Transcript X - ELAUTEC
Slide 1
Technologia Evenlite®
Oświetlenie w systemach
wizyjnych
ELAUTEC S.C.
E-mail: [email protected]
[email protected]
WWW: www.visionlab.pl
2005
1
Slide 2
Cele prezentacji
- Porównanie różnych źródeł światła
- Przegląd oświetlenia do systemów wizyjnych
- Przykładowe aplikacje
- Światło poza widzialnością – zastosowanie
podczerwieni (IR) i ultra-fioletu (UV)
- Przegląd filtrów przepustowych i polaryzujących
- Analiza metod standardowego oświetlenia
oraz technologia Evenlite
2005
2
Slide 3
Źródła światła
- Diody LED
- Halogen Kwarcowy – Technika Światłowodowa
- Fluorescencja
- Metalohalogenkowe (Mikroskopy)
- Światła ksenonowe
- Wysoko-prężne lampy sodowe
- Ultrafiolet (Black Light)
- Podczerwień
- Elektro-luminescencja
2005
3
Slide 4
Porównanie źródeł światła
Widmo
Natężenie
Żywotność
(godz)
Uwagi
Dioda LED
Różne
Jasny do
Bardzo Jasny
Do
100,000
Długie życie
Stabilne światło
Oświetlenie
jarzeniowe
(Fluorescent)
Białe
zielone,
żółte
Jasny
5000 do 7000
Tanie
Nie grzeją się
Halogen
Biały
Żółty
Bardzo jasny
200 do 3000
Tanie
Mocno grzeją się
Ksenon
Biały
niebieski
Bardzo jasny
3000 do 7000
Drogie
Stabilne
Typ
Elektroluminescencja
2005
Green
Przyciemniony 2000 do 5000
Bardzo cienkie
Nie grzeją się
4
Slide 5
Oświetlenie – Natężenie vs. Widmo
Halogen kwarcowy / wolframowy
Lampy rtęciowe
Natężenie względne (%)
100
Światło słoneczne
80
Fluorescencyjne
60
Białe
LED
Ksenon
40
20
Czerwone
LED
0
300
400
500
600
700
Długość fali (nm)
2005
5
Slide 6
Technologia Evenlite
®
Charakterystyka optyczna diody LED
Oś mechaniczne
2005
6
Slide 7
®
Technologia Evenlite
Matryce liniowe
(BALA)
AL4424-660
2005
7
Slide 8
Technologia Evenlite
®
Oświetlacze RGB
- Czerwone, Zielone,
Niebieskie głowice
dopasowują się do
twoich potrzeb
- Możliwość tworzenie
białego światła
- Możliwość mieszania
kolorów
2005
8
Slide 9
Obraz
Czy to sztuka czy nauka?
lkasdjflkj
lkasdjflkj
lkasdjflkj
2005
a może oba?
9
Slide 10
Metody rozwiązywania problemów z
oświetleniem
Oświetlaj i Patrz (najbardziej typowa)
Dobór oświetlenia poprzez próby: różne źródła
światła skierowane z różnych kierunków i kątów
Analiza naukowa (najbardziej efektywna)
Dokładna analiza oświetlanego środowiska i
wybór najlepszego rozwiązania.
2005
10
Slide 11
Dobre oświetlenie pomaga systemowi
wizyjnemu w jego pracy
Dobrze dobrane oświetlenie jest kluczowym
czynnikiem udanej inspekcji / kontroli.
Zapewnia jakość i niezmienność światła w
badanym środowisku.
Oszczędza czas oraz koszty ze względu na brak
konieczności powtarzania pomiarów.
2005
11
Slide 12
Krótki przegląd rodzajów oświetlenia i
rozwiązań w optyce
2005
12
Slide 13
Widmo światła widzialnego
• Światło jest widziane inaczej przez aparat, oko czy
matrycę CCD
IR
UV
390
400 nm
455 470
505 520
500 nm
595
625
600 nm
660
695 735
700 nm
Zakres widzialności oka ludzkiego
2005
13
Slide 14
Widmo –
Matryca CCD vs. Ludzkie postrzeganie
IR Enhanced Analog
Absolute QE (%)
80
Digital Interline Transfer
Standard Analog
CMOS
UV Enhanced Analog
60
Human Photopic
Human Scotopic
IR Block (Short Pass)
40
20
0
300
400
500
600
700
Długość fali (nm)
2005
800
900
1000
14
Slide 15
Jak biegnie światło?
