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
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 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.
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
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
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
Aydınlatma kamera tarafından nasıl algılanır?
Kamera, yansıtılan yoğunluğa göre ışık dağılımını algılar.
Bunun sonucunda merkezi alanların daha fazla ağırlıklandırılması söz konusu olabilir, bu da görüntüde hot spot olarak adlandırılan noktaların oluşmasına neden olur.
Bu lokal aşırı maruz kalmalar bir lüksmetre ile tespit edilemez ve görüntü değerlendirmesini etkileyebilir.
-
4
Eğri etkisi eşit bir aydınlatmayı nasıl sağlar?
Eğri etkisinde, ışık yoğunluğu Angle Changern kullanılarak hedefli bir şekilde ayarlanır.
Işık dağılımı kontrolü sayesinde kamera tarafından algılanan parlaklık tüm alanda dengelenebilir.
Bu sayede homojen bir aydınlatmaya sahip bir görüntü oluşur.
Eğri etkisi somut olarak nasıl uygulanır?
Eğri etkisini oluşturmak için aydınlatma boyunca farklı Angle Changer'lar birleştirilir. Bunlar, sütun aydınlatmaların ön tarafına takılan ve ışın açılarını hedefe yönelik olarak etkileyen özel ışık difüzörleridir. Modele bağlı olarak bu şekilde düz, orta veya geniş bir aydınlatma oluşturulabilir.
Aydınlatmanın ortasında, kenar bölgelerine göre daha geniş bir Angle Changer kullanılır. Bu sayede ortadaki ışık yoğunluğu azaltılırken, kenar bölgeler daha güçlü aydınlatılır.
Bu sayede tüm görüş alanı üzerinden eşit bir aydınlık dağılımı oluşur.
Eğri etkisinin etkisi doğrudan karşılaştırmada belirgindir: Örnek görüntüler, aynı koşullar altında Angle Changer olmadan ve üç Angle Changer takılıyken çekilmiştir.
- İlk durumda aydınlatma Angle Changer olmadan çalıştırılır, bu da merkezinde yoğunluk pikleri olan dengesiz bir aydınlatma oluşturur.
- İkinci durumda, ortadaki Angle Changer'in daha büyük bir ışın açısı gösterdiği Angle Changer'lar kullanılır. Bu sayede ışık yoğunluğu merkeze daha güçlü dağıtılır ve hot spotlar hedefe yönelik olarak azaltılır.
Eğri etkisi, aydınlık aydınlatılan uygulamalarda kullanılabilir. Ayrıca, sütun aydınlatma için yeterli bir uzunluk gereklidir, çünkü etki ancak 375 mm uzunluğundan itibaren gerçekleştirilebilir.
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.
