La lumière dans la vision industrielle
Comment choisir le bon éclairage
L'éclairage d'un système de vision est souvent négligé lors de la phase de conception. Il joue pourtant un rôle crucial pour la qualité de l'image et l'efficacité du système. Sans une source lumineuse adaptée, des reflets ainsi que des zones sous-exposées ou surexposées peuvent apparaître. Découvrez quelle source lumineuse convient le mieux à votre système et les critères à prendre en compte lors de votre choix.
Dernière mise à jour : 09/05/2023
Temps de lecture : environ 14 Minutes
Techniques d'éclairage pour la vision industrielle
Les différentes techniques d'éclairage permettent d'obtenir des représentations visuelles distinctes d'un objet, en mettant en valeur différentes caractéristiques et particularités de sa surface. Par conséquent, ces différentes techniques d'éclairage peuvent être utilisées pour mener à bien diverses tâches d'inspection.
Éclairage des phares
La caméra et la source lumineuse sont situées du même côté par rapport à l'objet observé, de sorte que la lumière soit réfléchie par la surface de l'objet. Cette technique est particulièrement adaptée aux surfaces mates et peu réfléchissantes. Pour les surfaces très réfléchissantes, on utilise des films diffuseurs supplémentaires ou des types d'éclairage diffusant spécialement conçus.
Éclairage par lumière transmise
L'objet est placé entre la caméra et la source lumineuse, cette dernière étant située à l'opposé de la caméra. La lumière traverse l'objet, ce qui a pour effet de bloquer partiellement ou totalement le flux lumineux entrant dans la caméra. De ce fait, seul le contour est visible — par exemple, pour déterminer avec précision les dimensions, les contours de l'objet, les creux ou les niveaux de remplissage dans le cadre de tâches d'inspection et de mesure.
Eclairage Darkfield
La lumière est dirigée vers l'objet selon un angle faible, de sorte que seules les zones situées à un angle précis par rapport à la caméra réfléchissent la lumière. Ainsi, la majeure partie de l'image reste sombre, tandis que les bords, les rayures, les gravures et autres défauts de surface deviennent clairement visibles grâce à des reflets lumineux. Cette technique augmente considérablement le contraste et la visibilité des défauts.
Types d'éclairage en vision industrielle
Le choix du bon éclairage est décisif pour l’efficacité d’une tâche d’inspection : des lumières différentes sont utilisées pour détecter les fissures et pour distinguer les couleurs. Les lumières LED sont les plus couramment utilisées dans le traitement d’images industrielles. Ceux-ci sont moins chers et plus efficaces que, par exemple, les lampes halogènes ou les tubes fluorescents.
Eclairage barre
La lumière provient d'une barre allongée et éclaire l'objet de manière homogène. Elle est optimisée pour la quasi-totalité des tâches d'inspection, telles que l'inspection de pièces longues et la mise en évidence des contours d'un objet. De plus, les barres lumineuses peuvent être utilisées pour n'éclairer que certaines parties spécifiques d'un objet. Il est possible de combiner plusieurs barres lumineuses afin d'éclairer l'objet sous différents angles. Comme l'éclairage par barre peut être orienté à un angle flexible par rapport à l'objet, il peut également être utilisé dans des applications en champ sombre.
Ring Light
Une ringlightl est disposée en cercle autour de l'objectif, offrant un éclairage uniforme et pratiquement sans ombre de l'objet à tester. En raison de sa polyvalence, il s'agit d'une option d'éclairage standard dans le traitement d'images industriel. Les éclairages annulaires sont fréquemment utilisés dans les applications de surveillance d'assemblage, de contrôle qualité et d'inspection optique, car ils permettent un éclairage homogène d'une grande variété de géométries de composants. Pour mettre en évidence de manière ciblée des structures de surface, des rayures ou d’autres défauts, l’éclairage en champ sombre ou d’autres techniques d’éclairage s’avèrent souvent plus efficaces.
