マシンビジョンアプリケーションにおける同軸光の理解

マシンビジョンにおける同軸照明は、半透明ミラーまたはビームスプリッターを用いて同軸光を対象物に照射することで、均一で影のない照明を実現します。このアプローチは自動検査システムにおいて、特に反射性または曲面性材料の表面欠陥検出において重要な役割を果たします。同軸照明は、表面のグレア、照明の不均一性、平面または凹面の検査における課題といった問題を解決します。市場のシステムの約18.3%は同軸照明を採用しており、微細な欠陥の視認性を向上させることで検査品質を向上させます。同軸光マシンビジョンシステムは、要求の厳しい検査環境においても信頼性の高い結果を保証します。

主要なポイント（要点）

• 同軸照明 光とカメラを同じ軸に沿って導き、平らな反射面に均一で影のない照明を作り出します。
• この照明方法により、グレアや影が軽減され、傷や汚れなどの小さな表面欠陥を検出しやすくなります。
• 適切な光の波長を選択し、システムを適切に調整すると、画像の鮮明度と欠陥検出の精度が向上します。
• 同軸照明は、平らで光沢のある物体を検査するのに最適ですが、曲面や凹凸のある表面の場合は他の照明と組み合わせる必要がある場合があります。
• 定期的な校正とメンテナンス システムの信頼性を維持し、長期にわたって一貫した高品質の検査結果を保証します。

同軸光とは何ですか？

原則

同軸照明は、光源とカメラを同じ光軸上に配置することで機能します。このシステムでは、半透明の鏡またはビームスプリッターを用いて、光源からの光を物体に直接照射します。カメラは同じ鏡を通して物体を撮影し、上方から画像を撮影します。この配置により、光が物体に垂直に当たるため、表面全体に均一な照明が得られます。

同軸照明は、グレアのない均一な表面照明を提供します。この方法は入射角と反射角を制御するため、反射しやすい物体や微細な特徴を持つ物体の検査に最適です。 同軸光マシンビジョンシステム 拡散光LEDまたはファイバー光源をビームスプリッターに照射します。ビームスプリッターは光の一部を部品に反射し、カメラは同じ光路を通して部品を観察します。この配置により、グレアを最小限に抑えた非常に均一な表面照明が得られ、これは正確なマシンビジョン検査に不可欠です。

同軸照明で使用される光の波長も、画像処理の結果に影響を与えます。赤色や赤外線などの長波長は、青色などの短波長よりも材料の奥深くまで浸透します。例えば、赤外線は、実装されたPCBや電球のフィラメントなど、半透明の物体の内部構造を明らかにすることができます。波長の選択は、画像のコントラスト、細部の視認性、欠陥検出に影響を与えます。材料の組成や色も、異なる波長がコントラストや透過性に与える影響に影響します。同軸照明マシンビジョンシステムで適切な波長を選択することで、画像の鮮明度が向上し、欠陥検出能力が向上します。

主なコンポーネント

同軸照明システムには、いくつかの重要な部品が含まれています。

• 光源ほとんどのシステムでは、拡散LEDまたは光ファイバーライトが使用されています。光源の選択は、照明の品質と強度に影響します。
• ビームスプリッターまたは半透明ミラー: このコンポーネントは光をオブジェクトに向け、カメラが同じ光路を通してオブジェクトを観察できるようにします。
• カメラカメラはビームスプリッターを通して画像を撮影します。均一な照明を実現するためには、カメラと光源の位置合わせが重要です。
• ハウジングおよび取り付けハードウェアこれらの部品はコンポーネントを所定の位置に保持し、ほこりや振動から保護します。

同軸照明システムには、反射を制御し画質を向上させるためのフィルターや偏光板が組み込まれることがよくあります。光源の波長をカメラセンサーの感度に合わせることで、性能をさらに向上させることができます。例えば、CMOSカメラは赤外線によく反応するため、IR同軸照明は低照度下や高速検査に適しています。同軸リングライトに偏光板を使用するとグレアを軽減できますが、光量が低下する可能性があります。波長の選択と照明の形状のバランスをとることで、マシンビジョンアプリケーションにおける画質を最適化できます。

