So wählen Sie 5 gängige Leuchten für die industrielle Bildverarbeitung aus
Beleuchtung für die industrielle BildverarbeitungDie Technik beschreibt, wie ein Licht physisch relativ zum Ziel positioniert ist. Es gibt fünf gängige Vision-Beleuchtungstechniken: Ringbeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung, gerichtete Beleuchtung (Hellfeld und Dunkelfeld), Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel und koaxiale Beleuchtung.
1. Ringbeleuchtung
Ringbeleuchtung ist der bewährte Standard in der optischen Beleuchtung, der am häufigsten bei allgemeinen optischen Inspektionen eingesetzt wird. Standard-Ringlichter werden direkt an der Kamera oder dem Vision-Sensor montiert und beide Teile können bequem als ein Stück montiert werden. Ringlichter leuchten den Bereich direkt vor der Kamera hell aus und eignen sich besonders für die Inspektion von Kleinteilen.
2. Hintergrundbeleuchtung
Bei der Hintergrundbeleuchtung wird die Lichtquelle – normalerweise eine spezielle Hintergrundbeleuchtung, die für gleichmäßiges, hochintensives Licht sorgt – hinter dem Objekt positioniert und strahlt direkt in die Kamera. Die Hintergrundbeleuchtung ist die kontrastreichste Beleuchtungstechnik, die es gibt, und erzeugt ein binäres Bild, das leicht zu verarbeiten ist.
Bei undurchsichtigen Objekten erzeugt die Hintergrundbeleuchtung ein Bild, das einen dunklen Schatten des Teils (eine Silhouette) zeigt. Die Silhouette kann dann auf die richtige Größe und Form geprüft werden. Die kontrastreichen Bilder, die mit einer Hintergrundbeleuchtung erzeugt werden, eignen sich ideal für Anwendungen mit hoher Genauigkeit wie Präzisionsmessungen, das Messen kleiner Teile, das Erkennen des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Bohrungen und das Überprüfen der Platzierung und Ausrichtung von Teilen.
Bei durchscheinenden Objekten ist die Hintergrundbeleuchtung eine gängige Technik, um nach Defekten zu suchen oder den Grad der Transluzenz zu erkennen. Die Hintergrundbeleuchtung ist keine geeignete Technik, um Oberflächenfarbe oder -textur zu erkennen.
3. Gerichtete Beleuchtung
Gerichtete Beleuchtung erzeugt Schatten, um Tiefenänderungen zu erkennen, bestimmte Oberflächenwinkel zu beleuchten und die Blendung reflektierender Oberflächen zu vermeiden, wenn sie in einem vom Objektiv entfernten Winkel ausgerichtet sind. Die gerichtete Beleuchtung kann entweder Hellfeld oder Dunkelfeld sein.
Bei der gerichteten Hellfeldbeleuchtung wird die Lichtquelle so positioniert, dass sie mehr oder weniger senkrecht zum Objekt leuchtet und das Objekt hell erscheinen lässt. Die Merkmale auf der Oberfläche des Objekts sind sichtbar, aber nicht stark kontrastreich. Allerdings ist das HellfeldDie Beleuchtung kann Blendungen und Hotspots auf stark reflektierenden Oberflächen erzeugen und ist möglicherweise nicht in der Lage, die Oberflächenstruktur zu zeigen.
Bei der gerichteten Dunkelfeldbeleuchtung wird die Lichtquelle in einem niedrigen Winkel positioniert, so dass ihr Licht vom Objekt weg von der Kamera reflektiert wird. Dunkelfeldbeleuchtung führt zu einem dunkleren Gesamtbild, aber Oberflächenfehler, erhabene Merkmale und Texturen erscheinen hell und heben sich vom Rest des Ziels ab. Die Dunkelfeldbeleuchtung reduziert die Blendung und ist daher ideal für die Inspektion glänzender Objekte, und diese Technik kann auch zur Messung von Höhenänderungen verwendet werden, indem Schatten erzeugt werden, die leicht gemessen werden können.
Flächenleuchten, Strahler und Balkenleuchten sind gängige Lichtquellen, die für gerichtetes Licht sorgen. Flächenleuchten und Strahler sorgen für eine gleichmäßige Ausleuchtung in einem konzentrierten Bereich und können unabhängig von der optischen Achse des Vision-Sensors innerhalb Ihrer bestehenden Inspektion montiert werden. Benutzer können die Richtung oder den Abstand des Lichts ändern, um den optischen Kontrast zu verbessern, ohne Vorrichtungen hinzuzufügen oder die zu prüfenden Teile neu auszurichten.