• Całość światła padającego:
1) Światło odbite
2) Światło pochłonięte
3) Światło przechodzące
Oświetlenie
Pochłonięte
Odbite
2005
Wyemitowane
Przechodzące
15
Slide 16
Odbicie na powierzchniach lustrzanych
• Kąt padania jest równy
kątowi odbicia
• Dokładnie jak w bilardzie
przy odbiciu bili od bandy
F1 = F2
1
2
• Krawędzie, zagięcia
elementów badanych
określają kierunek z jakiego
musi padać światło aby
oświetlić całą powierzchnię
2005
16
Slide 17
Dywergencja i Natężenie
• Natężenie światła maleje wraz z odwrotnością
kwadratu promienia pola oświetlanego.
I ~
1
r
2
• Używaj kolimatora i możliwie najmniejszych
możliwych odległości przy oświetleniu
2005
17
Slide 18
Efekt działania kolimatora:
Światło padające BEZ
zastosowania kolimatora
Światło padające PO
zastosowaniu kolimatora
Kolimacja jest przetwarzanie rozbieżnych wiązek
promieniowania na wiązki równoległe. Efekt uzyskiwany
w ten sposób ilustruje powyższy rysunek.
2005
18
Slide 19
Środowisko oświetlenia oraz element
oświetlany
• Światło pierścieniowe
– Mały kąt przestrzenny
Wskazówka: Kąt przestrzenny
dowolnego światła może zostać
zwiększony poprzez zbliżenie
źródła światła do obiektu.
• Oświetlenie kopułowe
– Duży kąt przestrzenny
2005
19
Slide 20
Dobrze, więc od czego zaczynamy?
2005
20
Slide 21
Standardowe Metody Oświetlenia
1) Wiedza na temat:
- Typów oświetlenia oraz ich zalet i wad
- Techniki oświetlenia oraz jej zastosowania z
uwzględnieniem kształtu powierzchni oraz jej połysku.
- Ograniczenie techniczno-konstrukcyjne
2) Znajomość:
- Geometrii badanego obiektu
- Jego struktury
- Jego koloru
3) Analiza:
- Dokładna inspekcja otoczenia – Fizyczne ograniczenia i
wymagania
- Próba – przetestowanie dobranego oświetlenia
2005
21
Slide 22
3 Warunki akceptacji oświetlenia
Wszystko zależy od kontrastu!
Segregacja i wyróżnienie cech:
1) Maksymalny kontrast
• Elementy badane
2) Minimalny kontrast
• Elementy niepotrzebne (szumy/zakłócenia)
3) Minimalna wrażliwość na normalne odchyłki:
• Obecność, lub zmiana światła otoczenia
2005
22
Slide 23
Tworzenie kontrastu
• Zmiana kierunku światła uwzględniając wymogi elementu
badanego i kamery (Geometria)
- zależność przestrzenna 3D - obiekt, światło & kamera
• Zmiana typu oświetlenia (Struktura)
- Typ głowicy: np. punktowe lub kopułowe
- Typ oświetlenia: np. rozproszone
• Zmiana widma (Kolor / Długość fali)
- Ciepłe vs. Zimne Kolory – obiekt kontra otoczenie
• Zmiana charakteru światła (Filtry)
- Eliminacja zakłóceń
Kluczową sprawą jest eliminacja
przypadkowego światła
2005
23
Slide 24
Tworzenie środowiska inspekcji
• Ograniczenia fizyczne
- Dostęp do kamery, obiektywu i oświetlenia
- Rozmiar i kształt przestrzeni roboczej
- Minimalna i maksymalna odległość obiektu od kamery
uwzględniając oświetlenie
• Charakterystyka badanego elementu
- Obiekt: stacjonarny czy w ruchu?
- Jeżeli poruszający się to jaka prędkość, czas cyklu?
- Zakłócenia, drgania?
- Czy obiekt jest pozycjonowany?
- Możliwość niekorzystnych wpływów oświetlenia otoczenia?
• Ergonomia i bezpieczeństwo
- Interakcja operatora
2005
24
Slide 25
Wykorzystanie kolorów
2005
25
Slide 26
Użycie Kolorów
Użycie kolorowego światła w celu stworzenia kontrastu
Ciepłe
• Użycie podobnych kolorów
R
rozjaśnia obraz
(żółte światło sprawia, że żółte
elementy wydają się jaśniejsze)
Chłodne
V
O
B
• Użycie kolorów przeciwnych
przyciemnia obraz
Y
G
(czerwone światło sprawia, że zielone
elementy wydają się ciemniejsze)
2005
26
Slide 27
Zwiększanie kontrastu
Czerwony
Niebieski
Zielony
Biały
• Zauważmy jak kolorowe światło wpływa zarówno na obiekt jak i jego
otoczenie!
