Grundkenntnisse über Lichtquellen für die maschinelle Bildverarbeitung

Die grundlegenden Komponenten der Hardware für die visuelle Inspektion umfassen: Prozessor, Kamera, Objektiv und Lichtquelle. Durch ein geeignetes Design der Lichtquellenbeleuchtung können die Zielinformationen und Hintergrundinformationen im Bild optimal getrennt werden. Dies kann nicht nur die algorithmische Schwierigkeit der Bildverarbeitung erheblich reduzieren, sondern auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems verbessern. Leider gibt es derzeit kein universelles Machine-Vision-Beleuchtungssystem, das unterschiedlichen Inspektionsanforderungen gerecht wird. Daher ist es für jeden spezifischen Fall notwendig, eine angepasste Beleuchtungsvorrichtung zu entwerfen, um den besten Effekt zu erzielen. Eine unangemessene Beleuchtung verursacht viele Probleme. Machine-Vision-Lichtquellen sind so wichtig, werden aber oft von vielen Leuten ignoriert. Derzeit werden in Machine-Vision-Lichtquellen hauptsächlich LEDs (Leuchtdioden) verwendet.

Machine-Vision-Lichtquelle

Machine-Vision-Beleuchtungsmethoden umfassen:

• Direktlicht: Das einfallende Licht kommt im Wesentlichen aus einer Richtung und hat einen kleinen Einfallswinkel. Es kann Schatten des Objekts werfen.
• Diffuses Licht: Das einfallende Licht kommt aus mehreren Richtungen, sogar aus allen Richtungen, und wirft keine offensichtlichen Schatten.
• Polarisiertes Licht: In einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingt der Lichtvektor nur in einer bestimmten festen Richtung.
• Parallellicht: Licht mit demselben Beleuchtungswinkel, wie z. B. Sonnenlicht. Je enger der Leuchtwinkel von LED-Direktlicht ist, desto näher ist es an Parallellicht.

Grundlagen der Machine-Vision-Lichtquelle:

1. Formfreiheit Eine LED-Lichtquelle besteht aus vielen einzelnen LEDs. Daher kann sie im Vergleich zu anderen Lichtquellen in mehr Formen hergestellt werden und es ist einfacher, die Form und Größe der Lichtquelle entsprechend der Situation des Benutzers zu gestalten.
2. Lange Lebensdauer Damit die Bildverarbeitungseinheit genaue und wiederholbare Messergebnisse erzielen kann, muss das Beleuchtungssystem sicherstellen, dass es über einen langen Zeitraum stabile Bildeingaben liefern kann. Die Helligkeit von LED-Lichtquellen nimmt nach 10.000 bis 30.000 Stunden Dauerbetrieb ab, aber der Effekt ist weitaus besser als bei anderen Lichtquellentypen. Darüber hinaus kann die Verwendung eines Steuerungssystems, das intermittierend arbeitet, die Erwärmung der Leuchtstoffröhre unterdrücken und ihre Lebensdauer verdoppeln.
3. Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit Die Reaktionszeit der LED-Leuchtstoffröhre ist sehr kurz. Die eigentliche Bedeutung der Reaktionszeit besteht darin, das Arbeitsumschalten zwischen mehreren Lichtquellen oder zwischen verschiedenen Bereichen einer Lichtquelle nach Bedarf zu gewährleisten. Wenn ein spezieller Controller zur Stromversorgung der LED-Lichtquelle verwendet wird, beträgt die Zeit bis zur maximalen Beleuchtung weniger als 10 Sekunden.
4. Verschiedene Farben Neben der Form der Lichtquelle ist die Wahl der Farbe der Lichtquelle ein weiterer Aspekt, um stabile Bildeingaben zu erhalten. Selbst bei Lichtquellen gleicher Form unterscheiden sich die erhaltenen Bilder aufgrund unterschiedlicher Farben erheblich. Tatsächlich war die Nutzung der technischen Eigenschaften der Lichtquellenfarbe zur Erzielung des besten Kontrastbildes schon immer die Hauptrichtung der Lichtquellenentwicklung.
5. Niedrige Gesamtbetriebskosten Wenn Sie ein Produkt wählen, das billig ist, aber keine garantierte Leistung hat, werden die anfänglichen Investitionseinsparungen bald durch die täglichen Wartungs- und Reparaturkosten aufgefressen. Andere Lichtquellen verbrauchen nicht nur 2-10 Mal mehr Strom als LED-Lichtquellen, sondern müssen auch fast jeden Monat ausgetauscht werden, was viel wertvolle Zeit für Wartungsingenieure verschwendet. Darüber hinaus gilt: Je mehr Lichtquellen in Betrieb sind, desto höher sind die Kosten für den Geräteaustausch und den Arbeitsaufwand. Daher ist es auf lange Sicht sehr wirtschaftlich, langlebige LED-Lichtquellen zu wählen.

Bei der Entwicklung optischer Systeme für Machine-Vision-Anwendungen ist die wichtigste Überlegung die Reflexion des Lichts von der Oberfläche des Objekts. Die geometrische Form, der Glanz und die Farbe der Objektoberfläche bestimmen, wie das Licht auf der Oberfläche des Objekts reflektiert wird. Der Trick bei der Anwendung von Lichtquellen in der Machine Vision liegt darin, die Lichtreflexion von Objekten zu kontrollieren. Solange die reflektierte Lichtmenge besser kontrolliert wird, sind die gesammelten Bilder leichter zu kontrollieren.