L'illuminazione nella visione industriale
Come scegliere l'illuminazione giusta
L'illuminazione in un sistema di visione viene spesso trascurata durante la fase di progettazione. Eppure è fondamentale per la qualità dell'immagine e l'efficienza. Senza la giusta fonte di luce, possono verificarsi riflessi e aree sottoesposte o sovraesposte. Scopri quale fonte di luce è più adatta al tuo sistema e quali aspetti considerare al momento della scelta.
Ultimo aggiornamento: 09/05/2023
Tempo di lettura: circa 13 Minuti
Tecniche di illuminazione per la visione artificiale
Le diverse tecniche di illuminazione creano rappresentazioni visive distinte di un oggetto, mettendo in risalto diverse caratteristiche e peculiarità della superficie. Pertanto, è possibile ricorrere a diverse tecniche di illuminazione per affrontare varie attività di ispezione.
Illuminazione frontale
La telecamera e la fonte luminosa sono posizionate sullo stesso lato rispetto all'oggetto ripreso, in modo che la luce venga riflessa dalla superficie 'dell'oggetto. Questa tecnica è particolarmente indicata per superfici opache e a bassa riflettività. Per le superfici altamente riflettenti, si ricorre a pellicole diffusori aggiuntive o a tipi di illuminazione diffusa appositamente progettati.
Illuminazione a luce trasmessa
L'oggetto è posizionato tra la telecamera e la fonte di luce, che si trova sul lato opposto rispetto alla telecamera. La luce attraversa l'oggetto, che ne blocca parzialmente o completamente il passaggio verso la telecamera. Di conseguenza, è visibile solo il contorno: ad esempio, per determinare con precisione le dimensioni, i contorni dell'oggetto, le cavità o i livelli di riempimento nell'ambito di attività di ispezione e misurazione.
Dark field light
La luce viene diretta sull'oggetto con un angolo ridotto, in modo che solo le aree disposte secondo un angolo specifico rispetto alla telecamera riflettano la luce. Di conseguenza, la maggior parte dell'immagine rimane scura, mentre bordi, graffi, incisioni e altri difetti superficiali diventano chiaramente visibili grazie ai riflessi luminosi. Questa tecnica aumenta notevolmente il contrasto e la visibilità dei difetti.
Tipi di illuminazione nella visione artificiale
La scelta dell'illuminazione giusta è decisiva per l'efficacia di un'attività di ispezione: vengono utilizzate luci diverse per rilevare le crepe piuttosto che per distinguere i colori. Gli illuminatori a LED sono più comunemente utilizzati nell'elaborazione industriale delle immagini. Questi sono più economici ed efficienti, ad esempio, delle lampade alogene o dei tubi fluorescenti.
Luce a barra
La luce proviene da una barra allungata e illumina l'oggetto in modo uniforme. È ottimizzata per quasi tutte le operazioni di ispezione, come il controllo di pezzi lunghi e l'evidenziazione dei bordi degli oggetti. Inoltre, le barre luminose possono essere utilizzate per illuminare solo parti specifiche di un oggetto. È possibile combinare più barre luminose in modo che l'oggetto sia illuminato da diversi lati. Poiché l'illuminazione a barra può essere orientata con un angolo flessibile rispetto all'oggetto, può essere utilizzata anche in applicazioni in campo oscuro.
Luce anulare
Una luce ad anello è disposta in cerchio attorno all'obiettivo, fornendo un'illuminazione uniforme e praticamente priva di ombre dell'oggetto da esaminare. Grazie alla sua versatilità, rappresenta un'opzione di illuminazione standard nell'elaborazione industriale delle immagini. Le luci ad anello sono spesso utilizzate nelle applicazioni di monitoraggio dell'assemblaggio, controllo qualità e ispezioneottica, poiché consentono un'illuminazione omogenea di un'ampia varietà di geometrie dei componenti. Per evidenziare in modo mirato strutture superficiali, graffi o altri difetti, l’illuminazione in campo oscuro o altre tecniche di illuminazione risultano spesso più efficaci.
