Osvetľovače pre strojové videnie

Pri analýze obrazu je rovnako dôležité osvetlenie ako kamerový systém či inšpekčný softvér. Prevzatý obraz nemusí byť fotograficky dokonalý, dôležité je dosiahnuť maximálny kontrast tých častí objektu, ktoré nás zaujímajú (záujmové časti) oproti častiam, ktoré nie sú predmetom inšpekcie (rušivé časti). Kontrast týchto dvoch častí možno vytvárať všeobecne dvojitým spôsobom: využitím ich rozdielnej absorpcie (emisie) alebo rozdielu ich jasu, ktorý vznikne vhodným smerovým osvetlením. Pre výber optimálneho osvetlenia je potrebné sa zamyslieť nad nasledujúcimi problémami:

Analýza vlastností objektu a použitého svetla

V tomto kroku sa skúmajú najrôznejšie vlastnosti objektu, ako sú: veľkosť odrazivosti či absorpcie svetla, štruktúra povrchu objektu, členitosť, tvar a veľkosť, priehľadnosť, pozadie a možná zmena polohy objektu. Niektoré vlastnosti je možné vhodným svetlom vyzdvihnúť či potlačiť. Posudzujeme tiež vzájomnú interakciu svetla s objektom. Tá závisí na farbe objektu a vlnovej dĺžke svetla. Veľmi často používaným systémom je čiernobiela kamera a osvetľovač s červeným svetlom, kde je výhodou dobrá spektrálna citlivosť väčšiny kamier práve v červenej oblasti. Drobným problémom sa môže javiť fakt, že kontrasty vznikajúce na objekte absorpciou monochromatického červeného svetla sa môžu líšiť od kontrastov viditeľných okom v bielom svetle, teda to, čo „predsa jasne vidíme“, kamera vidieť nemusí, ale i naopak.

Výber vhodného typu osvetľovača

V dnešnej dobe je na trhu mnoho osvetľovačov od rôznych výrobcov. Takmer výhradne sa už používajú osvetľovače s LED diódami ako zdrojmi svetla. Vykazujú dlhú životnosť a vlastnosti ich svetla sa takmer nemenia. V nasledujúcom prehľade budú popísané vybrané najbežnejšie typy osvetľovačov.

Plošné osvetľovacie polia a kruhové osvetľovače – bright field

Plošné osvetľovacie polia a kruhové osvetľovače sú určené pre priame nasvietenie zo strany kamery. Rozptýlenie je dané vyzarovacím uhlom použitých diód LED. Kruhový osvetľovač sa pripevňuje okolo objektívu kamery. Prstencové osvetľovače sa tiež používajú pre priamy osvit predmetov snímaných telecentrickými objektívmi, ktoré slúžia na snímanie predmetov malých rozmerov.

Princíp osvetľovača	RingLight SmartVisionLights

Kopulové difúzne osvetľovače

Kopulové difúzne osvetľovače využívajú rozptýlené svetlo vo vnútri kopuly. S výhodou ich možno využiť pri snímaní lesklých povrchov, napríklad nápisov na fóliách.

Princíp osvetľovača	Difúzny osvetľovač SmartVisionLights

Osvetľovače dark – field (temné pole)

Tieto osvetľovače poskytujú predné osvetlenie s temným zorným poľom. Na objekt sa svieti takmer vodorovne s plochou, na ktorej stojí predmet. Odrážajú sa práve hrany objektov. Využívajú sa na zvýraznenie chýb a reliéfov pri transparentných materiáloch.

Princíp osvetľovača	DarkField Light SmartVisionLights

Zadné/spodné osvetlenie

Zadné svetlá sú určené pre svietenie proti kamere. Zadné svetlo sa používa pri meraní rozmerov objektu, keď je potrebné zobraziť kontúru výrobku alebo docieliť veľký kontrast na počítanie výrobkov.

Princíp osvetľovača	BackLight SmartVisionLights

Osvetľovač s koaxiálnym difúznym svetlom

Osvetľovač s koaxiálnym difúznym svetlom zdôrazňuje zrkadlové plochy kolmé na os kamery, zatiaľ čo ostatné plochy sa javia ako temné, čo sa využíva napr. pri analýze pokovených prívodov integrovaných obvodov, najjemnejších detailov sledovaných objektov a pre optimálne nasvietenie hlbších partií objektu. Osvetľovač je tvorený plošným zdrojom svetla a polopriepustným zrkadlom, ktoré usmerňuje lúče kolmo na sledovaný objekt, bez toho, aby osvetľovač stál v zornom poli kamery. Najčastejšie sa tento spôsob osvetlenia používa ako zdroj horného svetla v mikroskopoch.

Princíp osvetľovača	Koaxiálny osvetľovač SmartVisionLights

Líniové osvetlenie

Líniové osvetlenie je s výhodou využívané spolu s riadkovou kamerou pri analýze objektov pohybujúcich sa na posuvnom páse na výrobnej linke. Výhodou je, že sú osvietené iba objekty, ktoré nás v určitom okamžiku zaujímajú a ostatné zostanú skryté v tieni a nebudú ovplyvňovať analýzu.

Princíp osvetľovača	Líniový osvetľovač SmartVisionLights

Pokiaľ Vám ani výber maximálne vhodného svetla nedovolí, aby ste získali kvalitnú snímku vhodnú pre analýzu, nezúfajte. Ďalším krokom je filtrácia nežiaducich zdrojov svetla, prichádzajúceho do objektívu kamery. O typoch filtrov filtrov a možnostiach ich využitia sa dozviete v nasledujúcom článku: Filtre pre priemyselné aplikácie.

Eliminácia rušivých vplyvov

Pokiaľ je jediným zdrojom svetla zvolený osvetľovač, možno dosiahnuť stále rovnaký záznam obrazu a opakovateľných výsledkov. V praxi ale vždy existujú i iné zdroje svetla. V priemyselnej prevádzke je to denné svetlo i umelé osvetlenie. Tieto rušivé vplyvy sa dajú minimalizovať odtienením. Pokiaľ nie je odtienenie možné, možno využiť osvetľovač, ktorý je schopný vytvoriť rádovo vyššie osvetlenie než nežiaduce zdroje. Ďalším rušivým vplyvom môže byť zmena polohy. Osvetľovač je preto nutné voliť tak, aby pri zmene polohy objektu nedochádzalo k odlišnému vytváraniu kontrastu v jasovom obraze. Rušivým elementom môže byť i prach a nečistoty, ktoré sa usadzujú na aktívnej ploche osvetľovača. Preto je potrebné zaistiť pravidelné čistenie osvetľovača.