• Białym światłem uzyskamy kontrast wszystkich kolorów ale nie będzie to
tak dobry kontrast jak przy dobranym oświetleniu do konkretnego koloru
2005
27
Slide 28
Tworzenie kontrastu przy użyciu
światła kolorowego
Niebieski
Czerwony
Zielony
2005
Biały
28
Slide 29
Tworzenie kontrastu przy pomocy
Światła monochromatycznego
80
P ix e l In te n s ity
Czerwona
dioda
55
30
5
0
LED
Zielona
dioda
500
85
P ix e l In te n s ity
Białe światło
250
Position Along Graph
60
35
10
0
250
500
Position Along Graph
LED
LED
2005
90
P ix e l In te n s ity
Niebieska
dioda
65
40
15
0
250
500
Position Along Graph
29
Slide 30
Użycie światła kolorowego do
segregacji
Światło
monochromatyczne
Światło białe
Czerwony
Kolor
Zielony
Czerwony + Zielony
Czerń-biel
Niebieski
2005
30
Slide 31
Użycie geometrii i struktury
2005
31
Slide 32
Typowe techniki oświetlenia
Częściowo jasne pole
Ciemne pole
Rozpraszacz kopułowy
Podświetlenie z tyłu
Rozpraszacz osiowy
Pełne jasne pole
2005
32
Slide 33
Oświetlacze dla częściowo jasnego pola
2005
33
Slide 34
Oświetlacze dla pełnego jasnego pola
2005
34
Slide 35
Oświetlacze do ciemnego pola
2005
35
Slide 36
Jasne pole vs. Ciemne pole
Kamera
Obraz - jasne pola
Jasne pole
Światło
pierścieniowe
Powierzchnia lustrzana
2005
36
Slide 37
Jasne pole vs. Ciemne pole
Obraz - ciemne pole
Kamera
Rysa
Ciemne pole
Światło
pierścieniowe
Powierzchnia lustrzana
2005
37
Slide 38
Ciemne pole
• Oświetlenie pod kątem
• Używane do mocno
odbijających
powierzchni
2005
38
Slide 39
Rezultat użycia ciemnego pola
• Wyróżnia zmiany wysokości
• Powierzchnie rozpraszające są jasne
• Płaskie wypolerowane powierzchni są ciemne
• Kształty i kontury są lepiej widoczne
2005
39
Slide 40
Rozpraszacze osiowe
• Światło skierowane at beam splitter
• Używane do obiektów połyskowych
2005
40
Slide 41
Rezultat oświetlenia światłem
rozproszonym osiowo
• Eksponuje strukturę powierzchni
• Miejsca odbijające światło są zaciemnione
Slide 42
Kopuły rozpraszające
• Światło podobne do światła w
zachmurzony dzień
• Tworzy minimalny połysk.
2005
42
Slide 43
Dobór oświetlenia
Odbłysk powierzchni
Matowa
Płaska
Powierzchnia
geometryczna
Struktura
Powierzchni/
Topografia
Kształt
Połyskowa
Mieszana
Osiowo
rozproszone
Jasne pole
Ciemne pole
Kopuła rozpraszająca / Cylinder
Zakrzywione
2005
43
Slide 44
Światło a elementy badane
Monochromatyczne
UV
Elementy fluoroscencyjne
B
G
R
IR
RGB
X
Ciemna guma
X
X
X
Ciemny plastik
X
Plastik przezroczysty / Szkło
X
X
Pół-metallic
X
X
X
Metallic
X
X
X
Części różnokolorowe
X
X
Zastosowanie globalne
Problemy ze światłem z otoczenia
X
Strobowanie / Ergonomia
2005
WHI
X
X
X
X
UV – Ultrafiolet,
B – niebieskie (blue),
G – zielone (green),
R – czerwone (red),
IR – podczerwone (Infra-red),
RGB – różnokolorowe,
WHI – białe (white)
X
44
Slide 45
Przykładowe aplikacje
Slide 46
Odczytywanie kodów
Elementy z zagłębieniami
Elementy połyskowe, płaskie lub o zakrzywionych powierzchniach
Oświetlacz pierścieniowy
(jasne pole)
2005
Oświetlacz pierścieniowy
(ciemne pole)
46
Slide 47
Oświetlacz punktowy
Światło liniowe
2005
47
Slide 48
Kody typu Data Matrix
Płaskie, świecące powierzchnia
Zakrzywione, matowe powierzchnie
Oświetlacz pierścieniowy
(Ciemne pole)
2005
Oświetlacz pierścieniowy
(Jasne pole)
48
Slide 49
Matryca liniowa
Oświetlacz kopułowy
2005
49
Slide 50
Kod kreskowy
Nadruki pod celofanowymi opakowaniami
Rozproszenie osiowe
2005
Matryca liniowa
50
Slide 51
Kod kreskowy pod folią
Współosiowe - pierscieniowe
Matryca liniowa - BALA
2005
51
Slide 52
Nadruki atramentowe
• Nadruki atramentowe
• Wklęsłe, połyskowe
powierzchnie
Rozpraszacz
osiowy
Światło Oświetlacz
pierścieniowe
Oświetlacz
pierścieniowy
(Jasne
pole)
kopułowy
(Pole
jasne)
2005
52
Slide 53
Użycie Podczerwieni i Ultrafioletu
Slide 54
Poza widzialnością - Podczerwień
• Światło Podczerwone (IR) często eliminując różnice
w kolorze.