ヒント：同軸照明の波長を選択する際は、必ず対象物の材質と色を考慮してください。この選択によって、コントラストと欠陥の視認性に大きな違いが生じる可能性があります。

同軸光マシンビジョンシステムの仕組み

光路

同軸光マシンビジョンシステムは、独自の光路を用いて精密な検査を実現します。このシステムは、カメラと同じ軸に沿って光を直接投射します。光路上には半透明ミラーまたはビームスプリッターが設置されており、この部品が光源からの光を対象物に反射します。カメラは同じミラーを通して対象物を撮影するため、照明光と光軸が正確に一致します。この同軸配置により、光が対象物に垂直に当たるようになり、影やグレアが低減されます。

一般的なマシンビジョン照明システムでは、多くの場合、異なる角度から光を照射します。このようなシステムでは、特に平坦な表面や光沢のある表面では、不要な影や輝点が生じる可能性があります。一方、同軸照明は、照明光路と観察光路の両方を一直線に揃えます。この一直線により、他の照明方法では見逃してしまうような、傷や汚れなどの微細な表面のディテールを捉えることができます。ビームスプリッターの部分的な反射と透過により、照明光とカメラの光路を同一にすることができます。この設計は、反射性材料や透明材料を高い透明度で検査するために不可欠です。

光路の正確な調整は非常に重要です。技術者は同軸照明装置とビームスプリッターを正確に設置する必要があります。適切な調整は光損失を減らし、均一な照明を確保します。光路が調整されていない場合、システムは最大75%の光量損失を引き起こし、同軸照明の効果を失ってしまいます。慎重な調整とキャリブレーションは、信頼性の高い検査結果を得るために不可欠な画像品質と均一性を維持するために不可欠です。

注: 光学パスで偏光フィルターを使用すると、特に研磨面や金属面を検査する場合に、内部反射をさらに低減し、画像のコントラストを向上させることができます。

同軸光マシンビジョンシステムのセットアップには、いくつかの重要なステップがあります。各ステップにより、検査タスクに必要な均一な照明と高品質の画像がシステムから得られます。

1. 検査要件の特定
   検査が必要な欠陥の種類と表面の特徴を特定します。対象物の材質と表面を理解することで、適切な照明部品を選択することができます。

2. コンポーネントの選択
   適切な同軸照明装置と互換性のあるビームスプリッターを選択してください。強度や焦点を調整できる機能など、適切な機能を備えているか確認してください。光源が均一な強度と、用途に適した色温度を備えていることを確認してください。

3. 照明器具を取り付ける
   同軸照明装置をカメラの光路に沿って設置します。同軸照明を確実に行うには、光源がカメラと完全に一直線になっている必要があります。

4. ビームスプリッターの位置合わせ
   ビームスプリッターは、検査面に均一に光が照射されるように配置してください。均一な照明と効果的な欠陥検出には、正確な位置合わせが不可欠です。

5. 光の強さと角度を調整する
   光の強度と角度を微調整してコントラストを最適化します。調整により、システムは様々な表面上のさまざまな種類の欠陥を検出できるようになります。

6. システムの調整
   既知の欠陥を持つサンプルオブジェクトを使用してシステムを校正します。校正により、 同軸光マシンビジョンシステム 欠陥を確実に検出できます。

7. テストと最適化
   さまざまな表面や欠陥の種類でセットアップを継続的にテストします。最適なパフォーマンスを維持するために、必要に応じてさらに調整を行います。

拡散光を検査対象物の近くに設置することで、強度と均一性を維持できます。適切なレンズ焦点距離は、画質に影響を与えるケラレの発生も防ぎます。大型のドームライトは広い視野を確保できますが、サイズが大きく高価になる場合があります。

