ZPŮSOBY NASVÍCENÍ v počítačovém vidění. Ing. Tomáš Gřeš, Zdeněk Šebestík, ATEsystem s.r.o

ZPŮSOBY NASVÍCENÍ v počítačovém vidění

Ing. Tomáš Gřeš, Zdeněk Šebestík, ATEsystem s.r.o.

SVĚTLO VE STROJOVÉM VIDĚNÍ Správné nasvícení má výrazný vliv na kvalitu obrazové informace Obraz nemusí být fotograficky dokonalý, důležitější je zvýraznění hledaných artefaktů

Zdroj obrázků: National Instruments

KRITÉRIA SPRÁVNÉHO OSVĚTLENÍ Osvětlení musí splňovat následující kritéria:  Maximalizace kontrastu u oblastí nebo vlastností, které nás zajímají  Minimalizace kontrastu okolí  Robustnost a opakovatelnost výsledků měření

Zdroj obrázků a informací: National Instruments

CO MUSÍME ZVÁŽIT Tvar snímaného objektu:  Plochý / Prostorový  Hloubka ostrosti (DOF)  Rozdílné osvětlení blízkých a vzdálených částí

Barva objektu:  Použití stejné barvy pro zakrytí  Použití komplementární barvy pro zvýraznění  UV nebo IR

Povrch objektu:  Matný / Reflexní / Strukturovaný  Směrové nebo difúzní  Směr nasvícení  Polarizace

Velikost a umístění objektu:  Dostatečná velikost a vzdálenost světla  Integrace do stísněného prostoru stroje

ZÁKLADNÍ USPOŘÁDÁNÍ Přední nasvícení (Front Light) Jasné pole (Bright Field)

Jasné pole (Bright Field)

Koaxiální (On-Axis) Temné pole (Dark Field)

Temné pole (Dark Field) objekt

Temné pole (Dark Field)

Temné pole (Dark Field)

Jasné pole (Bright Field)

Jasné pole (Bright Field)

Zadní nasvícení (Back light)

SMĚROVÉ NEBO DIFÚZNÍ Směrové světlo  Co nejintenzívnější přímé nasvícení  Materiály s matným povrchem  Zvýraznění prostorového uspořádání Difúzní světlo  Co nejhomogennější nepřímé nasvícení  Materiály s lesklým i matným povrchem  Skrytí prostorových prvků

ŠIROKÝ NEBO ÚZKÝ ÚHEL

Široký úhel  Širší osvícená plocha  Lepší uniformita  Výhodnější pro použití s difuzorem

Úzký úhel  Delší pracovní vzdálenost  Vyšší intenzita

VÝBĚR ZDROJE SVĚTLA  Různé zdroje mají jinou spektrální charakteristiku  Např.: Bílá LED má jinou charakteristiku než halogenová žárovka  Vybíráme s ohledem na barevnost objektu a spektrální citlivost kamery

Zdroj obrázků a informací: National Instruments

VÝBĚR ZDROJE SVĚTLA Širokospektrální  Detekce barev se blíží přirozenému vnímání lidským okem  Vhodné pro barevné kamery  Více se projevuje barevná vada optiky způsobená rozdílným úhlem lomu Monochromatické  Vybírá pouze úzké pásmo vlnových délek  Využívá se pro zvýšení kontrastu  Menší nároky na optiku – eliminace chromatické aberace objektivu

Barva světla je absorbována povrchem s protilehlou barvou

Zdroj obrázků a informací: National Instruments

JAKÁ BARVA SVĚTLA BYLA POUŽITA? a) b) c) d) e) f)

Originální obraz Bílá Červená Červená + Zelená Zelená Modrá

Zdroj obrázků a informací: National Instruments

ZPŮSOB ŘÍZENÍ Integrovaný kontrolér  Zpravidla umožňuje jednoduché zapínání světla externím pulzem z kamery nebo PC  Někdy také řízení jasu analogovým vstupem Externí kontrolér  Dimenzován na jedno i více světel  Přesné nastavení jasu  Dálkové ovládání (Ethernet, RS-232, GPIO…)  Přesný pulzní režim  Možnost použití PWM

Zdroj obrázků a informací: Effilux, CCS Inc.

Základní typy světel

PŘÍMÉ NASVÍCENÍ - BRIGHT FIELD Ring light

Zdroj: CCS Inc.

PŘÍMÉ NASVÍCENÍ - BRIGHT FIELD Flat Light

Wide – široký úhel vyzařování Narrow – úzký úhel vyzařování Zdroj: CCS Inc.

ZADNÍ NASVÍCENÍ – BACK LIGHT

Zdroj: CCS Inc.

ZADNÍ NASVÍCENÍ – BACK LIGHT

Zdroj: CCS Inc.

KOAXIÁLNÍ SVĚTLO (DOAL)

DOAL = Diffused On Axis Light

Zdroj: CCS Inc.

MĚŘENÍ PÓROVITOSTI VÝBRUSU Ideální ve spojení s telecentrickým objektivem

Zdroj: ATEsystem

DEFEKTY POVRCHŮ

Zdroj: ATEsystem

INSPEKCE POTIŠTĚNÍ/VYRAŽENÍ

Detekce potisků a gravírování

Zdroj: ATEsystem

KONTROLA PINŮ

Zdroj: ATEsystem

KONTROLA DESEK S PLOŠNÝMI SPOJI

Přímé osvětlení (bílá LED)

Koaxiální osvětlení (červená LED) Zdroj: ATEsystem

SNÍMÁNÍ RELIÉFU A HLADKÝCH PLOCH

Přímé osvětlení (bílá LED)

Koaxiální osvětlení (červená LED) Zdroj: ATEsystem

TEMNÉ POLE (DARK FIELD)

Zdroj: CCS Inc.

ZVÝRAZNĚNÍ RELIÉFU

Zdroj: ATEsystem

ZVÝRAZNĚNÍ RELIÉFU

Zdroj: ATEsystem

INSPEKCE PCB

Koaxiální osvětlení

Temné pole Koaxiální osvětlení je inverzní k temnému poli Zdroj: ATEsystem

VADY A RELIÉFY V TRANSPARENTNÍCH MATERIÁLECH

Zdroj: ATEsystem

VADY VÝROBKŮ

Temné pole

Koaxiální světlo Zdroj: ATEsystem

KONTROLA BLISTRŮ

Temné pole

Dome Zdroj: ATEsystem

KOPULOVÉ DIFÚZNÍ SVĚTLO (DOME)

Zdroj: CCS Inc.

SNÍMÁNÍ LESKLÝCH PŘEDMĚTŮ

Hliníkový blistr

Zaoblené víko plechovky

Zdroj: ATEsystem

LESKLÉ OBALOVÉ MATERIÁLY

Prstencové světlo

Dome

Zdroj: ATEsystem

KOMBINACE SVĚTEL Kombinace světel přináší mnohdy lepší výsledky. Světlo série PDM je kombinací:  Koaxiální světlo  DOME  Temné pole

Nezávislé ovládání všech kanálů

Zdroj obrázků: CCS Inc.

UŽITEČNÉ ODKAZY A Practical Guide to Machine Vision Lighting (National Instruments) Choose the Correct Illumination (Edmund Optics) Osvětlení ve strojovém vidění (FCC Průmyslové systémy)

Machine Vision Lighting Products (CCS)

Děkuji za pozornost !

Zdeněk Šebestík, ATEsystem s.r.o.