Osvětlovače pro strojové vidění

Při analýze obrazu je stejně důležité osvětlení jako kamerový systém či inspekční software. Sejmutý obraz nemusí být fotograficky dokonalý, důležité je dosáhnout maximálního kontrastu těch částí objektu, které nás zajímají (zájmové části) oproti částem, které nejsou předmětem inspekce (rušivé části). Kontrast těchto dvou částí lze vytvářet obecně dvojím způsobem: využitím jejich rozdílné absorpce (emise) nebo rozdílu jejich jasu, který vznikne vhodným směrovým osvětlením. Pro výběr optimálního osvětlení je třeba se zamyslet nad následujícími problémy:

Analýza vlastností objektu a použitého světla

V tomto kroku se zkoumají nejrůznější vlastnosti objektu, jako jsou: velikost odrazivosti či absorpce světla, struktura povrchu objektu, členitost, tvar a velikost, průhlednost, pozadí a možná změna polohy objektu. Některé vlastnosti je možné vhodným světlem vyzdvihnout či potlačit. Posuzujeme také vzájemnou interakci světla s objektem. Ta závisí na barvě objektu a vlnové délce světla. Velmi často používaným systémem je černobílá kamera a osvětlovač s červeným světlem, kde je výhodou dobrá spektrální citlivost většiny kamer právě v červené oblasti. Drobným problémem se může jevit fakt, že kontrasty vznikající na objektu absorpcí monochromatického červeného světla se mohou lišit od kontrastů viditelných okem v bílém světle, tudíž to, co „přece jasně vidíme“, kamera vidět nemusí, ale i naopak.

Výběr vhodného typu osvětlovače

V dnešní době je na trhu mnoho osvětlovačů od různých výrobců. Téměř výhradně se již používají osvětlovače s LED diodami jako zdroji světla. Vykazují dlouhou životnost a vlastnosti jejich světla se téměř nemění. V následujícím přehledu budou popsány vybrané nejběžnější typy osvětlovačů.

Plošná osvětlovací pole a kruhové osvětlovače – bright field

Plošná osvětlovací pole a kruhové osvětlovače jsou určeny pro přímé nasvícení ze strany kamery. Rozptýlení je dáno vyzařovacím úhlem použitých diod LED. Kruhový osvětlovač se přidělává okolo objektivu kamery. Prstencové osvětlovače se také používají pro přímý osvit předmětů snímaných telecentrickými objektivy, které slouží ke snímání předmětů malých rozměrů.

Princip osvětlovače	RingLight SmartVisionLights

Kopulové difuzní osvětlovače

Kopulové difuzní osvětlovače využívají rozptýleného světla uvnitř kopule. S výhodou je lze využít při snímání lesklých povrchů, například nápisů na fóliích.

Princip osvětlovače	Difúzní osvětlovač SmartVisionLights

Osvětlovače dark - field (temné pole)

Tyto osvětlovače poskytují přední osvětlení s temným zorným polem. Na objekt se svítí téměř vodorovně s plochou, na které stojí předmět. Odráží se právě hrany objektů. Využívají se ke zvýraznění vad a reliéfů u transparentních materiálů.

Princip osvětlovače	DarkField Light SmartVisionLights

Zadní / spodní osvětlení

Zadní světla jsou určena pro svícení proti kameře. Zadní světlo se používá při měření rozměrů objektu, když je třeba zobrazit konturu výrobku anebo docílit velkého kontrastu pro počítání výrobků.

Princip osvětlovače	BackLight SmartVisionLights

Osvětlovač s koaxiálním difúzním světlem

Osvětlovač s koaxiálním difúzním světlem zdůrazňuje zrcadlové plochy kolmé na osu kamery, zatímco ostatní plochy se jeví jako temné, čehož se využívá např. u analýzy pokovených přívodů integrovaných obvodů, nejjemnějších detailů sledovaných objektů a pro optimální nasvícení hlubších partií objektu. Osvětlovač je tvořen plošným zdrojem světla a polopropustným zrcadlem, které usměrňuje paprsky kolmo na sledovaný objekt, aniž by osvětlovač stál v zorném poli kamery. Nejčastěji se tento způsob osvětlení používá jako zdroj horního světla v mikroskopech.

Princip osvětlovače	Koaxální osvětlovač SmartVisionLights

Liniové osvětlení

Liniové osvětlení je s výhodou využíváno spolu s řádkovou kamerou při analýze objektů pohybujících se na posuvném pásu na výrobní lince. Výhodou je, že jsou osvíceny pouze objekty, které nás v určitém okamžiku zajímají a ostatní zůstanou skryty ve stínu a nebudou ovlivňovat analýzu.

Princip osvětlovače	Liniový osvětlovač SmartVisionLights

Pokud Vám ani výběr maximálně vhodného světla nedovolí, abyste získali kvalitní snímek vhodný pro analýzu, nezoufejte. Dalším krokem je filtrace nežádoucích zdrojů světla, přicházejícího do objektivu kamery. O typech filtrů a možnostech jejich využití se dozvíte v následujícím článku: Filtry pro průmyslové aplikace.

Eliminace rušivých vlivů

Pokud je jediným zdrojem světla zvolený osvětlovač, lze dosáhnout stále stejného záznamu obrazu a opakovatelných výsledků. V praxi ale vždy existují i jiné zdroje světla. V průmyslovém provozu je to denní světlo i umělé osvětlení. Tyto rušivé vlivy se dají minimalizovat odstíněním. Pokud není odstínění možné, lze využít osvětlovač, který je schopen vytvořit řádově vyšší osvětlení než nežádoucí zdroje. Dalším rušivým vlivem může být změna polohy. Osvětlovač je proto nutné volit tak, aby při změně polohy objektu nedocházelo k odlišnému vytváření kontrastu v jasovém obrazu. Rušivým elementem může být i prach a nečistoty, které se usazují na aktivní ploše osvětlovače. Proto je potřeba zajistit pravidelné čištění osvětlovače.