Guide pour une utilisation correcte d un système de vision industriel

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1 Guide pour une utilisation correcte d un système de vision industriel Comment optimiser les performances d un système de vision industriel avancées

2 Utilisation de l éclairage 1. Éclairage pour le traitement d image Sources d éclairage généralement utilisées Parmi les sources d éclairage généralement utilisées pour le traitement d images, on trouve les lampes fluorescentes, les diodes électroluminescentes (LED), les lampes halogènes et les lampes au xénon. Éclairage fluorescent Éclairage LED Éclairage halogène : Les lampes fluorescentes sont économiques et diffusent une lumière blanche similaire à la lumière naturelle du soleil. LED : : Lampe au xénon : Les diodes électroluminescentes (LED) ont connu un développement rapide ces dernières années. La diversité des couleurs et des formes des LED permet de les utiliser dans une grande variété d applications. Dans le cas du traitement d images, un inverseur s enclenche à haute fréquence (20 khz) pour éliminer les imperfections engendrées par les oscillations. Les lampes halogènes utilisent des fibres en quartz ou en plastique pour guider la lumière émise. Les lampes halogènes offrent non seulement une luminosité élevée, mais elles permettent également de régler l intensité de l éclairage et elles sont faciles à installer. Elles conviennent parfaitement aux applications utilisées dans les chaînes à haute vitesse et dans les zones délimitées. Les lampes au xénon sont généralement utilisées comme sources de lumière stroboscopiques. Capable d émettre des éclairs lumineux de forte intensité et à fréquence élevée, ce type d éclairage convient aux applications utilisées dans les chaînes à haute vitesse, mais il est incapable d assurer un éclairage continu. Données de référence pour la comparaison entre les intensités lumineuses par rapport aux différentes sources d éclairage Intensité lumineuse (Lx) 15 Flamme d un Environnement briquet LED Lampe au xénon Lampe haloïde Source d éclairage 500 à à Dans un magasin Salle de dessin À l extérieur (temps nuageux) À l extérieur (Temps ensoleillé) : Lampe annulaire, diamètre 80 mm LED : Lampe annulaire, diamètre 50 mm Lampe au xénon : Petite lampe éclair de type annulaire : Lampe sous forme de fibres, diamètre 55 mm Lampe haloïde : Lampe sous forme de fibres, diamètre 55 mm Longévité Comme on peut le constater dans le graphique ci-contre, la longévité d une source d éclairage dépend de la longévité de la lampe. Généralement, ce sont les éléments LED qui présentent la longévité la plus élevée. 100% LED rouge h 2

3 Sélection de l éclairage Il est indispensable de disposer d un éclairage stable pour capturer des images cibles avec une caméra. À l instar des lentilles, si l on sélectionne un type d éclairage inapproprié, cela peut engendrer une détérioration significative de la stabilité et de la précision de la détection. Types d éclairage courants Sélectionner un modèle en fonction de la forme de l éclairage Type Type annulaire Type droit Type plat Type point Caractéristiques Le type d'éclairage le plus fréquemment utilisé émet un point lumineux régulier de forme annulaire. Il s'agit d'un éclairage général, multifonctions. Cet éclairage linéaire et régulier convient aux zones étendues (feuilles). La longueur maximale s'élève à environ 2 m. Éclairage régulier de forme carrée ou rectangulaire, il est généralement utilisé pour l'éclairage d'arrière-plan. Dimensions maximales : environ 800 x 500 mm. Il s'agit généralement de fibres optiques qui offrent un éclairage localisé intense qui convient parfaitement à l agrandissement d images. Certains produits présentent des extrémités multiples. Source d'éclairage, LED et lampe halogène et LED LED et lampe fluorescente Illustration Principes de base pour l installation de l éclairage 1) Réflexion diffuse et réflexion spéculaire La présence ou l absence d un lustre de surface sur une cible est un facteur important dont il faut tenir compte lorsqu on installe l éclairage. Les effets du lustre peuvent être réduits ou accentués en modifiant l éclairage et l angle de la caméra. A Réduction des effets du lustre (éclairage oblique) Intensification des effets du lustre (éclairage à réflexion spéculaire) 2) Utilisation de l éclairage oblique (réflexions diffuses) L éclairage oblique, qui capture les reflets diffus, garantit une stabilité beaucoup plus élevée que l éclairage à réflexions spéculaires. Voici quelques exemples typiques de réglages qui conviennent à chaque type d éclairage. Application 1 : Rapprocher une lampe de type annulaire de la cible Étant donné que la cible est éclairée avec un angle très fermé, les reflets de la surface brillante peuvent être éliminés de manière efficace. Ce type d éclairage se révèle efficace pour différencier les couleurs similaires dans des zones qui présentent des niveaux de lustre variables. Application 2 : Éclairer une surface à partir d un angle spécifique Étant donné que l éclairage est assuré par deux surfaces uniformes opposées, il est possible d éclairer une grande surface réfléchissante de manière uniforme. Application 3 : Éclairage indirect Placez la caméra et le système d éclairage dans une boîte dont les parois intérieures sont blanches ou opaques. Utilisez une source lumineuse verticale pour appliquer sur la cible un éclairage indirect réfléchi par les parois. Ce type d éclairage est recommandé pour le traitement d image sans ombrage. Composant de réflexion spéculaire Lampe annulaire Installation d une lampe annulaire à proximité Composant de réflexion spéculaire Éclairage de surface Source lumineuse à reflets diffus Éclairage de surface Éclairage d une surface à partir d un angle spécifique Éclairage indirect 3

