Στο πλαίσιο της ταχείας ανάπτυξης του βιομηχανικού αυτοματισμού και της έξυπνης κατασκευής, η επιθεώρηση μηχανικής όρασης έχει γίνει απαραίτητο και σημαντικό μέρος των σύγχρονων γραμμών παραγωγής. Ως βασικό υλικό του συστήματος οπτικής επιθεώρησης, η απόδοση απεικόνισης των βιομηχανικών καμερών επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια και τη σταθερότητα των αποτελεσμάτων της επιθεώρησης. Ειδικά σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, το εάν οι βιομηχανικές κάμερες μπορούν να παράγουν σταθερά εικόνες υψηλής ποιότητας έχει γίνει ένας από τους σημαντικούς δείκτες για τη μέτρηση της συνολικής τους απόδοσης.
1. Εφαρμογές βιομηχανικής επιθεώρησης όρασης σε χαμηλό φωτισμό
Οι εφαρμογές βιομηχανικής επιθεώρησης όρασης μπορούν συνήθως να χωριστούν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: μέτρηση διαστάσεων και τοποθέτηση, ανίχνευση επιφανειακών ελαττωμάτων και ανίχνευση και αναγνώριση λογότυπου. Μεταξύ αυτών, η μέτρηση διαστάσεων χρησιμοποιείται κυρίως για την ανίχνευση του μήκους, του πλάτους, του ύψους και άλλων γεωμετρικών διαστάσεων του τεμαχίου εργασίας. Σε πρακτικές εφαρμογές, η δισδιάστατη ανίχνευση διαστάσεων είναι η πιο κοινή. Η ανίχνευση επιφανειακών ελαττωμάτων εστιάζει σε ανομοιόμορφες περιοχές τοπικών φυσικών ή χημικών ιδιοτήτων στην επιφάνεια του προς μέτρηση αντικειμένου, όπως γρατσουνιές, κοιλώματα, κηλίδες στην επιφάνεια μεταλλικών ή πλαστικών προϊόντων, λιγότερο κασσίτερο, περισσότερο κασσίτερο, λείπει συγκόλληση και άλλα ζητήματα στην πλακέτα PCB. Η ανίχνευση λογότυπου χρησιμοποιείται κυρίως για να προσδιοριστεί εάν το εκτυπωμένο περιεχόμενο είναι σωστό, πλήρες και αν η θέση είναι ακριβής.
Στο πραγματικό περιβάλλον παραγωγής, λόγω της κλειστής δομής του εξοπλισμού, του περιορισμένου χώρου του σταθμού εργασίας, της απορρόφησης φωτός από το υλικό του αντικειμένου που δοκιμάζεται ή λόγω της εξοικονόμησης ενέργειας, υπάρχει συχνά πρόβλημα ανεπαρκούς φωτισμού στο χώρο επιθεώρησης. Τα περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού θα οδηγήσουν σε ανεπαρκή φωτεινότητα εικόνας, σημαντική αύξηση του θορύβου και απώλεια λεπτομερών πληροφοριών, θέτοντας έτσι υψηλότερες απαιτήσεις για τις δυνατότητες απεικόνισης και τη σταθερότητα των βιομηχανικών καμερών. Ως εκ τούτου, η δοκιμή και η ανάλυση της απόδοσης απεικόνισης σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού έχει μεγάλη σημασία για την επιλογή και την εφαρμογή βιομηχανικών συστημάτων όρασης.
2. Βασική σύνθεση συστήματος βιομηχανικής επιθεώρησης όρασης
Ένα πλήρες βιομηχανικό σύστημα οπτικής επιθεώρησης αποτελείται συνήθως από τρία κύρια μέρη: απόκτηση εικόνας, επεξεργασία και ανάλυση εικόνας, διαχείριση δεδομένων και αλληλεπίδραση ανθρώπου-υπολογιστή. Από πλευράς υλικού, η μονάδα λήψης εικόνας περιλαμβάνει κυρίως εξοπλισμό όπως πηγές φωτισμού, βιομηχανικές κάμερες, βιομηχανικούς φακούς και κάρτες λήψης εικόνας. Από την άποψη του λογισμικού, η ενότητα επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας αποτελείται κυρίως από αλγόριθμους προεπεξεργασίας εικόνας και αλγόριθμους ανίχνευσης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών στόχου και τη μέτρηση πλήρους μεγέθους ή την κρίση ελαττωμάτων. η μονάδα διαχείρισης δεδομένων και αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή ταξινομεί, συναγερμού ή καταγράφει προϊόντα με βάση τα αποτελέσματα ανίχνευσης.