Back Light
Dans cette technique d'éclairage, l'objet est éclairé uniformément par l'arrière afin de mettre en valeur les contours de ses traits caractéristiques ou de le faire ressortir. Cependant, toutes les informations relatives à la texture de la surface sont perdues. Par exemple, les trous, les bulles ou les rayures peuvent être identifiés et mis en évidence. Le crétroéclairage constitue également une norme importante dans le contrôle qualité des étiquettes et des supports imprimés.
Éclairage annulaire horizontal
Avec ce type d'éclairage, contrairement à l'éclairage annulaire standard, l'objet est éclairé par le côté plutôt que directement de face. La lumière est ainsi réfléchie vers la caméra, notamment au niveau des bords. Cela permet d'obtenir des contrastes bien définis et de rendre les rayures facilement visibles. L'éclairage en champ sombre particulièrement important pour les objets transparents, tels que les vitres ou les films, car la source lumineuse latérale empêche la formation d'ombres ou de reflets.
Intensité lumineuse
La luminosité de l'éclairage est déterminante pour garantir la fiabilité de la capture d'images : un éclairage insuffisant entraîne des images bruitées ou sombres. Un éclairage trop intense peut surexposer les détails et entraîner une perte d'informations. Une luminosité optimale garantit un contraste élevé et un éclairage homogène de l'objet inspecté. Elle constitue la base de résultats de mesure stables et reproductibles dans les systèmes de vision.
Manque de lumière
Un éclairage insuffisant entraîne des images sombres et bruitées, ce qui rend difficile la détection des détails fins. Les contours et les structures deviennent flous ou disparaissent complètement. L'analyse d'image perd alors en fiabilité et le nombre d'erreurs lors de l'inspection augmente.
Trop de lumière
Un éclairage trop intense entraîne une surexposition. Cela peut entraîner la perte de détails et informations importants. Les zones claires apparaissent ternes, et les reflets peuvent encore nuire à la qualité de l'image. Le risque d'interprétation erronée s'en trouve accru.
Utilisation de la lumière dans la vision industrielle, notamment pour le contrôle qualité
En traitement d'image, il est possible de tirer parti d'un nombre encore plus grand de propriétés de la lumière. Selon la longueur d'onde et le matériau, la lumière est réfractée, absorbée, transmise ou réfléchie. Le choix de la bonne longueur d'onde — ou de la bonne couleur de lumière — joue un rôle essentiel pour obtenir des résultats d'image optimaux.
Contrastes ciblés grâce à la lumière colorée
La couleur de la lumière détermine l'aspect des surfaces, car elle influe sur le contraste. Les couleurs complémentaires paraissent plus sombres, tandis que les couleurs similaires paraissent plus claires. La lumière blanche convient à un rendu naturel des couleurs avec les caméras couleur, tandis que la lumière bleue ou rouge peut être utilisée avec les caméras monochromes pour mettre en valeur ou masquer certains détails.
Longueurs d'onde invisibles : la lumière infrarouge
La lumière est visible à l'œil nu dans la gamme comprise entre 400 nm et 700 nm, chaque longueur d'onde correspondant à une couleur perçue différente. La lumière située au-delà de ce spectre visible peut révéler des caractéristiques qui sont autrement invisibles à l'œil nu : par exemple, les marques de pression sur les fruits peuvent être particulièrement bien détectées à l'aide de la lumière infrarouge (IR), grâce à des caméras SWIR et à des techniques Éclairage SWIR.
Longueurs d'onde invisibles : la lumière UV
La lumière ultraviolette (UV), dont les longueurs d'onde sont inférieures à 400 nm, permet de révéler des détails cachés grâce à la fluorescence ou à des variations de réflectivité — tels que des éléments de sécurité, des résidus d'adhésif ou des fissures capillaires — à l'aide de caméras UV et de techniques d'éclairage. Éclairage UV ces structures peuvent être identifiées de manière efficace et fiable.
