特殊照明がマシンビジョンシステムのパフォーマンスを向上させる仕組み

照明は、あらゆるマシンビジョンアプリケーションにおいて重要な要素です。業界レポートによると、マシンビジョンシステムの故障の35%から50%は照明不足が原因です。照明の重要性は、特に特殊光マシンビジョンシステムが使用される場合には、強調しすぎることはありません。これらのシステムは、高品質の画像と信頼性の高い検査に必要な鮮明さとコントラストを提供します。例えば、工場でマシンビジョンシステムが製品を検査する場合、標準照明では見逃される微細な欠陥を検出できるのは特殊光マシンビジョンシステムだけです。照明の重要性は明らかです。適切なソリューションがなければ、高度なカメラでさえ信頼できる結果を提供することはできません。特殊光マシンビジョンシステムは、マシンビジョンプロセスの正確性と一貫性を保証します。

主要なポイント（要点）

• 特殊照明により大幅に改善 マシンビジョン 画像の鮮明さ、コントラスト、欠陥検出精度を向上させます。
• 適切な照明の種類と技術を使用すると、まぶしさ、影、反射が軽減され、 検査 より信頼性が高くなります。
• 照明の選択は、物体の材質、表面の特徴、カメラの感度、検査環境によって異なります。
• 完全な実装の前に照明設定をテストおよび調整することで、検査結果が向上し、エラーが減少します。
• 適切な照明は、誤検知を減らし、検査を高速化し、労働力を削減することで、検査コストを削減します。

マシンビジョンにおける照明

画像のクオリティ

マシンビジョン照明 鮮明で詳細な画像を撮影するには、照明が重要な役割を果たします。照明の質は、カメラが微細なディテール、シャープなエッジ、そして微妙な質感の違いを捉える能力に直接影響します。画像取得システムが適切な照明を使用することで、コントラストが最大限に高まり、ノイズが低減されます。これにより、鮮明で高解像度の画像を取得できます。照明が不十分または不安定な場合、影、グレア、または明るさのムラが発生し、マシンビジョンシステムが重要な特徴を識別することが困難になります。露出オーバーはピクセルを飽和させて細部を隠しますが、露出アンダーは暗闇の中で特徴を隠します。LEDパネルなどの制御された均一な照明は、ちらつきを最小限に抑え、均一な照明を確保します。これにより、取得プロセスの信頼性が向上し、正確な分析が可能になります。

ヒント: 均一な照明は、画像取得システムが明るいスポットや暗い領域を回避するのに役立ちます。明るいスポットや暗い領域は、画像補正を複雑にし、欠陥の検出を低下させる可能性があります。

以下の表は、マシン ビジョン照明の主な役割をまとめたものです。

精度と信頼性

正確な検査は、マシンビジョン照明の一貫性と品質にかかっています。均一な照明は、測定誤差の主な原因となる影やグレアを低減します。高品質のLED光学系は均一な光分布を提供し、マシンビジョンシステムは正確で再現性の高い結果を提供します。リングライトやドームライトなどの技術は光を均一に拡散するため、反射面や凹凸のある表面のエッジや特徴の検出が容易になります。アダプティブ照明システムは環境の変化に適応し、画像取得と分析に最適な条件を維持します。

• 均一な照明により検査の再現性が確保されます。
• 一貫した照明により、欠陥検出率が向上し、誤検出が減少します。
• 安定した照明は、さまざまな生産工程にわたって信頼性の高い取得をサポートします。

マシンビジョン照明は、画像品質を向上させるだけでなく、あらゆる取得の精度と信頼性を確保します。これにより、自動検査や品質管理タスクのパフォーマンスが向上します。

特殊光マシンビジョンシステムの利点

コントラスト強調

コントラストの強化は、 特殊光マシンビジョンシステム適切な波長と照明形状を選択することで、エンジニアは背景から特徴を際立たせることができます。材料は波長によって反射・吸収の仕方が異なります。例えば、緑色の光を使用すれば赤色の反射を抑え、青色や紫外線の光を使用すれば表面散乱が促進され、浅い表面の特徴を浮かび上がらせます。このアプローチにより、背景に溶け込んでしまうエッジ、テクスチャ、欠陥などをシステムで強調表示できます。

