So wählen Sie 5 gängige Bildverarbeitungsleuchten aus
Beleuchtung für die industrielle BildverarbeitungDie Technik beschreibt, wie ein Licht physisch relativ zum Ziel positioniert wird. Es gibt fünf gängige Vision-Lighting-Techniken: Ringbeleuchtung, Hintergrundbeleuchtung, gerichtete Beleuchtung (Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung), Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel und koaxiale Beleuchtung.
1. Ringbeleuchtung
Die Ringbeleuchtung ist der bewährte Standard in der Sichtbeleuchtung, der am häufigsten bei allgemeinen Sehprüfungen eingesetzt wird. Standard-Ringlichter werden direkt an der Kamera oder dem Vision-Sensor montiert und beide Teile können der Einfachheit halber in einem 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 – in der Regel eine spezielle Hintergrundbeleuchtung, die gleichmäßiges, hochintensives Licht liefert – hinter dem Objekt positioniert und strahlt direkt in die Kamera. Die Hintergrundbeleuchtung ist die kontrastreichste verfügbare Beleuchtungstechnik, die ein binäres Bild erzeugt, das leicht zu verarbeiten ist.
Bei undurchsichtigen Objekten wird durch Hintergrundbeleuchtung ein Bild erstellt, das einen dunklen Schatten des Teils (eine Silhouette) zeigt. Die Silhouette kann dann auf die richtige Größe und Form überprüft werden. Die kontrastreichen Bilder, die mit einer Hintergrundbeleuchtung erstellt werden, eignen sich ideal für hochpräzise Anwendungen wie Präzisionsmessungen, das Messen kleiner Teile, das Erkennen von Vorhandensein/Fehlen von Löchern und das Überprüfen der Platzierung und Ausrichtung von Teilen.
Bei lichtdurchlässigen Objekten ist die Hintergrundbeleuchtung eine gängige Technik, wenn es darum geht, nach Defekten zu suchen oder den Grad der Transluzenz. Die Hintergrundbeleuchtung ist keine geeignete Technik zur Erkennung von Oberflächenfarbe oder -textur.
3. Gerichtete Beleuchtung
Gerichtete Beleuchtung erzeugt Schatten, um Tiefenänderungen zu erkennen, bestimmte Oberflächenwinkel zu beleuchten und Blendung durch reflektierende Oberflächen zu vermeiden, wenn sie in einem Winkel vom Objektiv weg gerichtet sind. Gerichtete Beleuchtung kann entweder Hellfeld- oder Dunkelfeldbeleuchtung sein.
Bei der Hellfeld-Gerichtenbeleuchtung 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. Hellfeld-StrahlungBeleuchtung kann Blendung und Hotspots auf stark reflektierenden Oberflächen erzeugen und ist möglicherweise nicht in der Lage, die Oberflächenstruktur anzuzeigen.
Bei der Dunkelfeld-Gerichtenbeleuchtung wird die Lichtquelle in einem niedrigen Winkel positioniert, so dass ihr Licht vom Objekt weg von der Kamera reflektiert wird. Die 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 damit 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 Scheinwerfer sorgen für eine gleichmäßige Ausleuchtung in einem konzentrierten Bereich und können unabhängig von der optischen Achse des Vision-Sensors in Ihre bestehende Inspektion eingebaut werden. Benutzer können die Richtung oder Entfernung des Lichts ändern, um den optischen Kontrast zu verbessern, ohne Vorrichtungen hinzuzufügen oder die geprüften Teile neu auszurichten.
In der Zwischenzeit bieten Balkenleuchten, auch bekannt als lineare Array-Leuchten, eine intensivere Beleuchtung, um große Flächen zu beleuchten und gleichzeitig Staub, Nebel und Schmutz zu durchdringen. Balkenleuchten bieten eine saubere, helle und gleichmäßige Beleuchtung, um den optischen Kontrast zu erzeugen, der für zuverlässige, genaue Inspektionen größerer Objekte auf größere Entfernungen erforderlich ist.
4. Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel
Eine Form der Dunkelfeldbeleuchtung, bei der die LEDs eines flachen Winkels in einem Ring montiert sind, der fast senkrecht zur Blickrichtung der Kamera auf den Teil zeigt. Ringlichter mit niedrigem Winkel erzeugen Schatten und helle Flecken, um Veränderungen in der Tiefe und Oberflächenbeschaffenheit zu erkennen. Die Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel ist ideal für die Inspektion von Oberflächenfehlern, Ätzungen und Prägemarkierungen.
