5つの一般的なマシンビジョンライトの選び方
マシンビジョン照明テクニックは、ライトがターゲットに対して物理的にどのように配置されるかを記述します。一般的なビジョン照明技術には、リング照明、バックライト、指向性照明 (明視野および暗視野)、低角度リング照明、同軸照明の 5 つがあります。
1.リング照明
リング照明は、ビジョン照明の定評ある標準であり、一般的なビジョン検査で最も頻繁に使用されます。標準のリングライトは、カメラまたはビジョンセンサーに直接取り付けられ、両方の部品を1つの部品として取り付けることができるため、便利です。リングライトは、カメラの真正面を明るく照らし、特に小さな部品の検査に役立ちます。
2.バックライト
バックライトでは、光源(通常は均一で高輝度の光を提供する特殊なバックライト)がオブジェクトの後ろに配置され、カメラに直接照らされます。バックライトは、利用可能な最高のコントラストの照明技術であり、処理が容易なバイナリ画像を生成します。
不透明なオブジェクトの場合、バックライトはパーツの暗い影(シルエット)を示すイメージを作成します。その後、シルエットが適切なサイズと形状になっているかどうかを検査できます。バックライトで撮影した高コントラストの画像は、精密測定、小型部品の計測、穴の有無検出、部品の配置や向きの確認など、高精度な用途に最適です。
半透明のオブジェクトの場合、バックライトは、欠陥を探したり、半透明の程度を検出したりするときに一般的な手法です。バックライトは、表面の色や質感を検出するのに適した手法ではありません。
3. ディレクショナルライティング
指向性照明は、影を作成して奥行きの変化を検出し、特定の表面角度を照らし、レンズから離れた角度に向けられたときの反射面のまぶしさを回避します。指向性照明は、明視野または暗視野のいずれかです。
明視野指向性照明では、光源はオブジェクトに対してほぼ垂直に光るように配置され、オブジェクトが明るく見えます。オブジェクトの表面の特徴は見えますが、コントラストは高くありません。ただし、明視野照明は、反射率の高い表面にまぶしさやホットスポットを生成する可能性があり、表面の質感を示すことができない場合があります。
暗視野指向性照明では、光源が低角度に配置されるため、その光はカメラから離れてオブジェクトに反射します。暗視野照明では、画像全体が暗くなりますが、表面の欠陥、隆起した特徴、テクスチャは明るく見え、ターゲットの他の部分から目立ちます。暗視野照明は眩しさを軽減し、光沢のある物体の検査に最適であり、この手法は、測定しやすい影を作成することで高さの変化を測定するためにも使用できます。
エリア ライト、スポットライト、バー ライトは、指向性照明を提供する一般的な光源です。エリアライトとスポットライトは、集中したエリアで均一な照明を提供し、ビジョンセンサの光軸に関係なく、既存の検査内に取り付けることができます。ユーザーは、照明器具を追加したり、検査対象部品を再調整したりすることなく、光の方向や距離を変更して光学コントラストを向上させることができます。
一方、バーライトはリニアアレイライトとも呼ばれ、ほこり、霧、汚れをカットしながら、広い領域を照らす高輝度の照明を提供します。バーライトは、クリーンで明るく均一な照明を提供し、長距離でより大きな物体を確実に正確に検査するために必要な光学コントラストを作り出します。
4.ローアングルリング照明
暗視野照明の一種であるローアングルリングライトは、LEDがリング状に取り付けられており、カメラの画向にほぼ垂直な部分を指しています。ローアングルリングライトは、影と明るいスポットを作成して、深さと表面の質感の変化を検出します。ローアングルリング照明は、表面欠陥、エッチング、エンボスマークの検査に最適です。
5.同軸照明
明視野照明の一種である同軸光は、ビームスプリッターを使用してカメラの光軸に沿って光を集束させ、直接光と拡散光を提供して、反射面をまぶしさなく明るくします。カメラは上から見下ろし、同軸光を通して下のターゲット部分を見下ろします。
この手法は、影の除去、光沢のあるオブジェクトの検査、または表面テクスチャの違いの検出に使用できます。同軸光と低角度光は、特徴が暗く見えるか明るく見えるかという点で、反対の画像を生成します。
適切な光の波長の選択
適切な照明技術を選択するだけでなく、異なる波長の光を使用して、コントラストを高めたり、関心のある特徴を引き出したり、重要でない特徴の視認性を低下させたりすることもできます。
光の色
異なる色の光を使用してコントラストを追加し、特定の特徴を不明瞭にしたり、引き出したりすることができます。一般に、光源がパーツと同色の場合、パーツが明るく見えます。たとえば、赤いリングライトで照らされた赤い部分は、画像上で赤い部分を明るく見せます。
逆に、光源の色がパーツの色と異なる場合は、パーツが暗く見えます。たとえば、同じ赤い部分が緑色のライトで照らされると、赤い部分が暗く見えます。
紫外線(UV)ライト
紫外線(UV)は、部品上の透明な接着剤のビーズなど、背景とのコントラストがほとんどない場合に、対象の特徴を引き出すために使用できます。接着剤にUV光を当てると、接着剤が背景からはっきりと目立つ光沢効果(蛍光)が発生する場合があります。これにより、ビジョンシステムは、接着剤が欠けていたり、誤って塗布されていたりした場合に、確実に識別しやすくなります。
赤外線(IR)ライト
赤外線(IR)は、特定のオブジェクトのコントラストを下げることで、重要でない特徴を隠すために使用できます。たとえば、可視スペクトルで暗く見えるインクの種類の中には、大量の IR 光を反射するものがあります。このような場合、グレースケール画像ではインクが消えることがあり、この効果は、特定の重要でない特徴を隠すために使用できます。IR光は、光沢のある物体を検査する際のまぶしさや反射を減らすためにも使用できます。