Czarny
Czerwony
Biały
Żółty
Białe światło
2005
Podczerwień (IR)
54
Slide 55
Poza widzialnością - Podczerwień
• Światło bliskie Podczerwieni może łatwo spenetrować
badane materiały ze względu na dłuższą falę
2005
Czerwone 660 nm
światło tylnie
Podczerwień 880 nm
światło tylne
55
Slide 56
Poza widzialność – Podczerwień IR
• Czerwone światło 660 nm wykrywa niebieski kod
kreskowy na butelce
IR 880nm
Back Light
2005
Red 660nm
Back Light
56
Slide 57
Poza widzialnością – Ultrafiolet UV
• Górne zdjęcie:
Pieluszka
• Dolne zdjęcie:
Butelka oleju
2005
57
Slide 58
Poza widzialnością – Ultrafiolet
2005
58
Slide 59
Projektowanie systemu oświetlenia
• Jeżeli projektujesz system wizyjny, dokonaj
dobrania oświetlenia, najszybciej jak to jest
możliwe.
• Jeśli używasz monochromatycznego
oświetlenia opartego na LED, zastosuj filtr
pasmowy do kontroli światła z otoczenia.
• Zastanów się jak dobrane oświetlacze będą
wpływały na obiekt badany i jego otoczenie
(różne powierzchnie oświetlane)
2005
59
Slide 60
Filtry także są użyteczne!
2005
60
Slide 61
Filtry przepustowe
• Filtry przepustowe
„wykluczają” światło o
zadanej długości fali.
• Światło słoneczne jest
zredukowane 4-krotnie
510 nm Short
Pass
2005
715 nm Long
Pass
660 nm Band
Pass
61
Slide 62
Filtry przepustowe
• Górny obrazek: światło
UV z silnym
czerwonym 660 nm
“światłem otoczenia”
• Dolny obrazek: to
samo światło przy
zastosowaniu filtra
przepustowego
(510 nm)
2005
62
Slide 63
Polaryzacja światła
2005
63
Slide 64
Filtry polaryzujące
Współosiowe światło
pierścieniowe BEZ
polaryzatora
Współosiowe światło
pierścieniowe z
polaryzatorem
Światło
pierścieniowe BEZ
polaryzatora
BALA
Podłużne liniowe
oświetlenie BEZ
polaryzatora
2005
Poprzeczne liniowe
oświetlenie z
polaryzatorem
64
Slide 65
Filtry polaryzujące
• Górne zdjęcie: Bez
światła spolaryzowanego
plastikowy materiał
wydaje się pozbawiony
defektów
Oświetlenie tylne
(bez polaryzatora)
• Dolne zdjęcie: Użycie
polaryzatorów pozwala
na wykrycie wady
Oświetlenie tylne z polaryzacją
2005
65
Slide 66
Kilka porad
• Potrzeba większego kontrastu elementu badanego i
otoczenia?
Przemyśl użycie kamery B&W & świateł kolorowych
• Problemy ze światłem pochodzącym z otoczenia? Spróbuj
użyć monochromatycznego światła i dopasowanego filtra
przepustowego
• Połyskowe, zakrzywione powierzchnie? – Wypróbuj
kopułowe rozpraszacze
• Połyskowe, płaskie, ale pokryte teksturą powierzchnie? –
Spróbuj rozproszenie osiowe
• Topografia powierzchni? – Użyj ciemnego pola (mały kąt)
• Badanie plastiku – spróbuj UV albo IR
• Kombinacja różnych świateł nieraz rozwiązuje problemy
2005
66
Slide 67
Co nowego?
• Pulsar 710 High Current Strobe / DC Unit
• Wysoko wydajne światła liniowe
• Super jasne wysoko wydajne światła
punktowe i pierścieniowe
• Zastąpienie standardowych diod LED
wysoko wydajnymi modelami
2005
67
Slide 68
Dziękujemy
za lekturę !
ELAUTEC S.C. – dział systemów wizyjnych VisionLAB
ul. Farmaceutów 2
31-463 Kraków
www.elautec.pl
www.visionlab.pl
Technologia Evenlite®
Oświetlenie w systemach
wizyjnych
ELAUTEC S.C.