5. Koaxiale Beleuchtung
Eine Form der Hellfeldbeleuchtung, eine koaxiale Beleuchtung, die einen Strahlteiler verwendet, um das Licht entlang der optischen Achse der Kamera zu fokussieren und direktes und diffuses Licht zu liefern, das reflektierende Oberflächen hell macht, ohne zu blenden. Die Kamera schaut von oben durch das koaxiale Licht nach unten auf das darunter liegende Zielteil.
Diese Technik kann verwendet werden, um Schatten zu eliminieren, glänzende Objekte zu untersuchen oder Unterschiede in der Oberflächenstruktur zu erkennen. Das koaxiale Licht und das Licht mit niedrigem Winkel erzeugen gegensätzliche Bilder, wenn es darum geht, welche Merkmale dunkel und hell erscheinen.
Die Wahl der richtigen Wellenlänge des Lichts
Neben der Wahl der richtigen Beleuchtungstechnik können auch unterschiedliche 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 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. Wenn beispielsweise ein roter Teil, der mit einem roten Ringlicht beleuchtet wird, den roten Teil auf dem Bild hell erscheinen lässt.
Umgekehrt, wenn sich die Farbe einer Lichtquelle von der Farbe des Teils unterscheidet, wird das Teil dunkler angezeigt. 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 zum Hintergrund sehr gering ist, z. B. Perlen aus klarem Klebstoff auf einem Teil. Durch das Bestrahlen des Klebstoffs mit UV-Licht kann ein Leuchteffekt (Fluoreszenz) entstehen, der den Klebstoff deutlich vom Hintergrund abhebt. So 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 Arten von Tinte, die im sichtbaren Spektrum dunkel erscheinen, reflektieren beispielsweise große Mengen an IR-Licht. In diesen Fällen kann die Freihandfarbe in einem Graustufenbild verschwinden – ein Effekt, der verwendet werden kann, um bestimmte unbedeutende Merkmale zu verbergen. IR-Licht kann auch verwendet werden, um Blendung und Reflexionen bei der Inspektion glänzender Objekte zu reduzieren.
1. Ringbeleuchtung
Die Ringbeleuchtung ist der bewährte Standard in der Sichtbeleuchtung, der am häufigsten bei allgemeinen Sehprüfungen eingesetzt wird. Standard-Ringlichter werden direkt an der Kamera oder dem Vision-Sensor montiert und beide Teile können der Einfachheit halber in einem 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 – in der Regel eine spezielle Hintergrundbeleuchtung, die gleichmäßiges, hochintensives Licht liefert – hinter dem Objekt positioniert und strahlt direkt in die Kamera. Die Hintergrundbeleuchtung ist die kontrastreichste verfügbare Beleuchtungstechnik, die ein binäres Bild erzeugt, das leicht zu verarbeiten ist.
Bei undurchsichtigen Objekten wird durch Hintergrundbeleuchtung ein Bild erstellt, das einen dunklen Schatten des Teils (eine Silhouette) zeigt. Die Silhouette kann dann auf die richtige Größe und Form überprüft werden. Die kontrastreichen Bilder, die mit einer Hintergrundbeleuchtung erstellt werden, eignen sich ideal für hochpräzise Anwendungen wie Präzisionsmessungen, das Messen kleiner Teile, das Erkennen von Vorhandensein/Fehlen von Löchern und das Überprüfen der Platzierung und Ausrichtung von Teilen.
Bei lichtdurchlässigen Objekten ist die Hintergrundbeleuchtung eine gängige Technik, wenn es darum geht, nach Defekten zu suchen oder den Grad der Transluzenz. Die Hintergrundbeleuchtung ist keine geeignete Technik zur Erkennung von Oberflächenfarbe oder -textur.
3. Gerichtete Beleuchtung
Gerichtete Beleuchtung erzeugt Schatten, um Tiefenänderungen zu erkennen, bestimmte Oberflächenwinkel zu beleuchten und Blendung durch reflektierende Oberflächen zu vermeiden, wenn sie in einem Winkel vom Objektiv weg gerichtet sind. Gerichtete Beleuchtung kann entweder Hellfeld- oder Dunkelfeldbeleuchtung sein.