In der Zwischenzeit bieten Barlichter, auch bekannt als lineare Array-Lichter, eine Beleuchtung mit höherer Intensität, um große Bereiche zu beleuchten und gleichzeitig Staub, Nebel und Schmutz zu durchdringen. Balkenleuchten sorgen für eine saubere, helle und gleichmäßige Ausleuchtung, um den optischen Kontrast zu erzeugen, der für zuverlässige, genaue Inspektionen größerer Objekte auf größere Entfernungen erforderlich ist.
4. Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel
Bei einer Form der Dunkelfeldbeleuchtung sind die LEDs eines Ringlichts mit niedrigem Winkel ringförmig montiert und zeigen fast senkrecht zur Blickrichtung der Kamera. Ringlichter mit niedrigem Winkel erzeugen Schatten und helle Punkte, um Veränderungen in der Tiefe und Oberflächenstruktur zu erkennen. Die Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel ist ideal für die Inspektion von Oberflächenfehlern, Ätzungen und geprägten Markierungen.
5. Koaxiale Beleuchtung
Eine Form der Hellfeldbeleuchtung, bei der ein koaxiales Licht einen Strahlteiler verwendet, um das Licht entlang der optischen Achse der Kamera zu fokussieren und direktes und diffuses Licht zu erzeugen, das reflektierende Oberflächen hell und blendfrei macht. Die Kamera blickt von oben durch das koaxiale Licht nach unten auf den darunter liegenden Zielteil.
Diese Technik kann verwendet werden, um Schatten zu eliminieren, glänzende Objekte zu inspizieren oder Unterschiede in der Oberflächenstruktur zu erkennen. Das koaxiale Licht und das Licht mit niedrigem Winkel erzeugen gegensätzliche Bilder in Bezug darauf, welche Merkmale dunkel und hell erscheinen.
Die Wahl der richtigen Wellenlänge des Lichts
Neben der Wahl der richtigen Beleuchtungstechnik können auch verschiedene Wellenlängen des Lichts verwendet werden, um zusätzlichen Kontrast zu erzeugen, interessante Merkmale hervorzuheben oder die Sichtbarkeit unbedeutender Merkmale zu verringern.
Farben des Lichts
Verschiedene Lichtfarben können verwendet werden, um einen zusätzlichen Kontrast zu erzeugen, um bestimmte Merkmale entweder zu verdecken oder hervorzuheben. Wenn eine Lichtquelle eine ähnliche Farbe wie das Teil hat, erscheint das Teil im Allgemeinen heller. Zum Beispiel lässt ein roter Teil, der mit einem roten Ringlicht beleuchtet wird, den roten Teil auf dem Bild hell erscheinen.
Umgekehrt wird das Teil dunkler angezeigt, wenn sich die Farbe einer Lichtquelle von der Farbe des Teils unterscheidet. Ein Beispiel: Wenn derselbe rote Teil von einem grünen Licht beleuchtet wird, erscheint der rote Teil dunkel.
Ultraviolettes (UV) Licht
Ultraviolettes (UV) Licht kann verwendet werden, um interessante Merkmale hervorzuheben, wenn der Kontrast vom Hintergrund sehr gering ist, wie z. B. durchsichtige Klebstoffperlen auf einem Teil. Durch die Bestrahlung des Klebstoffs mit UV-Licht kann ein Leuchteffekt (Fluoreszenz) entstehen, der den Klebstoff deutlich vom Hintergrund abhebt. Dadurch kann das Vision-System leichter zuverlässig erkennen, wenn Klebstoff fehlt oder falsch aufgetragen wird.
Infrarot (IR) Licht
Infrarotlicht (IR) kann verwendet werden, um unbedeutende Merkmale zu verbergen, indem der Kontrast bestimmter Objekte reduziert wird. Einige Tintentypen, die im sichtbaren Spektrum dunkel erscheinen, reflektieren beispielsweise große Mengen an IR-Licht. In diesen Fällen kann die Freihandeingabe in einem Graustufenbild verschwinden – ein Effekt, mit dem bestimmte unbedeutende Merkmale ausgeblendet werden können. IR-Licht kann auch verwendet werden, um Blendung und Reflexionen bei der Inspektion glänzender Objekte zu reduzieren.
