机器视觉相机现在可以在越来越多的制造系统中找到 – 过程控制、产品分拣或缺陷检测。然而,照明在帮助这些相机获得精确、可重复的拍摄效果方面发挥的重要作用却很容易被忽视。

“照明是任何机器视觉系统的关键组成部分,”贝加莱机器视觉专家Andreas Waldl阐明道。照明决定了相机是否并如何看到目标对象。除了光束的强度、角度和波长之外,精确定时和智能控制是另外两个非常重要的因素。

然而,在现实世界中,同步性的潜在可能严重受限。"视觉传感器、照明、频闪控制器和机器控制器分别来自不同的供应商,"Waldl解释道。如果没有通用的通信协议,那么在这些设备之间交换的所有数据都必须通过数字量输入和输出进行传输。

紧密同步

这带来了各种延迟和不精确的来源。例如,当闪光灯以精确的微秒点亮时,相机打开其光圈是根本不可能的。"作为一名工程师,你所能做的只有延长频闪控制脉冲的持续时间,以确保它在相机曝光时开启,"Waldl说道。但是,这样做会大幅缩短LED的使用寿命。

工程师可以通过降低灯光强度来进行补偿,但这又需要更长时间的曝光。在高速应用中,较长时间曝光很容易导致图像模糊不清。而另一种选择则是放大传感器信号。"这样做会增加噪音,并降低拍摄图像的质量,"Waldl指出。"这真是一件左右为难的事情。"

在贝加莱的机器视觉解决方案中,相机、频闪控制器和照明都是同一系统的一部分。这具有一些决定性的优势。由于灯光控制和自动化系统是以亚微秒级精度进行同步,因此光脉冲可以非常短。这样不仅能够延长LED的寿命,同时仍然可以确保即使面对最快速移动的物体,也能拍出清晰锐利的图像。光照覆盖范围也非常均匀且高度一致。质量得以全面提升。

相机和照明元件无缝集成在机器网络中。

高强度

"极短的闪控脉冲使我们能够以高达300%的额定电流操作LED,"Waldl说道。贝加莱能够达到传统连续照明所不可能达到的强度水平。这不仅可以缩短曝光时间,降低噪音,而且还能使解决方案几乎不受外部光线的影响。

"机器位于生产车间内,那里照明条件困难,并且会在一天中发生变化,"Waldl说道,"因此,环境光是臭名昭著的问题根源。"消除这一因素可以显著提高测量质量和检测结果。机器制造商要么通过将机器封装在笨重、昂贵的机壳中,要么通过使用高强度频闪照明来实现这一目标。

贝加莱机器视觉相机内置的LED可提供极其均匀的照明。这使视觉应用能够实现拍摄效果的一致性。

均匀照明

为了确保机器视觉应用的拍摄效果一致,必须尽可能均匀地照亮物体。这可以通过智能设计的光源来实现。贝加莱解决方案中的每个LED都有一个专用镜头,以确保光线均匀照射。这些光源由贝加莱进行工厂校准,因此无需在现场或连续生产中进行手动校准。温度波动和时间推移会影响LED产生的光强 - 但是,贝加莱的智能照明灯会自动补偿这些影响。

灵活应用

"机器视觉解决方案可以很好地完成一件特定的事情还不够,"Waldl强调说。在工业4.0和工业物联网时代,产线即时换型正日益成为现实 - 视觉解决方案必须能够适应这种情况。贝加莱完全集成的解决方案可以轻松适应:所有参数均可存储在配方中,并可根据需要进行调用。

用户可以随时调整灯光的颜色、闪控脉冲的持续时间或焦距、相机的曝光时间或灯条的角度 - 只需更改一些软件设置即可。借助相同的照明组件,他们可以通过使用不同的参数实现明场和暗场照明。

贝加莱照明产品中的每种灯都支持多达四种不同颜色。专门开发的镜头可确保光照均匀一致。

颜色的意义

"许多机器制造商低估了使用不同闪光灯颜色的潜力,"Waldl声称道。例如,颜色的选择可以突显或隐藏具体的产品特性或色标。这就是为什么贝加莱为其每种照明产品 - 甚至是相机集成的LED - 都提供多达四种不同的颜色,包括红外线和紫外线。

借助不同的LED颜色,可以在不同的光照条件下拍摄出多张产品照片,以捕捉各种特性。而且,只需要使用一台相机,就可以按照如此快的顺序进行拍摄。

配置取代编程

"顺便说一句,"Waldl补充道,"设置机器视觉系统不再需要进行任何传统意义上的编程。"贝加莱已经开发出现成的软件组件,因而用户仅仅通过拖放就能设置他们的应用程序。机器视觉软件组件可以简单地链接到实现诸如运动控制、用户管理、配方管理和报警系统之类的其它组件。由于它们是机器网络的一部分,因此可以实时进行全面诊断。贝加莱已经大幅降低了创建机器视觉应用程序所涉及的开发费用。

作者: Stefan Hensel,企业传播编辑,贝加莱

“照明是任何机器视觉系统的关键组成部分。”
Andreas Waldl,产品经理 - 集成机器视觉,贝加莱

贝加莱照明产品

贝加莱照明产品包括柔性灯条、灯环和背光。相机最多可配备64个集成LED。每个灯都有一个集成的频闪控制器,每次最多可以有四种不同的LED颜色。选择范围从白色和各种可见颜色到红外线和紫外线。这样就可以为任何应用实现恰当的对比度、颜色、照度和强度。

贝加莱的柔性灯条具有-40°至90°的电子角度调节功能。灯条也可以按四个、六个或八个一组,作为预组装的环形灯使用。它们可以通过M12混合连接器集成到机器网络中,该连接器还提供必要的24 VDC电源,因此每个贝加莱照明系统只需要一根电缆即可。第二种混合连接可以对额外的照明灯或相机进行菊花链布线。

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