Bei der Hellfeld-Gerichtenbeleuchtung 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. Hellfeld-StrahlungBeleuchtung kann Blendung und Hotspots auf stark reflektierenden Oberflächen erzeugen und ist möglicherweise nicht in der Lage, die Oberflächenstruktur anzuzeigen.
Bei der Dunkelfeld-Gerichtenbeleuchtung wird die Lichtquelle in einem niedrigen Winkel positioniert, so dass ihr Licht vom Objekt weg von der Kamera reflektiert wird. Die 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 damit 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 Scheinwerfer sorgen für eine gleichmäßige Ausleuchtung in einem konzentrierten Bereich und können unabhängig von der optischen Achse des Vision-Sensors in Ihre bestehende Inspektion eingebaut werden. Benutzer können die Richtung oder Entfernung des Lichts ändern, um den optischen Kontrast zu verbessern, ohne Vorrichtungen hinzuzufügen oder die geprüften Teile neu auszurichten.
In der Zwischenzeit bieten Balkenleuchten, auch bekannt als lineare Array-Leuchten, eine intensivere Beleuchtung, um große Flächen zu beleuchten und gleichzeitig Staub, Nebel und Schmutz zu durchdringen. Balkenleuchten bieten eine saubere, helle und gleichmäßige Beleuchtung, um den optischen Kontrast zu erzeugen, der für zuverlässige, genaue Inspektionen größerer Objekte auf größere Entfernungen erforderlich ist.
4. Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel
Eine Form der Dunkelfeldbeleuchtung, bei der die LEDs eines flachen Winkels in einem Ring montiert sind, der fast senkrecht zur Blickrichtung der Kamera auf den Teil zeigt. Ringlichter mit niedrigem Winkel erzeugen Schatten und helle Flecken, um Veränderungen in der Tiefe und Oberflächenbeschaffenheit zu erkennen. Die Ringbeleuchtung mit niedrigem Winkel ist ideal für die Inspektion von Oberflächenfehlern, Ätzungen und Prägemarkierungen.
5. Koaxiale Beleuchtung
Eine Form der Hellfeldbeleuchtung, eine koaxiale Beleuchtung, die einen Strahlteiler verwendet, um das Licht entlang der optischen Achse der Kamera zu fokussieren und direktes und diffuses Licht zu liefern, das reflektierende Oberflächen hell macht, ohne zu blenden. Die Kamera schaut von oben durch das koaxiale Licht nach unten auf das darunter liegende Zielteil.
Diese Technik kann verwendet werden, um Schatten zu eliminieren, glänzende Objekte zu untersuchen oder Unterschiede in der Oberflächenstruktur zu erkennen. Das koaxiale Licht und das Licht mit niedrigem Winkel erzeugen gegensätzliche Bilder, wenn es darum geht, welche Merkmale dunkel und hell erscheinen.
Die Wahl der richtigen Wellenlänge des Lichts
Neben der Wahl der richtigen Beleuchtungstechnik können auch unterschiedliche 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 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. Wenn beispielsweise ein roter Teil, der mit einem roten Ringlicht beleuchtet wird, den roten Teil auf dem Bild hell erscheinen lässt.
Umgekehrt, wenn sich die Farbe einer Lichtquelle von der Farbe des Teils unterscheidet, wird das Teil dunkler angezeigt. 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 zum Hintergrund sehr gering ist, z. B. Perlen aus klarem Klebstoff auf einem Teil. Durch das Bestrahlen des Klebstoffs mit UV-Licht kann ein Leuchteffekt (Fluoreszenz) entstehen, der den Klebstoff deutlich vom Hintergrund abhebt. So 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 Arten von Tinte, die im sichtbaren Spektrum dunkel erscheinen, reflektieren beispielsweise große Mengen an IR-Licht. In diesen Fällen kann die Freihandfarbe in einem Graustufenbild verschwinden – ein Effekt, der verwendet werden kann, um bestimmte unbedeutende Merkmale zu verbergen. IR-Licht kann auch verwendet werden, um Blendung und Reflexionen bei der Inspektion glänzender Objekte zu reduzieren.
