マシンビジョン光源の基礎知識

2026-08-11

画像検査ハードウェアの基本的なコンポーネントには、プロセッサ、カメラ、レンズ、光源が含まれます。適切な光源照明設計により、画像内のターゲット情報と背景情報を最適に分離できます。これにより、画像処理のアルゴリズムの難易度が大幅に低下するだけでなく、システムの精度と信頼性も向上します。残念ながら、現在、さまざまな検出要件に対応できる汎用的なマシンビジョン照明システムはありません。したがって、各特定のケースでは、最良の効果を達成するために、適合した照明装置を設計する必要があります。不適切な照明は多くの問題を引き起こします。マシンビジョン光源は非常に重要ですが、多くの人によってしばしば無視されています。現在、マシンビジョン光源は主にLED（発光ダイオード）を使用しています。

マシンビジョン光源

マシンビジョンの照明方法には以下が含まれます：

直射光：入射光は基本的に一方向から来ており、入射角が小さいです。物体の影を投げることができます。
拡散光：入射光は複数の方向、あるいはすべての方向から来ており、明らかな影を投げません。
偏光：伝搬方向に対して垂直な平面では、光ベクトルは特定の固定された方向のみに振動します。
平行光：太陽光のように、同じ照明角度を持つ光。LED直射光の発光角度が狭いほど、平行光に近づきます。

マシンビジョン光源の基本：

形状の自由度LED光源は多数の個々のLEDで構成されています。したがって、他の光源と比較して、より多くの形状に作ることができ、ユーザーの状況に応じて光源の形状とサイズを設計することが容易です。
長寿命画像処理ユニットが正確で再現性のある測定結果を得るためには、照明システムは長期間安定した画像入力を提供できることを保証する必要があります。LED光源の明るさは、連続運転10,000〜30,000時間後に低下しますが、その効果は他の種類の光源よりもはるかに優れています。さらに、制御システムを使用して間欠的に動作させることで、発光管の発熱を抑制し、寿命を2倍にすることができます。
高速応答速度LED発光管の応答時間は非常に短いです。応答時間の真の意味は、必要に応じて複数の光源間、または光源の異なる領域間の作業切り替えを保証することです。特殊なコントローラーを使用してLED光源に電力を供給すると、最大照明に達するまでの時間は10秒未満です。
様々な色光源の形状に加えて、安定した画像入力を得るもう1つの側面は、光源の色を選択することです。同じ形状の光源であっても、色が異なると得られる画像は大きく異なります。実際、光源の色の技術的特性を使用して最適なコントラスト画像効果を得る方法は、常に光源開発の主要な方向となっています。
低い総合運用コスト性能が保証されていない安価な製品を選択した場合、初期投資の節約は、日常のメンテナンスおよび修理費用によってすぐに相殺されます。他の光源は、LED光源よりも2〜10倍多くの電力を消費するだけでなく、ほぼ毎月交換する必要があり、メンテナンスエンジニアの貴重な時間を大幅に無駄にします。さらに、使用する光源が増えるほど、デバイス交換と人件費のコストが増加します。したがって、長期的には長寿命のLED光源を選択することは非常に経済的です。

マシンビジョンアプリケーション用の光学システムを設計する際に最も重要な懸念事項は、物体の表面からの反射光です。物体の表面の幾何学的形状、光沢、色は、物体の表面で光がどのように反射するかを決定します。マシンビジョンで光源を適用するコツは、物体の光反射をどのように制御するかにかかっています。反射光がよりよく制御されていれば、収集された画像はより簡単に制御できます。

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