ヒント：光路や照明部品を調整した後は、必ずシステムをキャリブレーションしてください。これにより、同軸光マシンビジョンシステムは正確で信頼性の高い検査結果を継続的に提供できます。

同軸照明の利点

均一な照明

同軸照明は、対象物の表面全体に非常に均一な照明を提供します。このシステムはカメラと同じ軸に沿って光を照射するため、検査エリアのあらゆる部分に均一な明るさが確保されます。この均一性は、検査において重要な役割を果たします。 マシンビジョンアプリケーション特に平面、反射性、または半透明の材料を検査する場合に有効です。同軸照明は、他の照明方法では見逃される傷や欠陥などの表面欠陥を明らかにすることに、オペレーターはしばしば気づきます。均一な照明により画質が向上し、微細な欠陥の検出が容易になります。

一貫した同軸照明は、より正確で信頼性の高い光学測定を実現します。この一貫性は、再現性の高い結果が最も重要となる製造現場における品質管理に不可欠です。例えば、 同軸明視野照明 画像のテクスチャが向上し、表面からの直接反射光と表面下からの散乱光の比率が向上します。この改善により、3D高さ再構築精度が向上し、より正確な検査結果が得られます。

影と反射のコントロール

同軸照明は、検査中の影や反射を最小限に抑える能力に優れています。このシステムは、光源をカメラの光軸に合わせ、半透明のミラーを用いて均一な直射光を提供します。このアプローチにより、照明のムラがなくなり、画像の鮮明さとコントラストを阻害する影やグレアが軽減されます。

• 同軸照明により、反射率の高い表面や鏡面であっても、表面の欠陥や細部を正確に検出できます。
• 影や反射を減らすことで視覚的なノイズが減り、検査の精度が向上し、徹底したマシンビジョン分析が可能になります。
• 同軸照明は高品質の画像を生成することで欠陥検出アルゴリズムをサポートし、自動検査システムにおける誤検出率を低下させます。

電子機器や自動車などの業界のメーカーは、迅速で信頼性の高い検査のために同軸照明を活用しています。ある自動車部品メーカーは、同軸照明への切り替え後、表面欠陥の見落としが25%減少したと報告しています。この改善は、品質管理と一貫した検査結果における同軸照明の価値を浮き彫りにしています。

ヒント: 同軸照明を拡散ドーム照明などの他の方法と組み合わせると、均一性とコントラストのバランスが取れ、低い誤報を維持しながら欠陥の視認性をさらに高めることができます。

マシンビジョンのアプリケーション

理想的な使用例

同軸照明は、次のような強力なソリューションを提供します。 目視検査作業 高精度が求められる検査に最適です。この方法は、平坦な材料、光沢のある材料、または反射性の高い材料の表面検査に最適です。エンジニアは、他の照明システムでは隠れてしまうような表面欠陥を明らかにする必要がある場合に、同軸照明を選択することがよくあります。例えば、研磨された金属、半導体ウェハ、ディスプレイガラスの傷、微小な亀裂、または汚染の検出に優れています。このシステムは、カメラ軸に沿って垂直に光を照射することで、グレアを有用な情報に変換し、通常は見えない欠陥を際立たせます。

鏡面状または高度に研磨された表面の欠陥検出が重要な用途において、同軸照明はリング照明やドーム照明よりも優れた性能を発揮します。グレアをコントラストに変換し、サブミクロンの傷やフローラインもホットスポットを生じさせることなく可視化します。このアプローチにより、厳しい環境下でも信頼性の高い品質管理を実現します。

業界の例

多くの業界では、自動検査と品質保証のために同軸照明が活用されています。電子機器製造業界では、PCB検査に同軸照明システムを採用しており、部品の有無の確認、ピンの向きの確認、反射性銅パッドの検査などに使用されています。この照明方法は、ラベルやバーコードの読み取り、光学式文字照合にも対応しています。産業現場では、同軸照明は光沢のある金属の微細な亀裂を際立たせ、困難な表面の微妙な特徴を明らかにするのに役立っています。