Σε εφαρμογές ανίχνευσης χαμηλού φωτισμού, η σημασία της μονάδας λήψης εικόνας είναι ιδιαίτερα σημαντική. Η ικανότητα της κάμερας να καταγράφει φωτεινά σήματα, το επίπεδο ελέγχου θορύβου και την απόδοση δυναμικού εύρους θα επηρεάσει άμεσα το αποτέλεσμα επεξεργασίας των επόμενων αλγορίθμων και ακόμη θα καθορίσει εάν ολόκληρο το οπτικό σύστημα μπορεί να λειτουργεί σταθερά.
3. Βασικές παράμετροι κάμερας που προκαλούν ανησυχία σε δοκιμές απεικόνισης χαμηλού φωτισμού
Κατά τη δοκιμή απεικόνισης χαμηλού φωτισμού βιομηχανικών καμερών, είναι απαραίτητο να εστιάσετε στις ακόλουθες βασικές παραμέτρους. Αυτές οι παράμετροι καθορίζουν από κοινού την πραγματική απόδοση απεικόνισης της κάμερας υπό περίπλοκες συνθήκες φωτισμού.
1. Λεπτομέρειες ανάλυσης και απεικόνισης
Η ανάλυση είναι ένας από τους πιο βασικούς δείκτες απόδοσης των βιομηχανικών καμερών και καθορίζεται από τον αριθμό των pixel του αισθητήρα εικόνας. Οι κάμερες σάρωσης περιοχής εκφράζουν συνήθως την ανάλυση ως προς τον αριθμό των οριζόντιων και κάθετων pixel, όπως 1920×1080. σε πρακτικές εφαρμογές, εκφράζεται συχνά με τη μορφή 1K, 2K, 4K κ.λπ.
Μέσα στο ίδιο οπτικό πεδίο, όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση, τόσο πλουσιότερες είναι οι λεπτομερείς πληροφορίες που μπορεί να παρουσιάσει η κάμερα. Σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, οι κάμερες υψηλής ανάλυσης βοηθούν στη διατήρηση πιο αποτελεσματικών πληροφοριών εικόνας, παρέχοντας βασική εγγύηση για τον μετέπειτα εντοπισμό ελαττωμάτων και τη μέτρηση μεγέθους.
2. Δυνατότητες ελέγχου ταχύτητας απόκτησης και έκθεσης
Η ταχύτητα λήψης μιας κάμερας εκφράζεται συνήθως σε ρυθμό καρέ (fps) ή συχνότητα γραμμής (kHz). Για εφαρμογές ανίχνευσης κινούμενου στόχου, η κάμερα πρέπει να έχει επαρκή ταχύτητα λήψης για να αποφευχθεί το θάμπωμα της εικόνας ή η απώλεια πληροφοριών.
Σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, οι ρυθμίσεις λογικού χρόνου έκθεσης είναι ιδιαίτερα κρίσιμες. Οι μεγαλύτεροι χρόνοι έκθεσης μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της φωτεινότητας της εικόνας, αλλά μπορούν επίσης να προκαλέσουν θόλωση κίνησης. Επομένως, η ικανότητα ελέγχου κλείστρου της κάμερας και η απόδοση λήψης υψηλής ταχύτητας αποτελούν σημαντικές εγγυήσεις για την επίτευξη καθαρής απεικόνισης χαμηλού φωτισμού.
3. Επίπεδο θορύβου και απόδοση αναλογίας σήματος προς θόρυβο
Ο θόρυβος είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες στην απεικόνιση χαμηλού φωτισμού. Σύμφωνα με το πρότυπο EMVA1288, ο θόρυβος της κάμερας περιλαμβάνει κυρίως θόρυβο λήψης που σχετίζεται με το σήμα και εγγενή θόρυβο που εισάγεται από κυκλώματα ανάγνωσης αισθητήρων και κυκλώματα επεξεργασίας σήματος. Επιπλέον, ο θόρυβος κβαντοποίησης παράγεται επίσης κατά τη διαδικασία ψηφιοποίησης.
Σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, οι δυνατότητες ελέγχου θορύβου επηρεάζουν άμεσα τη χρηστικότητα της εικόνας. Οι βιομηχανικές κάμερες με χαρακτηριστικά χαμηλού θορύβου μπορούν να διατηρήσουν υψηλότερη αναλογία σήματος προς θόρυβο σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, καθιστώντας τα χαρακτηριστικά στόχου πιο καθαρά και ευνοϊκά για σταθερή ανίχνευση.