E-mail: [email protected]
[email protected]
WWW: www.visionlab.pl
2005
1
Slide 2
Cele prezentacji
- Porównanie różnych źródeł światła
- Przegląd oświetlenia do systemów wizyjnych
- Przykładowe aplikacje
- Światło poza widzialnością – zastosowanie
podczerwieni (IR) i ultra-fioletu (UV)
- Przegląd filtrów przepustowych i polaryzujących
- Analiza metod standardowego oświetlenia
oraz technologia Evenlite
2005
2
Slide 3
Źródła światła
- Diody LED
- Halogen Kwarcowy – Technika Światłowodowa
- Fluorescencja
- Metalohalogenkowe (Mikroskopy)
- Światła ksenonowe
- Wysoko-prężne lampy sodowe
- Ultrafiolet (Black Light)
- Podczerwień
- Elektro-luminescencja
2005
3
Slide 4
Porównanie źródeł światła
Widmo
Natężenie
Żywotność
(godz)
Uwagi
Dioda LED
Różne
Jasny do
Bardzo Jasny
Do
100,000
Długie życie
Stabilne światło
Oświetlenie
jarzeniowe
(Fluorescent)
Białe
zielone,
żółte
Jasny
5000 do 7000
Tanie
Nie grzeją się
Halogen
Biały
Żółty
Bardzo jasny
200 do 3000
Tanie
Mocno grzeją się
Ksenon
Biały
niebieski
Bardzo jasny
3000 do 7000
Drogie
Stabilne
Typ
Elektroluminescencja
2005
Green
Przyciemniony 2000 do 5000
Bardzo cienkie
Nie grzeją się
4
Slide 5
Oświetlenie – Natężenie vs. Widmo
Halogen kwarcowy / wolframowy
Lampy rtęciowe
Natężenie względne (%)
100
Światło słoneczne
80
Fluorescencyjne
60
Białe
LED
Ksenon
40
20
Czerwone
LED
0
300
400
500
600
700
Długość fali (nm)
2005
5
Slide 6
Technologia Evenlite
®
Charakterystyka optyczna diody LED
Oś mechaniczne
2005
6
Slide 7
®
Technologia Evenlite
Matryce liniowe
(BALA)
AL4424-660
2005
7
Slide 8
Technologia Evenlite
®
Oświetlacze RGB
- Czerwone, Zielone,
Niebieskie głowice
dopasowują się do
twoich potrzeb
- Możliwość tworzenie
białego światła
- Możliwość mieszania
kolorów
2005
8
Slide 9
Obraz
Czy to sztuka czy nauka?
lkasdjflkj
lkasdjflkj
lkasdjflkj
2005
a może oba?
9
Slide 10
Metody rozwiązywania problemów z
oświetleniem
Oświetlaj i Patrz (najbardziej typowa)
Dobór oświetlenia poprzez próby: różne źródła
światła skierowane z różnych kierunków i kątów
Analiza naukowa (najbardziej efektywna)
Dokładna analiza oświetlanego środowiska i
wybór najlepszego rozwiązania.
2005
10
Slide 11
Dobre oświetlenie pomaga systemowi
wizyjnemu w jego pracy
Dobrze dobrane oświetlenie jest kluczowym
czynnikiem udanej inspekcji / kontroli.
Zapewnia jakość i niezmienność światła w
badanym środowisku.
Oszczędza czas oraz koszty ze względu na brak
konieczności powtarzania pomiarów.
2005
11
Slide 12
Krótki przegląd rodzajów oświetlenia i
rozwiązań w optyce
2005
12
Slide 13
Widmo światła widzialnego
• Światło jest widziane inaczej przez aparat, oko czy
matrycę CCD
IR
UV
390
400 nm
455 470
505 520
500 nm
595
625
600 nm
660
695 735
700 nm
Zakres widzialności oka ludzkiego
2005
13
Slide 14
Widmo –
Matryca CCD vs. Ludzkie postrzeganie
IR Enhanced Analog
Absolute QE (%)
80
Digital Interline Transfer
Standard Analog
CMOS
UV Enhanced Analog
60
Human Photopic
Human Scotopic
IR Block (Short Pass)
40
20
0
300
400
500
600
700
Długość fali (nm)
2005
800
900
1000
14
Slide 15
Jak biegnie światło?