1.リング照明
リング照明は、ビジョン照明の定評ある標準であり、一般的なビジョン検査で最も頻繁に使用されます。標準のリングライトは、カメラまたはビジョンセンサーに直接取り付けられ、両方の部品を1つの部品として取り付けることができるため、便利です。リングライトは、カメラの真正面を明るく照らし、特に小さな部品の検査に役立ちます。
2.バックライト
バックライトでは、光源(通常は均一で高輝度の光を提供する特殊なバックライト)がオブジェクトの後ろに配置され、カメラに直接照らされます。バックライトは、利用可能な最高のコントラストの照明技術であり、処理が容易なバイナリ画像を生成します。
不透明なオブジェクトの場合、バックライトはパーツの暗い影(シルエット)を示すイメージを作成します。その後、シルエットが適切なサイズと形状になっているかどうかを検査できます。バックライトで撮影した高コントラストの画像は、精密測定、小型部品の計測、穴の有無検出、部品の配置や向きの確認など、高精度な用途に最適です。
半透明のオブジェクトの場合、バックライトは、欠陥を探したり、半透明の程度を検出したりするときに一般的な手法です。バックライトは、表面の色や質感を検出するのに適した手法ではありません。
3. ディレクショナルライティング
指向性照明は、影を作成して奥行きの変化を検出し、特定の表面角度を照らし、レンズから離れた角度に向けられたときの反射面のまぶしさを回避します。指向性照明は、明視野または暗視野のいずれかです。
明視野指向性照明では、光源はオブジェクトに対してほぼ垂直に光るように配置され、オブジェクトが明るく見えます。オブジェクトの表面の特徴は見えますが、コントラストは高くありません。ただし、明視野照明は、反射率の高い表面にまぶしさやホットスポットを生成する可能性があり、表面の質感を示すことができない場合があります。
暗視野指向性照明では、光源が低角度に配置されるため、その光はカメラから離れてオブジェクトに反射します。暗視野照明では、画像全体が暗くなりますが、表面の欠陥、隆起した特徴、テクスチャは明るく見え、ターゲットの他の部分から目立ちます。暗視野照明は眩しさを軽減し、光沢のある物体の検査に最適であり、この手法は、測定しやすい影を作成することで高さの変化を測定するためにも使用できます。
エリア ライト、スポットライト、バー ライトは、指向性照明を提供する一般的な光源です。エリアライトとスポットライトは、集中したエリアで均一な照明を提供し、ビジョンセンサの光軸に関係なく、既存の検査内に取り付けることができます。ユーザーは、照明器具を追加したり、検査対象部品を再調整したりすることなく、光の方向や距離を変更して光学コントラストを向上させることができます。
一方、バーライトはリニアアレイライトとも呼ばれ、ほこり、霧、汚れをカットしながら、広い領域を照らす高輝度の照明を提供します。バーライトは、クリーンで明るく均一な照明を提供し、長距離でより大きな物体を確実に正確に検査するために必要な光学コントラストを作り出します。
4.ローアングルリング照明
暗視野照明の一種であるローアングルリングライトは、LEDがリング状に取り付けられており、カメラの画向にほぼ垂直な部分を指しています。ローアングルリングライトは、影と明るいスポットを作成して、深さと表面の質感の変化を検出します。ローアングルリング照明は、表面欠陥、エッチング、エンボスマークの検査に最適です。
5.同軸照明
明視野照明の一種である同軸光は、ビームスプリッターを使用してカメラの光軸に沿って光を集束させ、直接光と拡散光を提供して、反射面をまぶしさなく明るくします。カメラは上から見下ろし、同軸光を通して下のターゲット部分を見下ろします。
この手法は、影の除去、光沢のあるオブジェクトの検査、または表面テクスチャの違いの検出に使用できます。同軸光と低角度光は、特徴が暗く見えるか明るく見えるかという点で、反対の画像を生成します。
適切な光の波長の選択
適切な照明技術を選択するだけでなく、異なる波長の光を使用して、コントラストを高めたり、関心のある特徴を引き出したり、重要でない特徴の視認性を低下させたりすることもできます。
光の色
異なる色の光を使用してコントラストを追加し、特定の特徴を不明瞭にしたり、引き出したりすることができます。一般に、光源がパーツと同色の場合、パーツが明るく見えます。たとえば、赤いリングライトで照らされた赤い部分は、画像上で赤い部分を明るく見せます。
逆に、光源の色がパーツの色と異なる場合は、パーツが暗く見えます。たとえば、同じ赤い部分が緑色のライトで照らされると、赤い部分が暗く見えます。
紫外線(UV)ライト
紫外線(UV)は、部品上の透明な接着剤のビーズなど、背景とのコントラストがほとんどない場合に、対象の特徴を引き出すために使用できます。接着剤にUV光を当てると、接着剤が背景からはっきりと目立つ光沢効果(蛍光)が発生する場合があります。これにより、ビジョンシステムは、接着剤が欠けていたり、誤って塗布されていたりした場合に、確実に識別しやすくなります。
赤外線(IR)ライト
赤外線(IR)は、特定のオブジェクトのコントラストを下げることで、重要でない特徴を隠すために使用できます。たとえば、可視スペクトルで暗く見えるインクの種類の中には、大量の IR 光を反射するものがあります。このような場合、グレースケール画像ではインクが消えることがあり、この効果は、特定の重要でない特徴を隠すために使用できます。IR光は、光沢のある物体を検査する際のまぶしさや反射を減らすためにも使用できます。