Back LightB
In questa tecnica di illuminazione, l’oggetto viene illuminato in modo uniforme da dietro per evidenziarne i contorni o per metterlo in risalto. Tuttavia, tutte le informazioni relative alla texture della superficie vanno perse. Ad esempio, è possibile individuare ed evidenziare fori, bolle o graffi. La retroilluminazione è inoltre uno standard importante nel controllo qualità delle etichette e della carta stampata.
Illuminazione ad anello orizzontale
Con questo tipo di illuminazione, a differenza dell'illuminazione ad anello standard, l'oggetto viene illuminato lateralmente anziché direttamente frontalmente. Ciò fa sì che la luce venga riflessa verso la telecamera, in particolare lungo i bordi. In questo modo si garantisce che i contrasti siano ben definiti e che i graffi siano facilmente visibili. L’illuminazione a campo oscuro è particolarmente importante nel caso di oggetti trasparenti come finestre o pellicole, poiché la fonte di luce laterale non crea ombre né riflessi.
Luminosità dell'illuminazione
La luminosità dell'illuminazione è fondamentale per garantire un'acquisizione affidabile delle immagini: una luce insufficiente comporta immagini rumorose o scure, mentre una luce eccessiva può sovraesporre i dettagli e causare la perdita di informazioni. Una luminosità ottimale garantisce un elevato contrasto e un'illuminazione uniforme dell'oggetto da ispezionare, costituendo la base per risultati di misurazione stabili e riproducibili nei sistemi di visione.
Luce insufficiente
Una luce insufficiente produce immagini scure e rumorose, rendendo difficile individuare i dettagli più sottili. I contorni e le strutture risultano sfocati o vanno completamente persi. L'analisi delle immagini diventa inaffidabile e aumentano gli errori nell'ispezione.
Troppa luce
Una luce eccessiva porta alla sovraesposizione. Ciò può causare la perdita di dettagli e informazioni importanti. Le aree luminose appaiono piatte e i riflessi possono compromettere ulteriormente la qualità dell’immagine. Aumenta il rischio di interpretazioni errate.
L'uso della luce nella visione artificiale, in particolare per il controllo qualità
Nell'elaborazione delle immagini è possibile sfruttare ulteriori proprietà della luce. A seconda della lunghezza d'onda e del materiale, la luce viene rifratta, assorbita, trasmessa o riflessa. La scelta della lunghezza d'onda corretta — ovvero del colore della luce — riveste un ruolo fondamentale per ottenere risultati ottimali nelle immagini.
Contrasti mirati tramite luce colorata
Il colore della luce determina l'aspetto delle superfici, poiché ne regola il contrasto. I colori complementari appaiono più scuri, mentre quelli simili appaiono più luminosi. La luce bianca è adatta alla riproduzione naturale dei colori con le telecamere a colori, mentre la luce blu o rossa può essere utilizzata con le telecamere monocromatiche per evidenziare o nascondere i dettagli.
Lunghezze d'onda invisibili: luce infrarossa
La luce è visibile all’occhio umano nell’intervallo compreso tra 400 nm e 700 nm, dove ogni lunghezza d’onda corrisponde a un colore percepito diverso. La luce al di fuori di questo spettro visibile può rivelare caratteristiche altrimenti invisibili all’occhio umano: ad esempio, i segni di pressione sulla frutta possono essere rilevati particolarmente bene con la luce infrarossa (IR) utilizzando telecamere SWIR e tecniche di illuminazione. Illuminazione SWIR
Lunghezze d'onda invisibili: la luce UV
La luce ultravioletta (UV), con lunghezze d'onda inferiori a 400 nm, rivela dettagli nascosti attraverso la fluorescenza o variazioni di riflettività — quali elementi di sicurezza, residui di adesivo o microfessure — utilizzando telecamere UV e tecniche di illuminazione. Illuminazione UV Tali strutture possono essere identificate in modo efficiente e affidabile.
