În contextul dezvoltării rapide a automatizării industriale și a producției inteligente, inspecția cu viziune automată a devenit o parte indispensabilă și importantă a liniilor de producție moderne. Fiind hardware de bază al sistemului de inspecție vizuală, performanța imaginilor camerelor industriale afectează în mod direct acuratețea și stabilitatea rezultatelor inspecției. În special în mediile cu lumină scăzută, dacă camerele industriale pot produce stabil imagini de înaltă calitate a devenit unul dintre indicatorii importanți pentru măsurarea performanței lor generale.
1. Aplicații cu lumină scăzută ale inspecției industriale a vederii
Aplicațiile de inspecție a vederii industriale pot fi de obicei împărțite în trei categorii majore: măsurarea și poziționarea dimensională, detectarea defectelor de suprafață și detectarea și identificarea logo-ului. Printre acestea, măsurarea dimensională este utilizată în principal pentru a detecta lungimea, lățimea, înălțimea și alte dimensiuni geometrice ale piesei de prelucrat. În aplicațiile practice, detecția bidimensională este cea mai comună. Detectarea defectelor de suprafață se concentrează pe zonele neuniforme ale proprietăților fizice sau chimice locale de pe suprafața obiectului de măsurat, cum ar fi zgârieturi, gropi, pete pe suprafața produselor din metal sau plastic, mai puțin staniu, mai mult staniu, lipire lipsă și alte probleme pe placa PCB. Detectarea logo-ului este utilizată în principal pentru a determina dacă conținutul tipărit este corect, complet și poziția este exactă.
În mediul real de producție, din cauza structurii închise a echipamentului, a spațiului limitat al stației de lucru, a absorbției luminii de către materialul obiectului testat sau a considerațiilor de economisire a energiei, există adesea o problemă de iluminare insuficientă la locul de inspecție. Mediile cu lumină scăzută vor duce la o luminozitate insuficientă a imaginii, la o creștere semnificativă a zgomotului și la pierderea informațiilor detaliate, impunând astfel cerințe mai mari asupra capacităților de imagine și stabilității camerelor industriale. Prin urmare, testarea și analiza performanței imaginilor în condiții de lumină scăzută este de mare importanță pentru selecția și aplicarea sistemelor de viziune industrială.
2. Compoziția de bază a sistemului de inspecție cu viziune industrială
Un sistem complet de inspecție vizuală industrială constă de obicei din trei părți principale: achiziția de imagini, procesarea și analiza imaginilor, managementul datelor și interacțiunea om-calculator. Din punct de vedere hardware, modulul de achiziție de imagini include în principal echipamente precum surse de iluminat, camere industriale, lentile industriale și carduri de captare a imaginii; din perspectivă software, modulul de procesare și analiză a imaginii constă în principal din algoritmi de preprocesare a imaginii și algoritmi de detectare, care sunt utilizați pentru a îmbunătăți caracteristicile țintei și pentru a completa măsurarea dimensiunii sau evaluarea defectelor; modulul de gestionare a datelor și de interacțiune om-calculator sortează, alarmează sau înregistrează produsele pe baza rezultatelor detectării.
În aplicațiile de detectare a luminii scăzute, importanța modulului de achiziție a imaginii este deosebit de proeminentă. Capacitatea camerei de a capta semnale luminoase, nivelul de control al zgomotului și performanța intervalului dinamic va afecta direct efectul de procesare al algoritmilor următori și chiar va determina dacă întregul sistem vizual poate funcționa stabil.
3. Parametrii cheie ai camerei foto de îngrijorare în testele imagistice cu lumină scăzută
În timpul testului de imagine în lumină scăzută a camerelor industriale, este necesar să se concentreze asupra următorilor parametri de bază. Acești parametri determină împreună performanța reală a imaginii camerei în condiții complexe de iluminare.
1. Rezoluție și detalii imagini
Rezoluția este unul dintre cei mai de bază indicatori de performanță ai camerelor industriale și este determinată de numărul de pixeli ai senzorului de imagine. Camerele de scanare a zonei exprimă de obicei rezoluția în termeni de număr de pixeli orizontali și verticali, cum ar fi 1920×1080; în aplicații practice, este adesea exprimat sub formă de 1K, 2K, 4K etc.
În același câmp vizual, cu cât rezoluția este mai mare, cu atât informațiile detaliate pe care camera le poate prezenta sunt mai bogate. În medii cu lumină scăzută, camerele de înaltă rezoluție ajută la păstrarea informațiilor mai eficiente despre imagine, oferind o garanție de bază pentru detectarea ulterioară a defectelor și măsurarea dimensiunii.