• 材料は特定の波長を反射および吸収し、選択的なコントラストを可能にします。
• カラーホイール上の反対色は、特徴と背景のコントラストを最大化します。
• 近赤外線照明は、色だけでなく質感や構成も強調します。
• 青や紫外線などの波長が短いほど、微細な表面の細部の視認性が向上します。
• 光学フィルターと照明角度により、コントラストがさらに向上し、グレアが軽減されます。

カメラの感度に合わせて調整されたカラーLED照明を使用することで、PCBパッドや回路トレースといった特定の特徴をより鮮明に見ることができます。例えば、赤色LEDはパッドを、緑色LEDはトレースを強調することで、検査の信頼性を向上させます。

以下の表は、さまざまな照明技術がマシン ビジョン アプリケーションのコントラストと機能の差別化にどのように影響するかを示しています。

照明を最適化することで、欠陥検出率が最大30%向上し、自動検査の精度と信頼性が向上します。また、高コントラスト画像は、マシンビジョンで使用されるAIモデルの性能も向上させます。

グレアの軽減

マシンビジョンにおいて、特に反射性や光沢性のある材料の検査では、グレアがしばしば課題となります。特殊照明マシンビジョンシステムは、高度な技術を用いてグレアを最小限に抑え、鮮明な画像を実現します。ドーム照明や同軸照明などの拡散照明は、均一で多方向の光を提供し、曲面や光沢のある表面における反射による混乱を軽減します。偏光フィルターは反射光のグレアを除去できますが、全体的な光量が低下する可能性があります。

光源とカメラの角度を調整することも効果的です。光を軸から大きくずらすことで、特に平面上でのグレアを完全に除去できます。この幾何学的なアプローチは慎重な設定が必要ですが、優れた結果が得られます。

注：電子機器製造において、拡散ドーム照明と偏光フィルターの使用により、グレアが低減され、欠陥検出精度が99.7%に向上しました。これにより、顧客への欠陥漏れが94%削減され、品質クレームも85%減少しました。

特徴の検出

微細な特徴やコントラストの低い特徴を検出するには、特殊な照明技術が必要です。オフアクシス照明と同軸照明は、反射を抑制し、表面のディテールを強調するのに役立ちます。バックライトは鮮明なシルエットを作り出し、穴や埋め込まれた粒子を見つけやすくします。拡散照明は強い反射を最小限に抑え、暗視野照明は浅い角度で光を照射することで、微細な傷やテクスチャを際立たせます。

• 拡散照明により、光沢のある表面の欠陥の視認性が向上します。
• 同軸照明は表面を均一に照らし、表面の凹凸の検出に役立ちます。
• 暗視野照明により、小さな傷や質感が強調表示されます。
• バックライトを使用すると、透過光によって穴や埋め込まれた粒子が明らかになります。
• 偏光照明は光沢のある素材や透明な素材のコントラストを向上させます。

特殊照明 測光ベースの画像化システムと組み合わせることで、標準的な設定では見逃されがちな特徴を検出できます。画像化測光計は、細い傷や表面の微妙な変化といった微細なディテールを捉えます。これらのシステムは、人間の目で知覚される光の強度を測定することで、人間や標準的なカメラでは見逃されがちな欠陥の視認性を向上させます。

実際の使用事例は、これらの手法の影響を実証しています。

• レンガ製造においては、カスタム照明設定により欠陥検出精度が 98.7% 向上し、保証請求が 76% 減少し、年間 2.4 万ドルの節約につながりました。
• アルミニウムの押し出し加工では、特殊な照明によって欠陥のコントラストが強化され、AI ベースのシステムが人間の検査官よりも優れた検査結果を示し、不良品の出荷を防ぐことができました。
• 石膏ボードの製造においては、特殊な照明を使用したマシン ビジョン システムにより、最大 700 フィート/分の検査速度が達成され、100% の表面カバレッジが実現され、XNUMX/XNUMX インチほどの小さな欠陥も検出されます。

