5가지 일반적인 머신 비전 조명 선택 방법
머신 비전 조명기법은 빛이 목표물에 대해 물리적으로 어떻게 위치하는지를 설명합니다. 일반적인 시각 조명 기법은 다섯 가지가 있습니다: 링 조명, 백라이트, 방향성 조명(밝은 필드와 암한 필드), 저각 링 조명, 그리고 동축 조명입니다.
1. 링 조명
링 조명은 시야 조명에서 검증된 표준으로, 일반적인 시야 점검에서 가장 자주 사용됩니다. 표준 링 라이트는 카메라나 비전 센서에 직접 장착되며, 두 부품을 하나의 부품으로 편리하게 장착할 수 있습니다. 링 라이트는 카메라 바로 앞 공간을 밝게 밝게 비추며, 특히 작은 부품을 검사하는 데 유용합니다.
2. 백라이트
백라이트에서는 보통 고전형의 고강도 빛을 제공하는 특수 백라이트가 물체 뒤에 위치해 카메라에 직접 비춥니다. 백라이트는 가장 높은 대비를 가진 조명 기법으로, 처리가 쉬운 이진 이미지를 만들어냅니다.
불투명한 물체의 경우, 역광은 부품의 어두운 그림자(실루엣)를 보여주는 이미지를 만듭니다. 그 후 실루엣이 적절한 크기와 형태인지 검사할 수 있습니다. 백라이트를 사용해 생성되는 고대비 이미지는 정밀 측정, 소형 부품 게이징, 구멍의 유무 감지, 부품 위치 및 방향 확인과 같은 고정밀 응용 분야에 이상적입니다.
반투명 물체의 경우, 결함을 찾거나 반투명도를 측정할 때 백라이트가 일반적인 기법입니다. 백라이트는 표면 색상이나 질감을 감지하는 데 적합한 기법이 아닙니다.
3. 방향성 조명
지향성 조명은 깊이 변화를 감지하고, 특정 표면 각도를 밝히며, 렌즈에서 멀어질 때 반사면의 눈부심을 방지하기 위해 그림자를 만듭니다. 방향성 조명은 밝은 영역과 암광 영역 중 하나일 수 있습니다.
밝은 필드 방향성 조명에서는 광원이 물체에 거의 수직으로 빛나도록 배치되어 물체가 밝아 보이게 만듭니다. 물체 표면의 특징들은 보이지만 대비가 높지는 않습니다. 하지만 밝은 장(bright-field)조명은 반사율이 높은 표면에서 눈부심과 핫스팟을 유발할 수 있으며, 표면 질감을 보여주지 못할 수 있습니다.
암시야 방향성 조명에서는 광원이 낮은 각도로 배치되어 빛이 카메라에서 멀리 떨어진 물체에 반사되도록 합니다. 다크 필드 조명은 전체 이미지를 더 어둡게 만들지만, 표면 결함, 돌출된 특징, 텍스처는 밝아 타겟의 나머지 부분과 구별됩니다. 암시야 조명은 눈부심을 줄여 반짝이는 물체를 관찰하기에 이상적이며, 이 기술은 쉽게 측정할 수 있는 그림자를 만들어 높이 변화를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
영역 조명, 스포트라이트, 바 라이트는 방향성 조명을 제공하는 일반적인 광원입니다. 영역 조명과 스포트라이트는 집중된 영역에 고르게 조명을 제공하며, 시야 센서의 광축과 무관하게 기존 점검 내에 장착할 수 있습니다. 사용자는 조명 기구를 추가하거나 검사된 부품을 재정렬하지 않고도 빛의 방향이나 거리를 조절하여 광학 대비를 향상시킬 수 있습니다.
한편, 선형 배열 조명이라고도 불리는 바 라이트는 먼지, 안개, 때를 뚫고 넓은 지역을 밝히는 고강도 조명을 제공합니다. 바 라이트는 깨끗하고 밝으며 고르게 밝은 조명을 제공하여 장거리에서 더 큰 물체를 신뢰성 있게 정확하게 검사하는 데 필요한 광학 대비를 만듭니다.
4. 저각도 링 조명
암시야 조명의 한 형태인 저각 링 라이트는 LED가 링 안에 장착되어 카메라의 시야 방향에 거의 수직인 부분을 향합니다. 저각도 링 라이트는 그림자와 밝은 점을 만들어 깊이와 표면 질감의 변화를 감지합니다. 저각도 링 조명은 표면 결함, 에칭, 엠보싱 자국 검사에 이상적입니다.