4. Βάθος pixel και επίπεδο γκρι
Το βάθος εικονοστοιχείων αναφέρεται στον αριθμό των bit κλίμακας του γκρι στην έξοδο της εικόνας από την κάμερα, τα οποία είναι συνήθως 8 bit, 10 bit, 12 bit ή και υψηλότερα. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος των εικονοστοιχείων, τόσο πιο πλούσια είναι τα επίπεδα του γκρι που μπορούν να εκφραστούν, γεγονός που βοηθά στη διάκριση λεπτών διαφορών φωτεινότητας.
Σε εφαρμογές χαμηλού φωτισμού, το υψηλότερο βάθος εικονοστοιχείων μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της κλίμακας του γκρι, αλλά θέτει επίσης υψηλότερες απαιτήσεις στην ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων και στην ενοποίηση του συστήματος. Ως εκ τούτου, σε πρακτικές εφαρμογές, πρέπει να γίνει μια ολοκληρωμένη αντιστάθμιση με βάση την ακρίβεια ανίχνευσης και την απόδοση του συστήματος.
5. Ικανότητα αντιστοίχισης φασματικής απόκρισης και φωτεινής πηγής
Η φασματική απόκριση μιας βιομηχανικής κάμερας καθορίζει την ευαισθησία της στο φως διαφορετικών μηκών κύματος. Σύμφωνα με διαφορετικά εύρη απόκρισης, οι κάμερες μπορούν να χωριστούν σε κάμερες ορατού φωτός, κάμερες υπερύθρων και κάμερες υπεριώδους. Στην ανίχνευση χαμηλού φωτισμού, η σωστή αντιστοίχιση των χαρακτηριστικών φασματικής απόκρισης της κάμερας και της επιτόπιας πηγής φωτός θα συμβάλει στη μεγιστοποίηση της απόκτησης αποτελεσματικών σημάτων και θα βελτιώσει το συνολικό αποτέλεσμα απεικόνισης.
4. Πρακτική σημασία της δοκιμής απεικόνισης χαμηλού φωτισμού
Διεξάγοντας δοκιμές απεικόνισης σε βιομηχανικές κάμερες σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού, μπορούμε να αξιολογήσουμε συστηματικά τις δυνατότητες αποκατάστασης λεπτομερειών, τις δυνατότητες ελέγχου θορύβου και τη σταθερότητα απεικόνισης σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Αυτό όχι μόνο βοηθά στη βελτιστοποίηση της επιλογής της κάμερας, αλλά μειώνει επίσης την εξάρτηση από πηγές φωτός υψηλής φωτεινότητας σε πρακτικές εφαρμογές, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος και τη δομική πολυπλοκότητα.
Σε σενάρια όπως επιθεώρηση συνδέσμου συγκόλλησης PCB, επιθεώρηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και επιθεώρηση εμφάνισης εξαρτημάτων ακριβείας, οι βιομηχανικές κάμερες με καλές δυνατότητες απεικόνισης χαμηλού φωτισμού μπορούν να διατηρήσουν σταθερή απόδοση σε πολύπλοκα περιβάλλοντα και να παρέχουν μια αξιόπιστη βάση δεδομένων για αυτοματοποιημένα συστήματα επιθεώρησης.
Η απόδοση απεικόνισης σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού έχει γίνει μια από τις σημαντικές κατευθύνσεις για την ανάπτυξη της τεχνολογίας βιομηχανικών καμερών. Μέσω επιστημονικών μεθόδων δοκιμών και λογικής ανάλυσης παραμέτρων, η απόδοση των βιομηχανικών καμερών σε πρακτικές εφαρμογές μπορεί να αξιολογηθεί πληρέστερα. Στο μέλλον, με τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας αισθητήρων εικόνας και των δυνατοτήτων επεξεργασίας σήματος, οι βιομηχανικές κάμερες θαΤο πεδίο ανίχνευσης σε χαμηλό φωτισμό δείχνει μεγαλύτερες δυνατότητες εφαρμογής. Η Smart Vision θα συνεχίσει επίσης να δοκιμάζει και να βελτιστοποιεί βιομηχανικές κάμερες και λύσεις όρασης με βάση τις πραγματικές ανάγκες εφαρμογών για να παρέχει στους πελάτες πιο σταθερή και αποτελεσματική υποστήριξη επιθεώρησης μηχανικής όρασης.