Manipolazione mirata della luce
Attraverso una manipolazione mirata della luce, è possibile rendere visibili le strutture superficiali, controllare i riflessi ed esaltare i contrasti. Grazie a strategie di illuminazione adeguate, la luce viene adattata con precisione alle esigenze di ispezione, aumentando così l’affidabilità e la riproducibilità dei processi nel controllo qualità.
Illuminazione diffusa
L'illuminazione diffusa distribuisce la luce in modo uniforme sull'oggetto da ispezionare, riducendo così al minimo ombre e riflessi fastidiosi. Ciò rende visibili i dettagli — specialmente su superfici lucide, ruvide o irregolari — che spesso risultano nascosti con l'illuminazione direzionale. Tra le applicazioni tipiche figurano l'ispezione di componenti in plastica, circuiti stampati o superfici metalliche. Per ottenere questo effetto si utilizzano diffusori, cupole luminose o speciali pannelli luminosi.
Illuminazione polarizzata
L'illuminazione polarizzata riduce o evidenzia in modo mirato i riflessi indesiderati grazie all'utilizzo di filtri polarizzatori sia sulla fonte luminosa che sulla telecamera. Ciò riduce notevolmente i riflessi sulle superfici non metalliche, quali vetro, plastica o superfici verniciate (l'effetto è spesso limitato sulle superfici metalliche). Ciò migliora l'individuazione di graffi, crepe o altri difetti superficiali e aumenta il contrasto dell'immagine, garantendo una valutazione affidabile.
Come coordinare l'illuminazione
L'illuminazione è solo una parte del sistema di visione. Tuttavia, la scelta dell' illuminatore è decisiva per la qualità dell'immagine: la qualità della sorgente luminosa non può essere bilanciata da altri componenti. Pertanto, quando si assembla il sistema di visione, è necessario prestare molta attenzione al tema dell'illuminazione.
Come scegliere l'illuminatore
Innanzitutto, occorre individuare le caratteristiche dell’oggetto che si desidera mettere in risalto. Inoltre, sono importanti diverse proprietà dell’oggetto in questione. Di che materiale è fatto? La sua capacità di riflettere o assorbire la luce, così come le condizioni di illuminazione e la distanza dall’oggetto, influenzano la scelta dell’illuminazione.
Sulla base di questi fattori, è possibile determinare con precisione l'illuminatore ideale. Per ulteriore supporto, il nostro Illumination Selector vi fornisce consigli personalizzati sui prodotti. Ti guida passo dopo passo verso la scelta dell'illuminatore ottimale.
I nostri illuminatori
Scegli il prodotto giusto per il tuo sistema di visione dal nostro ampio portfolio.
Domande frequenti sull'illuminazione corretta
La luce bianca viene utilizzata quando l'obiettivo è ottenere una riproduzione dei colori il più naturale possibile. La luce colorata — come quella blu, rossa o infrarossa — viene solitamente utilizzata con le telecamere monocromatiche per rendere più visibili determinate caratteristiche grazie alle differenze di contrasto.
La luce infrarossa è in grado di rivelare dettagli invisibili all'occhio umano. Ciò la rende particolarmente adatta agli ambienti di lavoro in cui la luce visibile potrebbe costituire un elemento di distrazione.
A seconda del colore della luce, alcuni colori dell'oggetto in esame appaiono più chiari o più scuri. Ad esempio, la luce blu fa risaltare le aree blu e bianche, mentre quelle rosse e verdi appaiono più scure.
L'illuminazione proveniente da diverse angolazioni — ad esempio con una luce ad anello — nasconde i graffi e mette in risalto altre caratteristiche importanti, come le impronte o i colori, senza proiettare ombre fastidiose.
Quando si fotografano oggetti altamente riflettenti, è opportuno utilizzare fonti di luce diffusa o fogli diffusori aggiuntivi per ridurre al minimo i riflessi fastidiosi e ottenere un’illuminazione uniforme.