一般的な5つのマシンビジョンライトの選び方
機械ビジョン照明技術とは、光がターゲットに対して物理的にどのように位置するかを指します。一般的な視覚照明技術には5つのものがあります:リング照明、バックライト、方向性照明(明視野照明と暗視野照明)、低角度リング照明、そして同軸照明です。
1. リング照明
リングライティングはビジョン照明の定番であり、一般的な視覚検査で最もよく使われています。標準のリングライトはカメラやビジョンセンサーに直接取り付けられ、両パーツを一体化して取り付けることも便利です。リングライトはカメラの正面を明るく照らし、特に小さな部品の検査に有用です。
2. バックライト
バックライトでは、光源(通常は均一で高強度の光を提供する特殊なバックライト)が物体の背後に位置し、直接カメラに当てられます。バックライトは利用可能な最もコントラストの高い照明技術であり、処理が容易なバイナリ画像を生成します。
不透明な物体の場合、バックライトは部品の暗い影(シルエット)を示す画像を作り出します。その後、シルエットの適切なサイズや形状を検査できます。バックライトで作成された高コントラスト画像は、精密測定、小さな部品のゲージ測定、穴の有無検出、部品の位置や向きの検証などの高精度な用途に最適です。
半透明の物体に対しては、欠陥を探したり半透明度を検出したりする際にバックライトが一般的な技術です。バックライトは表面の色や質感を検出するのに適した技術ではありません。
3. 方向性照明
指向性照明は、奥行きの変化を検知し、特定の表面角度を照らし、レンズから離れた角度で照射した際の反射面のまぶしさを避けるために影を作り出します。方向性照明は明視野型と暗角型のいずれかがあります。
明視野指向性照明では、光源が対象に対してほぼ垂直に照らす位置に配置され、物体が明るく見えるようにします。物体の表面の特徴は見えますが、コントラストは強くありません。しかし、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じさせ、表面の質感を表現できないことがあります。
暗視野指向性照明では、光源が低い角度で配置され、その光がカメラから離れた物体に反射します。暗いフィールドライティングは全体の画像をより暗くしますが、表面の欠陥や盛り上がった特徴、テクスチャは明るく、ターゲットの他の部分と際立って見えます。暗いフィールド照明はまぶしさを減らし、光沢のある物体の検査に理想的であり、この技術は影を作り出し、簡単に測定できる高さの変化を測定するのにも利用できます。
エリアライト、スポットライト、バーライトは、方向性のある照明を提供する一般的な光源です。エリアライトやスポットライトは集中した範囲で均一な照明を提供し、既存の検査中に設置でき、視覚センサーの光学軸とは独立しています。ユーザーは照明器具を追加したり、検査された部品の再調整をせずに、光の方向や距離を変え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(リニアアレイライトとも呼ばれる)は、高強度の照明を提供し、広範囲を照らしながらほこりや霧、汚れを切り裂きます。バーライトは、より大きな物体を長距離で信頼性高く正確に検査するための光学的コントラストを生み出すため、クリーンで明るく均一な照明を提供します。
4. 低角度リング照明
暗い視野照明の一種である低角度リングライトは、LEDがリング状に取り付けられ、カメラの視界方向にほぼ垂直な部分を向いています。低角度のリングライトは影や明るいスポットを作り出し、奥行きや表面の質感の変化を検出します。低角度リング照明は、表面の欠陥、エッチング、エンボス加工の痕の検査に最適です。
5. 同軸照明
明界照明の一種である同軸光は、ビームスプリッターを使ってカメラの光軸に沿って光を集束させ、反射面をまぶしさなく明るくする直射光と拡散光を提供します。カメラは上から同軸光を通して下のターゲット部分を見下ろします。
この技術は影の除去、光沢のある物体の検査、表面のテクスチャの違いの検出に使えます。同軸光と低角度光は、暗く見える点で明るく見える相反の像を生み出します。
光の適切な波長の選択
適切な照明技術の選択に加え、異なる波長の光を組み合わせてコントラストを増やしたり、興味深い特徴を引き出したり、些細な特徴の視認性を下げたりすることも可能です。
光の色
異なる色の光を使って追加のコントラストを作り出し、特定の特徴を隠したり引き出したりすることができます。一般的に、光源が部品の色に近い場合、部品はより明るく見えます。例えば、赤い部分が赤いリングライトで照らされると、画像上で赤い部分が明るく見えます。
逆に、光源の色が部品の色と異なる場合、部品はより暗く見えます。例えば、同じ赤い部分が緑の光で照らされると、赤い部分は暗く見えます。
紫外線(UV)光
紫外線(UV)光は、背景とのコントラストがほとんどない場合、例えば部品に付着した透明な接着剤のビーズなど、興味深い特徴を引き出すために使われます。接着剤に紫外線を当てると蛍光のような光りが生まれ、接着剤が背景からはっきりと際立つことがあります。これにより、視覚システムが接着剤の不足や誤塗りを確実に識別しやすくなります。
赤外線(IR)光
赤外線(IR)光は、特定の物体のコントラストを下げることで、取るに足らない特徴を隠すために使われます。例えば、可視光スペクトルで暗く見えるインクの中には、大量の赤外線を反射するものもあります。この場合、グレースケール画像でインクが消えてしまうことがあり、これは些細な特徴を隠すために使われることがあります。赤外線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利用できます。