• Całość światła padającego:
1) Światło odbite
2) Światło pochłonięte
3) Światło przechodzące
Oświetlenie
Pochłonięte
Odbite
2005
Wyemitowane
Przechodzące
15
Slide 16
Odbicie na powierzchniach lustrzanych
• Kąt padania jest równy
kątowi odbicia
• Dokładnie jak w bilardzie
przy odbiciu bili od bandy
F1 = F2
1
2
• Krawędzie, zagięcia
elementów badanych
określają kierunek z jakiego
musi padać światło aby
oświetlić całą powierzchnię
2005
16
Slide 17
Dywergencja i Natężenie
• Natężenie światła maleje wraz z odwrotnością
kwadratu promienia pola oświetlanego.
I ~
1
r
2
• Używaj kolimatora i możliwie najmniejszych
możliwych odległości przy oświetleniu
2005
17
Slide 18
Efekt działania kolimatora:
Światło padające BEZ
zastosowania kolimatora
Światło padające PO
zastosowaniu kolimatora
Kolimacja jest przetwarzanie rozbieżnych wiązek
promieniowania na wiązki równoległe. Efekt uzyskiwany
w ten sposób ilustruje powyższy rysunek.
2005
18
Slide 19
Środowisko oświetlenia oraz element
oświetlany
• Światło pierścieniowe
– Mały kąt przestrzenny
Wskazówka: Kąt przestrzenny
dowolnego światła może zostać
zwiększony poprzez zbliżenie
źródła światła do obiektu.
• Oświetlenie kopułowe
– Duży kąt przestrzenny
2005
19
Slide 20
Dobrze, więc od czego zaczynamy?
2005
20
Slide 21
Standardowe Metody Oświetlenia
1) Wiedza na temat:
- Typów oświetlenia oraz ich zalet i wad
- Techniki oświetlenia oraz jej zastosowania z
uwzględnieniem kształtu powierzchni oraz jej połysku.
- Ograniczenie techniczno-konstrukcyjne
2) Znajomość:
- Geometrii badanego obiektu
- Jego struktury
- Jego koloru
3) Analiza:
- Dokładna inspekcja otoczenia – Fizyczne ograniczenia i
wymagania
- Próba – przetestowanie dobranego oświetlenia
2005
21
Slide 22
3 Warunki akceptacji oświetlenia
Wszystko zależy od kontrastu!
Segregacja i wyróżnienie cech:
1) Maksymalny kontrast
• Elementy badane
2) Minimalny kontrast
• Elementy niepotrzebne (szumy/zakłócenia)
3) Minimalna wrażliwość na normalne odchyłki:
• Obecność, lub zmiana światła otoczenia
2005
22
Slide 23
Tworzenie kontrastu
• Zmiana kierunku światła uwzględniając wymogi elementu
badanego i kamery (Geometria)
- zależność przestrzenna 3D - obiekt, światło & kamera
• Zmiana typu oświetlenia (Struktura)
- Typ głowicy: np. punktowe lub kopułowe
- Typ oświetlenia: np. rozproszone
• Zmiana widma (Kolor / Długość fali)
- Ciepłe vs. Zimne Kolory – obiekt kontra otoczenie
• Zmiana charakteru światła (Filtry)
- Eliminacja zakłóceń
Kluczową sprawą jest eliminacja
przypadkowego światła
2005
23
Slide 24
Tworzenie środowiska inspekcji
• Ograniczenia fizyczne
- Dostęp do kamery, obiektywu i oświetlenia
- Rozmiar i kształt przestrzeni roboczej
- Minimalna i maksymalna odległość obiektu od kamery
uwzględniając oświetlenie
• Charakterystyka badanego elementu
- Obiekt: stacjonarny czy w ruchu?
- Jeżeli poruszający się to jaka prędkość, czas cyklu?
- Zakłócenia, drgania?
- Czy obiekt jest pozycjonowany?
- Możliwość niekorzystnych wpływów oświetlenia otoczenia?
• Ergonomia i bezpieczeństwo
- Interakcja operatora
2005
24
Slide 25
Wykorzystanie kolorów
2005
25
Slide 26
Użycie Kolorów
Użycie kolorowego światła w celu stworzenia kontrastu
Ciepłe
• Użycie podobnych kolorów
R
rozjaśnia obraz
(żółte światło sprawia, że żółte
elementy wydają się jaśniejsze)
Chłodne
V
O
B
• Użycie kolorów przeciwnych
przyciemnia obraz
Y
G
(czerwone światło sprawia, że zielone
elementy wydają się ciemniejsze)
2005
26
Slide 27
Zwiększanie kontrastu
Czerwony
Niebieski
Zielony
Biały
• Zauważmy jak kolorowe światło wpływa zarówno na obiekt jak i jego
otoczenie!