特殊光マシンビジョンシステムソリューションは、検査速度、精度、そしてコスト削減において目に見える改善をもたらします。これらの利点により、ファクトリーオートメーションや品質管理における最新のマシンビジョンアプリケーションには不可欠なものとなっています。

マシンビジョン照明の種類

LEDと蛍光灯

LED照明が現代を席巻 マシンビジョン照明 LEDは、エネルギー効率、長寿命、そして安定した出力に優れています。LEDはエネルギーの約90%を光に変換し、瞬時に焦点を絞った照明を提供します。そのため、高速検査、バーコード読み取り、そして色彩が重要な作業に最適です。また、LEDは白、赤、緑など、幅広い色を再現できるため、様々な素材のコントラストを高め、グレアを軽減します。

かつてマシンビジョン照明で広く使われていた蛍光灯は、現在ではその使用頻度が低下しています。蛍光灯は広く均一な光を照射しますが、寿命が短く、時間の経過とともにちらつくことがあります。古いシステムや初期コストが懸念されるシステムでは、今でも蛍光灯が使用されることがありますが、メンテナンスの手間が少なく、演色性も優れているため、LEDが蛍光灯に大きく取って代わりました。

ヒント: 一貫した高品質の照明を必要とするアプリケーションでは、信頼性と総所有コストの両方において LED が蛍光灯より優れています。

石英ハロゲンとキセノン

石英ハロゲン照明は、強力な連続光を提供します。微細な表面欠陥を視認する必要がある詳細な検査に適しています。しかし、かなりの熱を発生するため、繊細な環境に影響を与える可能性があります。キセノン照明は、動きを止めるストロボ効果を必要とする高速検査に優れています。明るいパルス出力により、高速で移動する製品の鮮明な画像を撮影できます。ただし、キセノン照明は消費電力が多く、連続照明には適していません。

メタルハライド

メタルハライド照明は非常に明るい出力を持ち、特殊な波長を発します。高輝度の光を必要とする特殊な検査作業に適しています。しかし、セットアップが複雑であるため、今日のマシンビジョン照明ではあまり一般的ではありません。メタルハライドは、キセノン照明やLED照明などの代替照明の方が優れた性能を発揮する超高速タスクには適していません。

ライティングテクニック

マシンビジョン照明は、検査の課題を解決するためにいくつかの照明技術を使用します。

• ドームライト 均一で影のない照明を作り出します。光沢のある表面や曲面に最適です。
• 同軸ライト 軸上照明を提供し、平らで反射する物体のグレアを軽減します。
• リングライト 指向性光を投射することでコントラストを高め、表面の欠陥を検出するのに役立ちます。
• バーライト エッジやラインに沿って方向性のある照明を当て、テクスチャを強調します。
• パターンプロジェクター 3D 形状分析および表面プロファイリングのために構造化光を投影します。

拡散照明と指向性照明を組み合わせることで、多くの場合、最良の結果が得られます。選択は、検査対象の材質と欠陥の種類によって異なります。マシンビジョン照明システムは、これらの技術を活用することで、多様な産業環境において信頼性の高い高品質な画像を実現します。

マシンビジョンアプリケーションに適した照明の選択

キーファクタ

正しい選択 マシンビジョン用照明 いくつかの重要な要素を慎重に検討する必要があります。それぞれのオブジェクトと環境には独自の課題があります。以下のポイントは、エンジニアとインテグレーターが効果的な選択を行うための指針となります。