5. 동축 조명
밝은 장 조명의 한 형태인 동축 조명은 빔 스플리터를 사용해 카메라의 광축을 따라 빛을 집중시키며, 반사면을 눈부심 없이 밝게 만드는 직사광과 확산광을 제공합니다. 카메라는 위에서 동축 조명을 통해 아래 목표 부분을 내려다봅니다.
이 기술은 그림자를 제거하거나 반짝이는 물체를 검사하거나 표면 질감 차이를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 동축광과 저각도 빛은 서로 반대되는 이미지를 만들어내며, 그 특징들은 어둡고 밝게 보입니다.
빛의 적절한 파장 선택
적절한 조명 기법을 선택하는 것 외에도, 다양한 파장의 빛을 사용하여 추가 대비를 만들거나, 관심 있는 특징을 끌어내거나, 중요하지 않은 특징의 가시성을 줄일 수 있습니다.
빛의 색깔
다양한 빛의 색을 사용하여 추가적인 대비를 만들어 특정 특징을 흐리게 하거나 끌어낼 수 있습니다. 일반적으로 광원이 부품과 비슷한 색을 하면 부품이 더 밝아 보입니다. 예를 들어, 빨간 반지등으로 밝혀진 빨간색 부분은 이미지에서 밝게 보입니다.
반대로, 광원 색상이 부품의 색상과 다르면 부품은 더 어둡게 보입니다. 예를 들어, 같은 빨간 부분이 초록색 빛에 비추면 빨간 부분이 어둡게 보입니다.
자외선(UV) 빛
자외선(UV)빛은 배경과 대비가 거의 없는 경우, 예를 들어 부품에 투명 접착제 구슬처럼 흥미로운 특징을 끌어내는 데 사용될 수 있습니다. UV 빛을 접착제에 비추면 빛나는 효과(형광)가 나서 접착제가 배경에서 뚜렷하게 돋보일 수 있습니다. 이로 인해 시각 시스템이 접착제가 누락되었거나 잘못 적용되었을 때 신뢰성 있게 식별할 수 있습니다.
적외선(IR) 빛
적외선(IR) 빛은 특정 물체의 대비를 줄여 무의미한 특징을 가릴 수 있습니다. 예를 들어, 가시광선 스펙트럼에서 어둡게 보이는 일부 잉크 유형은 많은 양의 적외선을 반사합니다. 이 경우 잉크가 회색 이미지에서 사라질 수 있는데, 이는 특정 사소한 특징을 가리는 데 사용될 수 있습니다. IR 빛은 반사와 반사를 줄이는 데에도 사용될 수 있습니다.
1. 링 조명
링 조명은 시야 조명에서 검증된 표준으로, 일반적인 시야 점검에서 가장 자주 사용됩니다. 표준 링 라이트는 카메라나 비전 센서에 직접 장착되며, 두 부품을 하나의 부품으로 편리하게 장착할 수 있습니다. 링 라이트는 카메라 바로 앞 공간을 밝게 밝게 비추며, 특히 작은 부품을 검사하는 데 유용합니다.
2. 백라이트
백라이트에서는 보통 고전형의 고강도 빛을 제공하는 특수 백라이트가 물체 뒤에 위치해 카메라에 직접 비춥니다. 백라이트는 가장 높은 대비를 가진 조명 기법으로, 처리가 쉬운 이진 이미지를 만들어냅니다.
불투명한 물체의 경우, 역광은 부품의 어두운 그림자(실루엣)를 보여주는 이미지를 만듭니다. 그 후 실루엣이 적절한 크기와 형태인지 검사할 수 있습니다. 백라이트를 사용해 생성되는 고대비 이미지는 정밀 측정, 소형 부품 게이징, 구멍의 유무 감지, 부품 위치 및 방향 확인과 같은 고정밀 응용 분야에 이상적입니다.
반투명 물체의 경우, 결함을 찾거나 반투명도를 측정할 때 백라이트가 일반적인 기법입니다. 백라이트는 표면 색상이나 질감을 감지하는 데 적합한 기법이 아닙니다.
3. 방향성 조명
지향성 조명은 깊이 변화를 감지하고, 특정 표면 각도를 밝히며, 렌즈에서 멀어질 때 반사면의 눈부심을 방지하기 위해 그림자를 만듭니다. 방향성 조명은 밝은 영역과 암광 영역 중 하나일 수 있습니다.
밝은 필드 방향성 조명에서는 광원이 물체에 거의 수직으로 빛나도록 배치되어 물체가 밝아 보이게 만듭니다. 물체 표면의 특징들은 보이지만 대비가 높지는 않습니다. 하지만 밝은 장(bright-field)조명은 반사율이 높은 표면에서 눈부심과 핫스팟을 유발할 수 있으며, 표면 질감을 보여주지 못할 수 있습니다.
