У контексту брзог развоја индустријске аутоматизације и интелигентне производње, инспекција машинског вида постала је незаобилазан и важан део савремених производних линија. Као основни хардвер система визуелне инспекције, перформансе снимања индустријских камера директно утичу на тачност и стабилност резултата инспекције. Нарочито у окружењима са слабом осветљеношћу, да ли индустријске камере могу стабилно да емитују слике високог квалитета постао је један од важних индикатора за мерење њихових укупних перформанси.
1. Примене индустријске визуелне инспекције при слабом осветљењу
Апликације за инспекцију индустријске визије обично се могу поделити у три главне категорије: мерење и позиционирање димензија, детекција површинских дефекта и детекција и идентификација логотипа. Међу њима, мерење димензија се углавном користи за откривање дужине, ширине, висине и других геометријских димензија радног комада. У практичним применама, дводимензионална детекција је најчешћа. Детекција површинских дефекта се фокусира на неравне области локалних физичких или хемијских својстава на површини објекта који се мери, као што су огреботине, јаме, мрље на површини металних или пластичних производа, мање калаја, више калаја, недостаје лем и други проблеми на ПЦБ плочи. Детекција логотипа се углавном користи да би се утврдило да ли је штампани садржај тачан, потпун и тачна позиција.
У стварном производном окружењу, због затворене структуре опреме, ограниченог простора на радној станици, апсорпције светлости материјалом предмета који се тестира, или због уштеде енергије, често постоји проблем недовољног осветљења на месту прегледа. Окружење са слабим осветљењем ће довести до недовољне осветљености слике, значајног повећања шума и губитка детаљних информација, постављајући на тај начин веће захтеве за могућности снимања и стабилност индустријских камера. Стога је тестирање и анализа перформанси снимања у условима слабог осветљења од великог значаја за избор и примену индустријских система за вид.
2. Основни састав система индустријског вида инспекције
Комплетан индустријски систем визуелне инспекције обично се састоји од три главна дела: аквизиције слике, обраде и анализе слике, управљања подацима и интеракције човека и рачунара. Из хардверске перспективе, модул за аквизицију слике углавном укључује опрему као што су извори осветљења, индустријске камере, индустријска сочива и картице за снимање слике; из софтверске перспективе, модул за обраду и анализу слике углавном се састоји од алгоритама за претходну обраду слике и алгоритама за детекцију, који се користе за побољшање карактеристика циља и потпуно мерење величине или процену дефекта; модул за управљање подацима и интеракцију између човека и рачунара сортира, алармира или снима производе на основу резултата детекције.
У апликацијама за детекцију при слабом осветљењу, значај модула за аквизицију слике је посебно истакнут. Способност камере да ухвати светлосне сигнале, ниво контроле буке и перформансе динамичког опсега директно ће утицати на ефекат обраде наредних алгоритама, па чак и одредити да ли цео визуелни систем може да ради стабилно.
3. Кључни параметри камере од значаја у тестовима снимања слика при слабом осветљењу
Током теста индустријских камера при слабом осветљењу, потребно је да се фокусирате на следеће основне параметре. Ови параметри заједно одређују стварне перформансе снимања камере у сложеним условима осветљења.
1. Резолуција и детаљи слике
Резолуција је један од најосновнијих индикатора перформанси индустријских камера и одређена је бројем пиксела сензора слике. Камере за скенирање подручја обично изражавају резолуцију у смислу броја хоризонталних и вертикалних пиксела, као што је 1920×1080; у практичним применама, често се изражава у облику 1К, 2К, 4К итд.
У оквиру истог видног поља, што је већа резолуција, то ће камера моћи да представи богатије детаљне информације. У окружењима са слабом осветљеношћу, камере високе резолуције помажу у задржавању ефикаснијих информација о слици, пружајући основну гаранцију за накнадно откривање квара и мерење величине.
2. Брзина снимања и могућности контроле експозиције
Брзина аквизиције камере обично се изражава у брзини кадрова (фпс) или фреквенцији линије (кХз). За апликације за откривање покретних циљева, камера мора имати довољну брзину хватања да би се избегло замућење слике или губитак информација.
У окружењима са слабом осветљеношћу, разумна подешавања времена експозиције су посебно критична. Дуже време експозиције може помоћи у побољшању осветљености слике, али такође може да изазове замућење покрета. Због тога су могућност контроле затварача камере и перформансе снимања велике брзине важне гаранције за постизање јасне слике при слабом осветљењу.
3. Ниво буке и перформансе односа сигнал-шум
Бука је један од најистакнутијих фактора у сликању при слабом осветљењу. Према стандарду ЕМВА1288, шум камере углавном укључује шум снимка повезан са сигналом и инхерентни шум који уносе кола за очитавање сензора и кола за обраду сигнала. Поред тога, шум квантизације се такође генерише током процеса дигитализације.
У условима слабог осветљења, могућности контроле шума директно утичу на употребљивост слике. Индустријске камере са ниским карактеристикама шума могу да одржавају већи однос сигнал-шум у окружењима са слабом осветљеношћу, чинећи карактеристике циља јаснијим и погоднијим за стабилну детекцију.
4. Дубина пиксела и ниво сиве
Дубина пиксела се односи на број битова у нијансама сиве у слици коју даје камера, који су обично 8-битни, 10-битни, 12-битни или чак и већи. Што је већа дубина пиксела, то су богатији нивои сиве боје који се могу изразити, што помаже у разликовању суптилних разлика у осветљености.
У апликацијама при слабом осветљењу, већа дубина пиксела може побољшати перформансе сивих тонова, али такође поставља веће захтеве за брзину преноса података и интеграцију система. Стога, у практичним применама, мора се направити свеобухватан компромис на основу тачности детекције и перформанси система.
5. Спектрални одзив и способност подударања извора светлости
Спектрални одзив индустријске камере одређује њену осетљивост на светлост различитих таласних дужина. Према различитим распонима одзива, камере се могу поделити на камере са видљивим светлом, инфрацрвене камере и ултраљубичасте камере. У детекцији при слабом осветљењу, правилно усклађивање карактеристика спектралног одзива камере и извора светлости на лицу места ће помоћи да се максимизира стицање ефективних сигнала и побољша укупан ефекат слике.
4. Практични значај тестирања слике при слабом осветљењу
Спровођењем тестова снимања на индустријским камерама у окружењима са слабом осветљеношћу, можемо систематски проценити њихове могућности рестаурације детаља, могућности контроле буке и стабилност слике у условима слабог осветљења. Ово не само да помаже у оптимизацији избора камере, већ и смањује ослањање на изворе светлости велике осветљености у практичним применама, смањујући потрошњу енергије система и структурну сложеност.
У сценаријима као што су инспекција лемних спојева ПЦБ-а, инспекција електронских компоненти и инспекција изгледа прецизних компоненти, индустријске камере са добрим могућностима снимања слике при слабом осветљењу могу да одрже стабилан излаз у сложеним окружењима и обезбеде поуздану базу података за аутоматизоване системе инспекције.
Перформансе снимања у условима слабог осветљења постале су један од важних праваца за развој технологије индустријских камера. Путем научних метода испитивања и разумне анализе параметара, перформансе индустријских камера у практичним применама могу се свеобухватније проценити. У будућности, уз континуирано унапређење технологије сензора слике и могућности обраде сигнала, индустријске камере ћеПоље детекције слабог осветљења показује већи потенцијал примене. Смарт Висион ће такође наставити да тестира и оптимизује индустријске камере и решења за визију заснована на стварним потребама примене како би клијентима пружила стабилнију и ефикаснију подршку за инспекцију машинског вида.