1. リング照明
リングライティングはビジョン照明の定番であり、一般的な視覚検査で最もよく使われています。標準のリングライトはカメラやビジョンセンサーに直接取り付けられ、両パーツを一体化して取り付けることも便利です。リングライトはカメラの正面を明るく照らし、特に小さな部品の検査に有用です。
2. バックライト
バックライトでは、光源(通常は均一で高強度の光を提供する特殊なバックライト)が物体の背後に位置し、直接カメラに当てられます。バックライトは利用可能な最もコントラストの高い照明技術であり、処理が容易なバイナリ画像を生成します。
不透明な物体の場合、バックライトは部品の暗い影(シルエット)を示す画像を作り出します。その後、シルエットの適切なサイズや形状を検査できます。バックライトで作成された高コントラスト画像は、精密測定、小さな部品のゲージ測定、穴の有無検出、部品の位置や向きの検証などの高精度な用途に最適です。
半透明の物体に対しては、欠陥を探したり半透明度を検出したりする際にバックライトが一般的な技術です。バックライトは表面の色や質感を検出するのに適した技術ではありません。
3. 方向性照明
指向性照明は、奥行きの変化を検知し、特定の表面角度を照らし、レンズから離れた角度で照射した際の反射面のまぶしさを避けるために影を作り出します。方向性照明は明視野型と暗角型のいずれかがあります。
明視野指向性照明では、光源が対象に対してほぼ垂直に照らす位置に配置され、物体が明るく見えるようにします。物体の表面の特徴は見えますが、コントラストは強くありません。しかし、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じさせ、表面の質感を表現できないことがあります。
暗視野指向性照明では、光源が低い角度で配置され、その光がカメラから離れた物体に反射します。暗いフィールドライティングは全体の画像をより暗くしますが、表面の欠陥や盛り上がった特徴、テクスチャは明るく、ターゲットの他の部分と際立って見えます。暗いフィールド照明はまぶしさを減らし、光沢のある物体の検査に理想的であり、この技術は影を作り出し、簡単に測定できる高さの変化を測定するのにも利用できます。
エリアライト、スポットライト、バーライトは、方向性のある照明を提供する一般的な光源です。エリアライトやスポットライトは集中した範囲で均一な照明を提供し、既存の検査中に設置でき、視覚センサーの光学軸とは独立しています。ユーザーは照明器具を追加したり、検査された部品の再調整をせずに、光の方向や距離を変え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(リニアアレイライトとも呼ばれる)は、高強度の照明を提供し、広範囲を照らしながらほこりや霧、汚れを切り裂きます。バーライトは、より大きな物体を長距離で信頼性高く正確に検査するための光学的コントラストを生み出すため、クリーンで明るく均一な照明を提供します。
4. 低角度リング照明
暗い視野照明の一種である低角度リングライトは、LEDがリング状に取り付けられ、カメラの視界方向にほぼ垂直な部分を向いています。低角度のリングライトは影や明るいスポットを作り出し、奥行きや表面の質感の変化を検出します。低角度リング照明は、表面の欠陥、エッチング、エンボス加工の痕の検査に最適です。
5. 同軸照明
明界照明の一種である同軸光は、ビームスプリッターを使ってカメラの光軸に沿って光を集束させ、反射面をまぶしさなく明るくする直射光と拡散光を提供します。カメラは上から同軸光を通して下のターゲット部分を見下ろします。
この技術は影の除去、光沢のある物体の検査、表面のテクスチャの違いの検出に使えます。同軸光と低角度光は、暗く見える点で明るく見える相反の像を生み出します。
光の適切な波長の選択
適切な照明技術の選択に加え、異なる波長の光を組み合わせてコントラストを増やしたり、興味深い特徴を引き出したり、些細な特徴の視認性を下げたりすることも可能です。
光の色
異なる色の光を使って追加のコントラストを作り出し、特定の特徴を隠したり引き出したりすることができます。一般的に、光源が部品の色に近い場合、部品はより明るく見えます。例えば、赤い部分が赤いリングライトで照らされると、画像上で赤い部分が明るく見えます。
逆に、光源の色が部品の色と異なる場合、部品はより暗く見えます。例えば、同じ赤い部分が緑の光で照らされると、赤い部分は暗く見えます。
紫外線(UV)光
紫外線(UV)光は、背景とのコントラストがほとんどない場合、例えば部品に付着した透明な接着剤のビーズなど、興味深い特徴を引き出すために使われます。接着剤に紫外線を当てると蛍光のような光りが生まれ、接着剤が背景からはっきりと際立つことがあります。これにより、視覚システムが接着剤の不足や誤塗りを確実に識別しやすくなります。
赤外線(IR)光
赤外線(IR)光は、特定の物体のコントラストを下げることで、取るに足らない特徴を隠すために使われます。例えば、可視光スペクトルで暗く見えるインクの中には、大量の赤外線を反射するものもあります。この場合、グレースケール画像でインクが消えてしまうことがあり、これは些細な特徴を隠すために使われることがあります。赤外線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利用できます。