암시야 방향성 조명에서는 광원이 낮은 각도로 배치되어 빛이 카메라에서 멀리 떨어진 물체에 반사되도록 합니다. 다크 필드 조명은 전체 이미지를 더 어둡게 만들지만, 표면 결함, 돌출된 특징, 텍스처는 밝아 타겟의 나머지 부분과 구별됩니다. 암시야 조명은 눈부심을 줄여 반짝이는 물체를 관찰하기에 이상적이며, 이 기술은 쉽게 측정할 수 있는 그림자를 만들어 높이 변화를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
영역 조명, 스포트라이트, 바 라이트는 방향성 조명을 제공하는 일반적인 광원입니다. 영역 조명과 스포트라이트는 집중된 영역에 고르게 조명을 제공하며, 시야 센서의 광축과 무관하게 기존 점검 내에 장착할 수 있습니다. 사용자는 조명 기구를 추가하거나 검사된 부품을 재정렬하지 않고도 빛의 방향이나 거리를 조절하여 광학 대비를 향상시킬 수 있습니다.
한편, 선형 배열 조명이라고도 불리는 바 라이트는 먼지, 안개, 때를 뚫고 넓은 지역을 밝히는 고강도 조명을 제공합니다. 바 라이트는 깨끗하고 밝으며 고르게 밝은 조명을 제공하여 장거리에서 더 큰 물체를 신뢰성 있게 정확하게 검사하는 데 필요한 광학 대비를 만듭니다.
4. 저각도 링 조명
암시야 조명의 한 형태인 저각 링 라이트는 LED가 링 안에 장착되어 카메라의 시야 방향에 거의 수직인 부분을 향합니다. 저각도 링 라이트는 그림자와 밝은 점을 만들어 깊이와 표면 질감의 변화를 감지합니다. 저각도 링 조명은 표면 결함, 에칭, 엠보싱 자국 검사에 이상적입니다.
5. 동축 조명
밝은 장 조명의 한 형태인 동축 조명은 빔 스플리터를 사용해 카메라의 광축을 따라 빛을 집중시키며, 반사면을 눈부심 없이 밝게 만드는 직사광과 확산광을 제공합니다. 카메라는 위에서 동축 조명을 통해 아래 목표 부분을 내려다봅니다.
이 기술은 그림자를 제거하거나 반짝이는 물체를 검사하거나 표면 질감 차이를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 동축광과 저각도 빛은 서로 반대되는 이미지를 만들어내며, 그 특징들은 어둡고 밝게 보입니다.
빛의 적절한 파장 선택
적절한 조명 기법을 선택하는 것 외에도, 다양한 파장의 빛을 사용하여 추가 대비를 만들거나, 관심 있는 특징을 끌어내거나, 중요하지 않은 특징의 가시성을 줄일 수 있습니다.
빛의 색깔
다양한 빛의 색을 사용하여 추가적인 대비를 만들어 특정 특징을 흐리게 하거나 끌어낼 수 있습니다. 일반적으로 광원이 부품과 비슷한 색을 하면 부품이 더 밝아 보입니다. 예를 들어, 빨간 반지등으로 밝혀진 빨간색 부분은 이미지에서 밝게 보입니다.
반대로, 광원 색상이 부품의 색상과 다르면 부품은 더 어둡게 보입니다. 예를 들어, 같은 빨간 부분이 초록색 빛에 비추면 빨간 부분이 어둡게 보입니다.
자외선(UV) 빛
자외선(UV)빛은 배경과 대비가 거의 없는 경우, 예를 들어 부품에 투명 접착제 구슬처럼 흥미로운 특징을 끌어내는 데 사용될 수 있습니다. UV 빛을 접착제에 비추면 빛나는 효과(형광)가 나서 접착제가 배경에서 뚜렷하게 돋보일 수 있습니다. 이로 인해 시각 시스템이 접착제가 누락되었거나 잘못 적용되었을 때 신뢰성 있게 식별할 수 있습니다.
적외선(IR) 빛
적외선(IR) 빛은 특정 물체의 대비를 줄여 무의미한 특징을 가릴 수 있습니다. 예를 들어, 가시광선 스펙트럼에서 어둡게 보이는 일부 잉크 유형은 많은 양의 적외선을 반사합니다. 이 경우 잉크가 회색 이미지에서 사라질 수 있는데, 이는 특정 사소한 특징을 가리는 데 사용될 수 있습니다. IR 빛은 반사와 반사를 줄이는 데에도 사용될 수 있습니다.
