş Overdrive Modu
Flaş overdrive modu, tanımlı bir devreye girme süresine göre LED’lerden daha yüksek bir akım geçmesine izin veren LED ışıklar için kullanılan bir terimdir. Tüm wenglor overdrive LED ürünleri, devreye girme süresini zorlayan dahili bir kontrol cihazına sahiptir, bu şekilde ürün korunur.Yukarıda listelenen flaş modunun avantajlarına ek olarak, daha yüksek akım daha yüksek bir parlaklık sağlar ve bu da kamera için daha düşük bir pozlama süresi ve daha düşük bir diyafram sağlar.