• Białym światłem uzyskamy kontrast wszystkich kolorów ale nie będzie to
tak dobry kontrast jak przy dobranym oświetleniu do konkretnego koloru
2005
27
Slide 28
Tworzenie kontrastu przy użyciu
światła kolorowego
Niebieski
Czerwony
Zielony
2005
Biały
28
Slide 29
Tworzenie kontrastu przy pomocy
Światła monochromatycznego
80
P ix e l In te n s ity
Czerwona
dioda
55
30
5
0
LED
Zielona
dioda
500
85
P ix e l In te n s ity
Białe światło
250
Position Along Graph
60
35
10
0
250
500
Position Along Graph
LED
LED
2005
90
P ix e l In te n s ity
Niebieska
dioda
65
40
15
0
250
500
Position Along Graph
29
Slide 30
Użycie światła kolorowego do
segregacji
Światło
monochromatyczne
Światło białe
Czerwony
Kolor
Zielony
Czerwony + Zielony
Czerń-biel
Niebieski
2005
30
Slide 31
Użycie geometrii i struktury
2005
31
Slide 32
Typowe techniki oświetlenia
Częściowo jasne pole
Ciemne pole
Rozpraszacz kopułowy
Podświetlenie z tyłu
Rozpraszacz osiowy
Pełne jasne pole
2005
32
Slide 33
Oświetlacze dla częściowo jasnego pola
2005
33
Slide 34
Oświetlacze dla pełnego jasnego pola
2005
34
Slide 35
Oświetlacze do ciemnego pola
2005
35
Slide 36
Jasne pole vs. Ciemne pole
Kamera
Obraz - jasne pola
Jasne pole
Światło
pierścieniowe
Powierzchnia lustrzana
2005
36
Slide 37
Jasne pole vs. Ciemne pole
Obraz - ciemne pole
Kamera
Rysa
Ciemne pole
Światło
pierścieniowe
Powierzchnia lustrzana
2005
37
Slide 38
Ciemne pole
• Oświetlenie pod kątem
• Używane do mocno
odbijających
powierzchni
2005
38
Slide 39
Rezultat użycia ciemnego pola
• Wyróżnia zmiany wysokości
• Powierzchnie rozpraszające są jasne
• Płaskie wypolerowane powierzchni są ciemne
• Kształty i kontury są lepiej widoczne
2005
39
Slide 40
Rozpraszacze osiowe
• Światło skierowane at beam splitter
• Używane do obiektów połyskowych
2005
40
Slide 41
Rezultat oświetlenia światłem
rozproszonym osiowo
• Eksponuje strukturę powierzchni
• Miejsca odbijające światło są zaciemnione
Slide 42
Kopuły rozpraszające
• Światło podobne do światła w
zachmurzony dzień
• Tworzy minimalny połysk.
2005
42
Slide 43
Dobór oświetlenia
Odbłysk powierzchni
Matowa
Płaska
Powierzchnia
geometryczna
Struktura
Powierzchni/
Topografia
Kształt
Połyskowa
Mieszana
Osiowo
rozproszone
Jasne pole
Ciemne pole
Kopuła rozpraszająca / Cylinder
Zakrzywione
2005
43
Slide 44
Światło a elementy badane
Monochromatyczne
UV
Elementy fluoroscencyjne
B
G
R
IR
RGB
X
Ciemna guma
X
X
X
Ciemny plastik
X
Plastik przezroczysty / Szkło
X
X
Pół-metallic
X
X
X
Metallic
X
X
X
Części różnokolorowe
X
X
Zastosowanie globalne
Problemy ze światłem z otoczenia
X
Strobowanie / Ergonomia
2005
WHI
X
X
X
X
UV – Ultrafiolet,
B – niebieskie (blue),
G – zielone (green),
R – czerwone (red),
IR – podczerwone (Infra-red),
RGB – różnokolorowe,
WHI – białe (white)
X
44
Slide 45
Przykładowe aplikacje
Slide 46
Odczytywanie kodów
Elementy z zagłębieniami
Elementy połyskowe, płaskie lub o zakrzywionych powierzchniach
Oświetlacz pierścieniowy
(jasne pole)
2005
Oświetlacz pierścieniowy
(ciemne pole)
46
Slide 47
Oświetlacz punktowy
Światło liniowe
2005
47
Slide 48
Kody typu Data Matrix
Płaskie, świecące powierzchnia
Zakrzywione, matowe powierzchnie
Oświetlacz pierścieniowy
(Ciemne pole)
2005
Oświetlacz pierścieniowy
(Jasne pole)
48
Slide 49
Matryca liniowa
Oświetlacz kopułowy
2005
49
Slide 50
Kod kreskowy
Nadruki pod celofanowymi opakowaniami
Rozproszenie osiowe
2005
Matryca liniowa
50
Slide 51
Kod kreskowy pod folią
Współosiowe - pierscieniowe
Matryca liniowa - BALA
2005
51
Slide 52
Nadruki atramentowe
• Nadruki atramentowe
• Wklęsłe, połyskowe
powierzchnie
Rozpraszacz
osiowy
Światło Oświetlacz
pierścieniowe
Oświetlacz
pierścieniowy
(Jasne
pole)
kopułowy
(Pole
jasne)
2005
52
Slide 53
Użycie Podczerwieni i Ultrafioletu
Slide 54
Poza widzialnością - Podczerwień
• Światło Podczerwone (IR) często eliminując różnice
w kolorze.