• 電子機器製造: PCB 検査、コンポーネント検証、ピン品質チェック。
• 半導体産業: ウェーハ検査および汚染検出。
• 自動車：研磨された金属部品の表面の傷や欠陥の検査。
• 印刷とパッケージング: 印刷とシルクスクリーンの均一性と鮮明さを検査します。
• プラスチック：鏡面仕上げプラスチック部品の外観検査。

同軸照明は、特に次のような場合に、目視検査用の高コントラスト画像を可能にします。 表面検査 微細な欠陥の検出が求められます。銅のコントラストを強調するために赤色光を使用するなど、照明の形状と波長を調整することで、画質がさらに向上します。同軸照明はほとんどの平面および反射面に対応しますが、エンジニアは凹面の形状に対して他の手法を選択することもできます。この柔軟性により、検査システムは一貫した結果を提供し、高い製品品質を維持できます。

同軸照明と他のシステムの比較

パフォーマンス

同軸照明は、安定した均一な照明を提供できる点で際立っています。このシステムは、ビームスプリッターを用いて対象物の表面に対して垂直に光を照射します。その結果、影やグレアが低減され、反射面の欠陥の検出が容易になります。多くのマシンビジョンシステムは、正確で再現性の高い検査を実現するために同軸照明を採用しています。均一な照明は、小さな欠陥の視認性を向上させ、信頼性の高い品質管理をサポートします。

リングライトやインライン照明などの照明システムも、同軸照明を提供します。しかし、リングライトは円形のグレアを発生させる可能性があり、インライン照明は迷光や光量の低下を招く可能性があります。テレセントリック照明は、平行光を使用することでエッジコントラストと測定再現性を向上させます。この方法は、特に曲面や反射面のある部品の場合、同軸照明よりも精度が高いことがよくあります。ただし、テレセントリックシステムはサイズが大きく、高価で、アライメントの影響を受けやすいという欠点があります。

注意: 同軸照明は、ほとんどの平坦な反射面に対して信頼性の高いパフォーマンスを提供しますが、高精度の測定タスクにはテレセントリック照明の方が適している場合があります。

適合

同軸照明は、平面、光沢、または反射性の高い物体に最適です。曲面や凹凸のある表面では、光がすべての領域に均一に届かないため、効果が低下します。このシステムでは、対象物が照明領域よりも小さく、作動距離が短い必要があります。これらの要因により、一部の用途では柔軟性が制限されます。

偏光フィルターは平面の反射を抑えるのに役立ちますが、曲面の物体にはそれほど効果がありません。光源を軸外に移動するなど、照明の形状を調整することで、同軸照明だけでは制御できない反射を抑制できます。同軸照明とその他の照明のどちらを選ぶかは、物体の形状、サイズ、表面を考慮してください。 照明システム.

ヒント: 大きな物体や凹凸のある物体の場合は、同軸照明を他の方法と組み合わせると、検査結果が改善される可能性があります。

システム実装のベストプラクティス

選択

適切な同軸照明システムを選択するには、いくつかの要素を慎重に評価する必要があります。エンジニアは以下の点に留意してください。

1. アプリケーションの種類を特定します。平面、円筒形の物体、透明な素材など、それぞれ異なる照明戦略が必要です。
2. 表面の材質と仕上げを検討してください。これらの特性は光の反射やぎらつきの発生に影響します。
3. 検出する欠陥の種類とサイズを評価します。このステップは、必要な照明の強度と均一性を決定するのに役立ちます。
4. 検査環境を評価します。物理的な空間と周囲の照明は検査パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
5. 光源のスペクトル出力をカメラセンサーの感度と一致させます。これにより検出効率が向上します。
6. サンプル、照明、カメラ間の配置を理解しましょう。適切な配置はコントラストを最適化し、不要な反射を軽減します。
7. 物体の形状に基づいて、同軸リングライトなどの適切な光の構造またはパターンを選択します。
8. フィルターを使用して、特定の波長を遮断または通過させます。フィルターは周囲光からの干渉を軽減するのに役立ちます。
9. 照明システムを簡単に取り付け、微調整できることを確認します。
10. テストと調整 完全展開前のセットアップ。このステップでは、最適なコントラストと欠陥検出を確認します。

ヒント: 検査する特定の機能と検査の要件をサポートする照明を常に選択してください。 品質管理.