Manipulation ciblée de la lumière
Grâce à une manipulation ciblée de la lumière, il est possible de rendre visibles les structures de surface, de contrôler les reflets et d'accentuer les contrastes. Grâce à des stratégies d'éclairage adaptées, la lumière est ajustée avec précision en fonction de la tâche d'inspection, ce qui permet d'améliorer la fiabilité et la reproductibilité des processus dans le cadre de l'assurance qualité.
Éclairage diffus
L'éclairage diffus répartit la lumière de manière homogène sur l'objet inspecté, réduisant ainsi au minimum les ombres et les reflets gênants. Cela permet de mettre en évidence les détails — en particulier sur les surfaces brillantes, texturées ou irrégulières — qui sont souvent masqués par un éclairage directionnel. Parmi les applications courantes, on peut citer l'inspection de pièces en plastique, de circuits imprimés ou de surfaces métalliques. Pour obtenir cet effet, on utilise des diffuseurs, des dômes d'éclairage ou des panneaux lumineux spéciaux.
Éclairage polarisé
L'éclairage polarisé permet de réduire ou de mettre en évidence les reflets indésirables grâce à l'utilisation de filtres polarisants placés à la fois sur la source lumineuse et sur la caméra. Cela réduit considérablement les reflets sur les surfaces non métalliques telles que le verre, le plastique ou les surfaces peintes (l'effet est souvent limité sur les surfaces métalliques). Cela améliore la détection des rayures, des fissures ou d'autres défauts de surface et augmente le contraste de l'image, ce qui garantit une évaluation fiable.
Coordonner votre éclairage
L’éclairage n’est qu’une partie du système de vision. Cependant, le choix de la technologie d’éclairage est décisif pour la qualité de l’image : la qualité de la source lumineuse ne peut pas être compensée par d’autres composants. Par conséquent, lors de la mise en place de votre système de vision, vous devez traiter de manière approfondie le thème de l’éclairage.
Comment choisir son éclairage
Tout d'abord, vous déterminez les caractéristiques de l'objet que vous souhaitez mettre en valeur. De plus, diverses propriétés de l'objet en question jouent un rôle important. De quel matériau est-il fait ? Sa capacité à réfléchir ou à absorber la lumière, ainsi que les conditions d'éclairage données et la distance par rapport à l'objet, influencent le choix de l'éclairage.
Sur la base de ces facteurs, vous pouvez déterminer avec précision l’éclairage. Pour une assistance supplémentaire, notre conseiller en éclairage vous donne des recommandations de produits individuelles. Il vous guide pas à pas vers une sélection d’éclairage coordonné.
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Foire aux questions sur l'éclairage adapté
On utilise la lumière blanche lorsque l'objectif est d'obtenir un rendu des couleurs aussi naturel que possible. La lumière colorée — telle que le bleu, le rouge ou l'infrarouge — est généralement utilisée avec des caméras monochromes afin de rendre certains détails plus visibles grâce aux différences de contraste.
La lumière infrarouge permet de mettre en évidence des détails invisibles à l'œil nu. Elle est donc particulièrement adaptée aux lieux de travail où la lumière visible constituerait une source de distraction.
Selon la couleur de la lumière, certaines couleurs de l'objet testé apparaissent plus claires ou plus foncées. Par exemple, la lumière bleue fait ressortir les zones bleues et blanches, tandis que les zones rouges et vertes paraissent plus foncées.
Un éclairage provenant de plusieurs angles différents — comme avec un éclairage annulaire — masque les rayures et met en valeur d’autres caractéristiques importantes, telles que les motifs ou les couleurs, sans projeter d’ombres gênantes.
Lors de la prise de vue d'objets très réfléchissants, il convient d'utiliser des sources de lumière diffuse ou des feuilles diffusantes supplémentaires afin de réduire au minimum les reflets gênants et d'obtenir un éclairage homogène.