4 Éclairage spécial Éclairage à angle fermé Installation : Une source d éclairage LED de type annulaire montée à proximité de la cible. Effets : Étant donné que la cible est éclairée avec un angle très fermé, les seuls reflets reçus par la caméra sont ceux produits par les détails des contours tels que les défauts ou les imperfections sur la surface cible. Ce type d éclairage permet de détecter efficacement les éclats et les craquelures sur un goulot de bouteille ou d inspecter des taches, des salissures ou des marques sur une surface réfléchissante. Éclairage vertical de type coaxial Miroir unidirectionnel Plaque diffuse Installation : Un miroir unidirectionnel est utilisé pour éclairer la cible et pour bloquer toute lumière réfléchie émise par la surface. Effets : Il est possible ainsi d obtenir une lumière uniforme à réflexion spéculaire qui permet à l utilisateur d accentuer le contraste entre les surfaces réfléchissantes et les surfaces diffuses et aussi entre les surfaces horizontales et les surfaces inclinées. Ce type d éclairage permet de détecter efficacement les marques d alignement sur les circuits imprimés ou les craquelures et déchirures dans les joints en caoutchouc des capsules de bouteille. Éclairage de type dôme Installation : La source lumineuse est placée dans une structure en dôme pour créer ce que l on appelle un éclairage sans ombre. Les reflets diffus des parois intérieures du dôme éclairent la cible de toutes les directions, éliminant ainsi toutes les ombres. Si la source lumineuse est placée plus près de la cible, l élimination des ombres sera encore plus efficace. Effets : Il est possible d éclairer facilement et sans aucune ombre les cibles aux formes irrégulières présentant des surfaces brillantes, concaves ou convexes. Cette méthode permet également d inspecter le texte sur les emballages en aluminium ou de détecter les soudures défectueuses. 4

5 Utilisation efficace de l éclairage La source lumineuse présente des propriétés thermiques et l intensité lumineuse varie en fonction des changements de température. Intensité lumineuse relative (%) Dérive initiale de la LED Temps (en minutes) Intensité lumineuse relative (%) Propriétés thermiques de la LED (générales) Température ( C) Bien que leurs effets puissent varier en fonction du type de source lumineuse, il est recommandé de prendre les précautions et les mesures suivantes pour garantir des résultats optimaux. Lorsque vous utilisez un éclairage de type LED Après avoir mis le système sous tension, attendez au moins quinze minutes avant de commencer l inspection. Réglez l intensité lumineuse au minimum. Évitez de régler l éclairage à son intensité maximale pour empêcher la surchauffe de l appareil pendant l utilisation. Utilisez un éclairage stroboscopique pour réduire la durée cumulée de l émission de lumière. Installez le système d éclairage dans un lieu où les variations thermiques sont minimes et où la ventilation est suffisante. 5