インストール

適切な設置により、一貫した性能と信頼性の高い検査結果が保証されます。技術者は以下の点に留意してください。

• 同軸照明装置をカメラの光路に沿って取り付けます。
• ビームスプリッターを調整して、検査面に光が均等に当たるようにします。
• 光の強度と角度を調整して、さまざまな表面のコントラストを最適化します。
• 取り付けや光学的な調整など、イメージング システムとの互換性を確認します。
• 照明を自動検査セットアップと統合して品質管理を強化します。

適切にインストールされたシステムはエラーを削減し、長期的な安定性をサポートします。

メンテナンス

定期的なメンテナンスにより、同軸照明システムは最高のパフォーマンスを維持できます。主な手順は以下のとおりです。

1. 光源と光学部品は定期的に清掃してください。ほこりや残留物は照明品質を低下させる可能性があります。
2. ランプの寿命を監視し、寿命が尽きる前に交換してください。この手順により、安定した照明を確保できます。
3. 故障を防ぐために配線と電気接続を点検してください。
4. サンプルの欠陥を使用して、システムを定期的にテストおよび調整します。
5. 画像の品質を維持するために、必要に応じて光の強度とカメラの露出を調整します。
6. ディフューザーとフィルターを使用してコントラストを向上させ、反射を減らします。

注: 一貫したメンテナンスにより、システムの寿命が延び、厳しい環境でも信頼性の高い欠陥検出がサポートされます。

同軸照明は均一な照明と高画質を実現するため、マシンビジョンシステムにとって最適な選択肢です。エンジニアは、小さな欠陥の正確な検出と一貫した結果が求められる検査タスクにこの方式を選択します。

• 同軸照明は、品質と精度が最も重要となる反射面に最適です。
• 調整可能な強度と慎重な調整により、検査結果が向上します。
• 自動化システムは、信頼性の高い欠陥検出と安定した品質管理の恩恵を受けます。
  ベストプラクティスを適用することで長期的なパフォーマンスが保証され、高い検査基準が維持されます。

よくあるご質問

同軸照明は他の照明方法と何が違うのでしょうか?

同軸照明はカメラと同じ軸に沿って光を照射します。この配置により、 均一で影のない照明他の方法では、影やグレアが発生し、小さな欠陥が隠れてしまうことがあります。

同軸照明は曲面や凹凸のある表面を検査できますか?

同軸照明は、平面で反射しやすい表面に最適です。曲面やテクスチャのある物体では均一な照明が得られない場合があります。エンジニアは、複雑な形状の物体に対して、同軸照明を他の照明技術と組み合わせて使用することがよくあります。

波長の選択は検査結果にどのような影響を与えますか?

光源の波長によって、画像における材料の見え方が変わります。赤色光や赤外線光は表面下の特徴を明らかにし、青色光は表面の微細なディテールを強調します。適切な光源を選択することで、欠陥検出能力が向上します。

同軸照明は高速検査に適していますか?

はい。同軸照明は安定した均一な照明を提供します。この安定性は、高速カメラや高速で移動する生産ラインの稼働をサポートします。均一な照明により、信頼性の高い画像撮影と正確な検査が実現します。

同軸照明システムにはどのようなメンテナンスが必要ですか?

技術者は光学部品を定期的に清掃する必要があります。必要に応じて光源を点検し、交換する必要があります。定期的なキャリブレーションにより、システムの画質と欠陥検出精度が維持されます。

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