1. Ringbeleuchtung
Ringbeleuchtung ist der bewährte Standard in der optischen Beleuchtung, der am häufigsten bei allgemeinen optischen Inspektionen eingesetzt wird. Standard-Ringlichter werden direkt an der Kamera oder dem Vision-Sensor montiert und beide Teile können bequem als ein Stück montiert werden. Ringlichter leuchten den Bereich direkt vor der Kamera hell aus und eignen sich besonders für die Inspektion von Kleinteilen.
2. Hintergrundbeleuchtung
Bei der Hintergrundbeleuchtung wird die Lichtquelle – normalerweise eine spezielle Hintergrundbeleuchtung, die für gleichmäßiges, hochintensives Licht sorgt – hinter dem Objekt positioniert und strahlt direkt in die Kamera. Die Hintergrundbeleuchtung ist die kontrastreichste Beleuchtungstechnik, die es gibt, und erzeugt ein binäres Bild, das leicht zu verarbeiten ist.
Bei undurchsichtigen Objekten erzeugt die Hintergrundbeleuchtung ein Bild, das einen dunklen Schatten des Teils (eine Silhouette) zeigt. Die Silhouette kann dann auf die richtige Größe und Form geprüft werden. Die kontrastreichen Bilder, die mit einer Hintergrundbeleuchtung erzeugt werden, eignen sich ideal für Anwendungen mit hoher Genauigkeit wie Präzisionsmessungen, das Messen kleiner Teile, das Erkennen des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins von Bohrungen und das Überprüfen der Platzierung und Ausrichtung von Teilen.
Bei durchscheinenden Objekten ist die Hintergrundbeleuchtung eine gängige Technik, um nach Defekten zu suchen oder den Grad der Transluzenz zu erkennen. Die Hintergrundbeleuchtung ist keine geeignete Technik, um Oberflächenfarbe oder -textur zu erkennen.
3. Gerichtete Beleuchtung
Gerichtete Beleuchtung erzeugt Schatten, um Tiefenänderungen zu erkennen, bestimmte Oberflächenwinkel zu beleuchten und die Blendung reflektierender Oberflächen zu vermeiden, wenn sie in einem vom Objektiv entfernten Winkel ausgerichtet sind. Die gerichtete Beleuchtung kann entweder Hellfeld oder Dunkelfeld sein.
Bei der gerichteten Hellfeldbeleuchtung wird die Lichtquelle so positioniert, dass sie mehr oder weniger senkrecht zum Objekt leuchtet und das Objekt hell erscheinen lässt. Die Merkmale auf der Oberfläche des Objekts sind sichtbar, aber nicht stark kontrastreich. Allerdings ist das HellfeldDie Beleuchtung kann Blendungen und Hotspots auf stark reflektierenden Oberflächen erzeugen und ist möglicherweise nicht in der Lage, die Oberflächenstruktur zu zeigen.
Bei der gerichteten Dunkelfeldbeleuchtung wird die Lichtquelle in einem niedrigen Winkel positioniert, so dass ihr Licht vom Objekt weg von der Kamera reflektiert wird. Dunkelfeldbeleuchtung führt zu einem dunkleren Gesamtbild, aber Oberflächenfehler, erhabene Merkmale und Texturen erscheinen hell und heben sich vom Rest des Ziels ab. Die Dunkelfeldbeleuchtung reduziert die Blendung und ist daher ideal für die Inspektion glänzender Objekte, und diese Technik kann auch zur Messung von Höhenänderungen verwendet werden, indem Schatten erzeugt werden, die leicht gemessen werden können.
Flächenleuchten, Strahler und Balkenleuchten sind gängige Lichtquellen, die für gerichtetes Licht sorgen. Flächenleuchten und Strahler sorgen für eine gleichmäßige Ausleuchtung in einem konzentrierten Bereich und können unabhängig von der optischen Achse des Vision-Sensors innerhalb Ihrer bestehenden Inspektion montiert werden. Benutzer können die Richtung oder den Abstand des Lichts ändern, um den optischen Kontrast zu verbessern, ohne Vorrichtungen hinzuzufügen oder die zu prüfenden Teile neu auszurichten.