Czarny
Czerwony
Biały
Żółty
Białe światło
2005
Podczerwień (IR)
54
Slide 55
Poza widzialnością - Podczerwień
• Światło bliskie Podczerwieni może łatwo spenetrować
badane materiały ze względu na dłuższą falę
2005
Czerwone 660 nm
światło tylnie
Podczerwień 880 nm
światło tylne
55
Slide 56
Poza widzialność – Podczerwień IR
• Czerwone światło 660 nm wykrywa niebieski kod
kreskowy na butelce
IR 880nm
Back Light
2005
Red 660nm
Back Light
56
Slide 57
Poza widzialnością – Ultrafiolet UV
• Górne zdjęcie:
Pieluszka
• Dolne zdjęcie:
Butelka oleju
2005
57
Slide 58
Poza widzialnością – Ultrafiolet
2005
58
Slide 59
Projektowanie systemu oświetlenia
• Jeżeli projektujesz system wizyjny, dokonaj
dobrania oświetlenia, najszybciej jak to jest
możliwe.
• Jeśli używasz monochromatycznego
oświetlenia opartego na LED, zastosuj filtr
pasmowy do kontroli światła z otoczenia.
• Zastanów się jak dobrane oświetlacze będą
wpływały na obiekt badany i jego otoczenie
(różne powierzchnie oświetlane)
2005
59
Slide 60
Filtry także są użyteczne!
2005
60
Slide 61
Filtry przepustowe
• Filtry przepustowe
„wykluczają” światło o
zadanej długości fali.
• Światło słoneczne jest
zredukowane 4-krotnie
510 nm Short
Pass
2005
715 nm Long
Pass
660 nm Band
Pass
61
Slide 62
Filtry przepustowe
• Górny obrazek: światło
UV z silnym
czerwonym 660 nm
“światłem otoczenia”
• Dolny obrazek: to
samo światło przy
zastosowaniu filtra
przepustowego
(510 nm)
2005
62
Slide 63
Polaryzacja światła
2005
63
Slide 64
Filtry polaryzujące
Współosiowe światło
pierścieniowe BEZ
polaryzatora
Współosiowe światło
pierścieniowe z
polaryzatorem
Światło
pierścieniowe BEZ
polaryzatora
BALA
Podłużne liniowe
oświetlenie BEZ
polaryzatora
2005
Poprzeczne liniowe
oświetlenie z
polaryzatorem
64
Slide 65
Filtry polaryzujące
• Górne zdjęcie: Bez
światła spolaryzowanego
plastikowy materiał
wydaje się pozbawiony
defektów
Oświetlenie tylne
(bez polaryzatora)
• Dolne zdjęcie: Użycie
polaryzatorów pozwala
na wykrycie wady
Oświetlenie tylne z polaryzacją
2005
65
Slide 66
Kilka porad
• Potrzeba większego kontrastu elementu badanego i
otoczenia?
Przemyśl użycie kamery B&W & świateł kolorowych
• Problemy ze światłem pochodzącym z otoczenia? Spróbuj
użyć monochromatycznego światła i dopasowanego filtra
przepustowego
• Połyskowe, zakrzywione powierzchnie? – Wypróbuj
kopułowe rozpraszacze
• Połyskowe, płaskie, ale pokryte teksturą powierzchnie? –
Spróbuj rozproszenie osiowe
• Topografia powierzchni? – Użyj ciemnego pola (mały kąt)
• Badanie plastiku – spróbuj UV albo IR
• Kombinacja różnych świateł nieraz rozwiązuje problemy
2005
66
Slide 67
Co nowego?
• Pulsar 710 High Current Strobe / DC Unit
• Wysoko wydajne światła liniowe
• Super jasne wysoko wydajne światła
punktowe i pierścieniowe
• Zastąpienie standardowych diod LED
wysoko wydajnymi modelami
2005
67
Slide 68
Dziękujemy
za lekturę !
ELAUTEC S.C. – dział systemów wizyjnych VisionLAB
ul. Farmaceutów 2
31-463 Kraków
www.elautec.pl
www.visionlab.pl