• オブジェクトの材質と表面仕上げ光沢のある反射面には、赤色光または赤外線光が効果的です。これにより、グレアが軽減され、コントラストが向上します。暗い色や細かい特徴を持つ物体の場合は、細部の視認性を向上させるために青色光が必要になることがよくあります。透明または半透明の素材の場合は、バックライトを使用することで、鮮明なシルエットを作成できます。
• 表面の欠陥と特徴傷、へこみ、微細なひび割れは、特定の色の下でより鮮明に見えます。青色光は微細な欠陥を、赤色光は反射性の高い素材に効果的です。紫外線光は蛍光マークや目に見えない汚れを検出します。
• カメラセンサーの感度カメラの特定の波長に対する感度は、照明の選択に影響します。赤外線カメラは赤外線照明と組み合わせるのが最適で、カラーカメラは白色照明またはRGB照明を使用できます。
• 検査環境周囲光が強いとノイズが発生し、画質が低下する可能性があります。より明るい専用ライト、光学フィルター、または筐体を使用することで、不要な光を抑えることができます。埃、温度、湿度も照明の性能に影響を与えるため、保護筐体や耐久性の高いライトが必要になることがよくあります。
• 物理的制約スペースの制限により、照明の配置が制限される場合があります。例えば、バックライトは被写体の後ろにスペースが必要ですが、リングライトはカメラに直接取り付けることができます。
• 照明の幾何学とパターンサンプル、照明、カメラの空間的な関係、そして投影された光の形状によって、画像における特徴の見え方が決まります。明視野照明はほとんどの表面で有効ですが、暗視野照明は間接照明によって表面の欠陥を際立たせます。
• 業界の要件業界によってニーズは異なります。医薬品業界では包装検査のための精密な照明が求められ、物流業界ではバーコード読み取りや包装検査の速度を向上させる照明が重視されています。

ヒント：赤と青など、異なる色の光を組み合わせることで、複雑な被写体のコントラストとディテールを強調できます。最適な結果を得るには、光源のスペクトル出力とカメラの感度を常に一致させてください。

選択手順

体系的なアプローチにより、あらゆるマシンビジョンアプリケーションに最適な照明ソリューションを実現できます。以下の手順がプロセスをガイドします。

1. 検査目標を定義する
   検出すべき特徴や欠陥を特定します。サンプル部品を使用して画像データベースを構築し、基本的な設備でアプリケーションのプロトタイプを作成し、評価します。
2. オブジェクトのプロパティを分析する
   物体の材質、色、形状、表面仕上げを検証し、コントラストを最大化し、反射を最小限に抑える照明の色と形状を決定します。
3. 検査環境の評価
   周囲の光源、温度、埃、湿度を評価します。筐体、フィルター、高出力ストロボなどを使用して、環境の影響を制御します。
4. 照明の種類とテクニックを選択する
   オブジェクトと環境の分析に基づいて、適切な照明の種類 (LED、蛍光灯、石英ハロゲンなど) と技術 (リング、バー、ドーム、バックライト、パターン プロジェクター) を選択します。
5. プロトタイプとテスト
   照明を設定し、テスト画像を撮影します。画像解析ソフトウェアを使用して、コントラスト、グレア、特徴の視認性を評価します。必要に応じて、照明の角度、強度、色を調整します。
6. 統合の最適化
   照明が物理的な制約に適合し、他の自動化技術と統合されていることを確認してください。多機能照明ユニットは、変化する検査タスクに柔軟に対応します。
7. ベンダーや利害関係者と協議する
   照明メーカーと連携し、メンテナンス、品質管理、そしてエンドユーザーをプロセスの早い段階から関与させます。彼らの意見を取り入れることで、コストのかかる再設計を回避し、スムーズな統合を実現できます。
8. メンテナンスと校正の計画
   照明および画像分析ソフトウェアのパフォーマンスを最高レベルに保つために、定期的なメンテナンスとキャリブレーションのルーチンを確立します。

注：理想的なサンプルのみでテストを行う、環境制約を無視する、以前のプロジェクトの照明ソリューションをそのままコピーするといったよくあるミスを避けてください。マシンビジョンシステムごとに固有の要件があります。