In der Zwischenzeit bieten Barlichter, auch bekannt als lineare Array-Lichter, eine Beleuchtung mit höherer Intensität, um große Bereiche zu beleuchten und gleichzeitig Staub, Nebel und Schmutz zu durchdringen. Balkenleuchten sorgen für eine saubere, helle und gleichmäßige Ausleuchtung, um den optischen Kontrast zu erzeugen, der für zuverlässige, genaue Inspektionen größerer Objekte auf größere Entfernungen erforderlich ist.
4. Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel
Bei einer Form der Dunkelfeldbeleuchtung sind die LEDs eines Ringlichts mit niedrigem Winkel ringförmig montiert und zeigen fast senkrecht zur Blickrichtung der Kamera. Ringlichter mit niedrigem Winkel erzeugen Schatten und helle Punkte, um Veränderungen in der Tiefe und Oberflächenstruktur zu erkennen. Die Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel ist ideal für die Inspektion von Oberflächenfehlern, Ätzungen und geprägten Markierungen.
5. Koaxiale Beleuchtung
Eine Form der Hellfeldbeleuchtung, bei der ein koaxiales Licht einen Strahlteiler verwendet, um das Licht entlang der optischen Achse der Kamera zu fokussieren und direktes und diffuses Licht zu erzeugen, das reflektierende Oberflächen hell und blendfrei macht. Die Kamera blickt von oben durch das koaxiale Licht nach unten auf den darunter liegenden Zielteil.
Diese Technik kann verwendet werden, um Schatten zu eliminieren, glänzende Objekte zu inspizieren oder Unterschiede in der Oberflächenstruktur zu erkennen. Das koaxiale Licht und das Licht mit niedrigem Winkel erzeugen gegensätzliche Bilder in Bezug darauf, welche Merkmale dunkel und hell erscheinen.
Die Wahl der richtigen Wellenlänge des Lichts
Neben der Wahl der richtigen Beleuchtungstechnik können auch verschiedene Wellenlängen des Lichts verwendet werden, um zusätzlichen Kontrast zu erzeugen, interessante Merkmale hervorzuheben oder die Sichtbarkeit unbedeutender Merkmale zu verringern.
Farben des Lichts
Verschiedene Lichtfarben können verwendet werden, um einen zusätzlichen Kontrast zu erzeugen, um bestimmte Merkmale entweder zu verdecken oder hervorzuheben. Wenn eine Lichtquelle eine ähnliche Farbe wie das Teil hat, erscheint das Teil im Allgemeinen heller. Zum Beispiel lässt ein roter Teil, der mit einem roten Ringlicht beleuchtet wird, den roten Teil auf dem Bild hell erscheinen.
Umgekehrt wird das Teil dunkler angezeigt, wenn sich die Farbe einer Lichtquelle von der Farbe des Teils unterscheidet. Ein Beispiel: Wenn derselbe rote Teil von einem grünen Licht beleuchtet wird, erscheint der rote Teil dunkel.
Ultraviolettes (UV) Licht
Ultraviolettes (UV) Licht kann verwendet werden, um interessante Merkmale hervorzuheben, wenn der Kontrast vom Hintergrund sehr gering ist, wie z. B. durchsichtige Klebstoffperlen auf einem Teil. Durch die Bestrahlung des Klebstoffs mit UV-Licht kann ein Leuchteffekt (Fluoreszenz) entstehen, der den Klebstoff deutlich vom Hintergrund abhebt. Dadurch kann das Vision-System leichter zuverlässig erkennen, wenn Klebstoff fehlt oder falsch aufgetragen wird.
Infrarot (IR) Licht
Infrarotlicht (IR) kann verwendet werden, um unbedeutende Merkmale zu verbergen, indem der Kontrast bestimmter Objekte reduziert wird. Einige Tintentypen, die im sichtbaren Spektrum dunkel erscheinen, reflektieren beispielsweise große Mengen an IR-Licht. In diesen Fällen kann die Freihandeingabe in einem Graustufenbild verschwinden – ein Effekt, mit dem bestimmte unbedeutende Merkmale ausgeblendet werden können. IR-Licht kann auch verwendet werden, um Blendung und Reflexionen bei der Inspektion glänzender Objekte zu reduzieren.