2. Viteza de achizitie si capacitati de control al expunerii
Viteza de achiziție a unei camere este de obicei exprimată în frame rate (fps) sau în frecvența de linie (kHz). Pentru aplicațiile de detectare a țintei în mișcare, camera trebuie să aibă o viteză de achiziție suficientă pentru a evita estomparea imaginii sau pierderea de informații.
În mediile cu lumină scăzută, setările rezonabile ale timpului de expunere sunt deosebit de critice. Timpii de expunere mai lungi pot ajuta la îmbunătățirea luminozității imaginii, dar pot provoca și estomparea mișcării. Prin urmare, capacitatea de control a obturatorului camerei și performanța de achiziție de mare viteză sunt garanții importante pentru obținerea unor imagini clare în condiții de lumină scăzută.
3. Nivelul de zgomot și performanța raportului semnal-zgomot
Zgomotul este unul dintre cei mai importanți factori în imagistica cu lumină scăzută. Conform standardului EMVA1288, zgomotul camerei include în principal zgomotul de fotografiere legat de semnal și zgomotul inerent introdus de circuitele de citire a senzorilor și circuitele de procesare a semnalului. În plus, zgomotul de cuantizare este generat și în timpul procesului de digitizare.
În condiții de lumină scăzută, capacitățile de control al zgomotului afectează direct capacitatea de utilizare a imaginii. Camerele industriale cu caracteristici de zgomot redus pot menține un raport semnal-zgomot mai ridicat în medii cu lumină scăzută, făcând caracteristicile țintei mai clare și favorabile unei detectări stabile.
4. Adâncimea pixelilor și nivelul de gri
Adâncimea pixelilor se referă la numărul de biți în tonuri de gri din imaginea ieșită de cameră, care sunt de obicei de 8 biți, 10 biți, 12 biți sau chiar mai mari. Cu cât adâncimea pixelilor este mai mare, cu atât nivelurile de gri care pot fi exprimate sunt mai bogate, ceea ce ajută la distingerea diferențelor subtile de luminozitate.
În aplicațiile cu lumină scăzută, adâncimea mai mare a pixelilor poate îmbunătăți performanța în tonuri de gri, dar impune și cerințe mai mari privind viteza de transmisie a datelor și integrarea sistemului. Prin urmare, în aplicațiile practice, trebuie făcut un compromis cuprinzător bazat pe acuratețea detectării și performanța sistemului.
5. Răspunsul spectral și capacitatea de potrivire a surselor de lumină
Răspunsul spectral al unei camere industriale determină sensibilitatea acesteia la lumina de diferite lungimi de undă. În funcție de diferite intervale de răspuns, camerele pot fi împărțite în camere cu lumină vizibilă, camere cu infraroșu și camere ultraviolete. În detectarea în lumină scăzută, potrivirea adecvată a caracteristicilor de răspuns spectral ale camerei și sursei de lumină la fața locului va contribui la maximizarea achiziției de semnale eficiente și la îmbunătățirea efectului general de imagine.
4. Semnificația practică a testării imagistice la lumină scăzută
Prin efectuarea de teste de imagine pe camere industriale în medii cu lumină scăzută, putem evalua sistematic capacitățile lor de restaurare a detaliilor, capacitățile de control al zgomotului și stabilitatea imaginii în condiții de lumină scăzută. Acest lucru nu numai că ajută la optimizarea selecției camerei, dar și reduce dependența de sursele de lumină de înaltă luminozitate în aplicații practice, reducând consumul de energie al sistemului și complexitatea structurală.
În scenarii precum inspecția îmbinărilor de lipit PCB, inspecția componentelor electronice și inspecția de precizie a aspectului componentelor, camerele industriale cu capacități bune de imagine în condiții de lumină slabă pot menține o ieșire stabilă în medii complexe și pot oferi o bază de date fiabilă pentru sistemele automate de inspecție.
Performanța imaginii în medii cu lumină scăzută a devenit una dintre direcțiile importante pentru dezvoltarea tehnologiei camerelor industriale. Prin metode de testare științifică și analiză rezonabilă a parametrilor, performanța camerelor industriale în aplicații practice poate fi evaluată mai cuprinzător. În viitor, odată cu îmbunătățirea continuă a tehnologiei senzorilor de imagine și a capacităților de procesare a semnalului, camerele industriale o vor faceDomeniul detectării luminii scăzute prezintă un potențial de aplicare mai mare. De asemenea, Smart Vision va continua să testeze și să optimizeze camerele industriale și soluțiile de viziune bazate pe nevoile reale ale aplicațiilor, pentru a oferi clienților un suport mai stabil și mai eficient pentru inspecția vizuală a mașinilor.