用途例

実際の例では、適切な照明の選択によってマシンビジョンのパフォーマンスがどのように向上するかが示されています。

• 自動車部品検査
  高速検査システムでは、1200フレーム/秒でカメラと同期したアダプティブ照明を採用しました。このシステムにより、検査精度と欠陥検出が向上し、信頼性の高い画像解析ソフトウェアがサポートされ、誤検査の削減にもつながりました。
• 金属加工における表面欠陥検出
  ドーム照明は、光沢のある表面や凹凸のある表面の反射と影を制御しました。この技術により表面欠陥の検出能力が向上し、画像処理アルゴリズムは95%以上の精度で欠陥を識別できるようになりました。
• 物流におけるバーコード読み取り
  高出力バーライトがスキャントンネル内のパッケージを照らし、高速かつ正確なバーコード読み取りを可能にしました。照明の最適化により、ダウンタイムが短縮され、スループットが向上しました。
• 医薬品包装検査
  バックライトにより、高コントラストのシルエットが生み出され、正確な計測と測定が可能になりました。このアプローチにより、測定精度が向上し、厳格な業界基準への準拠が確保されました。
• ディープラーニングベースの検査
  陽極酸化処理部品の検査に関する研究では、照明を最適化することで欠陥検出精度が82.86%から95.71%に向上しました。照明の改善により、画像解析ソフトウェアのトレーニングデータが向上し、誤検知が低減し、堅牢なマシンビジョンアプリケーションがサポートされました。

均一かつ制御された照明は、誤不良とメンテナンスコストを削減します。新しい照明システムはメンテナンスの手間が少なく、作業員はより価値の高い作業に集中できます。明るい照明下での検査から得られるデータ収集を強化することで、プロセス改善を支援し、運用コストを削減します。

照明の選択は、マシンビジョンと自動化技術の統合に直接影響を及ぼします。多機能照明ユニットと、ストロボ照明やマルチスペクトル照明といった高度な制御技術は、ロボットアームや高速生産ラインとのシームレスな統合を可能にします。適切な照明は、画像解析ソフトウェアと画像処理アルゴリズムが、過酷な環境下でも信頼性の高い結果を提供することを保証します。

特殊照明は、欠陥検出率の向上と誤検出率の低減により、マシンビジョンシステムのパフォーマンスを直接的に向上させます。例えば、JIDOKAのソリューションは、検査スループットを33%向上させ、誤検出率を最大40%低減します。ユーザーは、導入前に検査環境を分析し、周囲光を管理し、照明の種類をテストする必要があります。マシンビジョンが進化するにつれ、カスタマイズされた照明と高度なセンサーが、さらなる精度と効率の向上をもたらすでしょう。

最良の結果を得るには、システム設計の早い段階で照明を優先し、各アプリケーションのニーズに合わせてソリューションを調整します。

よくあるご質問

マシンビジョンにおける特殊照明とは何ですか?

特殊照明とは、照明を改善するために設計されたカスタマイズされた光源と技術を指します。 画質これらのソリューションは、カメラが鮮明でコントラストの高い画像を撮影し、正確な検査と分析を行うのに役立ちます。

マシンビジョンシステムでは照明の選択がなぜ重要なのでしょうか?

照明の選択は、画像の鮮明さ、コントラスト、そして欠陥の視認性に影響します。適切な照明は、システムが小さな欠陥を検出し、エラーを減らすのに役立ちます。照明が不十分だと、欠陥の見逃しや誤検出につながる可能性があります。

グレア低減により検査精度はどのように向上するのでしょうか?

グレア低減機能は、光沢のある表面からの不要な反射を除去します。これにより、カメラは本来の特徴や欠陥を捉えることができます。一貫したグレア制御により、より信頼性の高い検査結果が得られます。

特殊照明から最も恩恵を受ける業界はどれでしょうか?

電子機器、自動車、医薬品、包装などの業界では、特殊な照明が使用されています。これらの分野では、品質管理と自動化のために、精密な検査と高品質の画像撮影が求められます。

特殊な照明により検査コストを削減できますか?

はい。特殊な照明により、欠陥検出率が向上し、誤不良品が減少します。この改善により、人件費が削減され、廃棄物が最小限に抑えられ、メーカーにとって大きなコスト削減につながります。

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