Please Choose Your Language
Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 2026-06-10 Nguồn gốc: Địa điểm
Trong kiểm tra tự động, các bề mặt có độ phản chiếu cao hoặc không bằng phẳng dễ gây ra hiện tượng chói, tạo bóng và gây khó chịu khi loại bỏ sai. Việc chọn hình học chiếu sáng chính xác vẫn là yếu tố quan trọng nhất trong việc đảm bảo độ ổn định thu được hình ảnh. Các kỹ sư thường tranh luận giữa đèn đồng trục và đèn vòm. Cả hai thiết kế đều cố gắng cung cấp ánh sáng đồng đều, không bóng để loại bỏ các điểm sáng. Tuy nhiên, vật lý quang học cơ bản của chúng quyết định các trường hợp sử dụng lý tưởng, phạm vi tích hợp và khoảng cách làm việc hoàn toàn khác nhau. Việc áp dụng hình học sai có thể làm mù hoàn toàn cảm biến của bạn. Hướng dẫn này cung cấp sự so sánh trực tiếp về mặt kỹ thuật giữa chiếu sáng đồng trục và chiếu sáng vòm. Chúng tôi sẽ giúp các kỹ sư tầm nhìn đánh giá những sự cân bằng cần thiết, giảm thiểu tỷ lệ sai sót và tự tin chỉ định giải pháp tối ưu đèn thị giác máy cho những thách thức kiểm tra trực quan phức tạp. Bạn sẽ tìm hiểu các trường hợp sử dụng chính xác, các giới hạn vật lý và cách khắc phục các địa hình bề mặt phức tạp trong môi trường sản xuất hiện đại.
Đèn đồng trục lý tưởng cho các bề mặt phẳng, có độ phản chiếu cao (ví dụ: tấm bán dẫn, PCB trần, thủy tinh) nơi cần xác định các khuyết tật bề mặt tinh tế hoặc mã khắc.
Đèn vòm vượt trội trong việc chiếu sáng các bề mặt phản chiếu cong, nhăn nheo hoặc nhiều mặt (ví dụ: bao bì giấy bạc, ổ bi, hình trụ kim loại) bằng cách chiếu vật thể vào ánh sáng khuếch tán, đa hướng.
Chiếu sáng đồng trục tiêu chuẩn bị mất ánh sáng vốn có do bộ tách chùm tia bên trong, thường yêu cầu Đèn thị giác máy đồng trục có độ sáng cao để chụp ảnh tốc độ cao.
Đèn vòm yêu cầu lắp rất gần mục tiêu kiểm tra, trong khi đèn đồng trục cung cấp khoảng cách chờ linh hoạt hơn nhưng bị giới hạn bởi trường nhìn (FOV) của chúng.
Để thành thạo việc kiểm tra tự động, bạn phải hiểu cách các nguồn sáng khác nhau uốn cong và điều khiển các photon. Mỗi mục tiêu tương tác khác nhau dưới hình học chiếu sáng cụ thể. đèn đồng trục và đèn vòm hoạt động trên các nguyên lý vật lý hoàn toàn khác biệt.
Chiếu sáng đồng trục phụ thuộc vào sự sắp xếp bên trong thông minh. Nó sử dụng một nửa gương, thường được gọi là bộ tách chùm tia. Các nhà sản xuất góc gương này một cách chính xác ở 45 độ. Nguồn LED nằm vuông góc với trục camera. Ánh sáng chạm vào bộ tách chùm tia và chuyển hướng xuống dưới. Nó di chuyển tới vật thể trên cùng trục quang học với ống kính máy ảnh.
Khi ánh sáng này chiếu vào một bề mặt phẳng hoàn toàn như gương, nó sẽ phản xạ thẳng trở lại. Các photon phản xạ đi qua nửa gương và đi vào cảm biến camera. Bề mặt phẳng trông rực rỡ và trắng. Tuy nhiên, các đặc điểm nghiêng hoặc kết cấu không đồng đều sẽ phân tán ánh sáng ra khỏi ống kính. Máy ảnh không thể chụp được những photon tán xạ này. Do đó, các vết lõm, vết trầy xước hoặc các cạnh nổi lên có vẻ tối hẳn trên nền sáng. Hiệu ứng lọc cụ thể này làm cho nó trở thành một công cụ cực kỳ mạnh mẽ để phát hiện lỗi cấu trúc liên kết.
Đèn vòm giải quyết các vấn đề phản chiếu bằng cách sử dụng nguyên lý hình cầu tích hợp. Thiết bị này có khoang vòm màu trắng mờ, có độ phản chiếu cao. Các đèn LED hướng lên trên vào khoang này thay vì hướng xuống dưới. Bề mặt cong màu trắng làm tán xạ các photon. Nó dội chúng vào đối tượng mục tiêu từ mọi góc độ không gian có thể.
Điều này tạo ra hiệu ứng 'ngày nhiều mây' hoàn hảo. Ánh sáng khuếch tán đa hướng quấn quanh mục tiêu. Nó hầu như loại bỏ bóng tối. Nó vô hiệu hóa ánh sáng chói bất kể hình dạng bề mặt của vật thể. Hình dạng phức tạp nhận được ánh sáng đồng đều hoàn hảo.
Bạn phải coi chừng một giới hạn vật lý quan trọng. Đèn vòm yêu cầu khẩu độ lớn nhất để máy ảnh có thể nhìn thấy mục tiêu. Chúng tôi gọi đây là 'lỗ camera'. Nếu bạn kiểm tra các bề mặt hoàn toàn bằng phẳng, có độ phản chiếu cao dưới mái vòm, bạn sẽ thấy có vấn đề. Lỗ camera phản chiếu trực tiếp vào ống kính. Nó xuất hiện dưới dạng một điểm tối, không sáng rõ rệt ngay chính giữa hình ảnh của bạn. Chiếu sáng đồng trục sẽ ngăn ngừa được nhược điểm cụ thể này một cách tự nhiên. Bộ tách chùm tia đảm bảo không có khoảng trống tối tồn tại trong đường dẫn quang.
Việc chọn hình học chính xác phụ thuộc hoàn toàn vào địa hình vật liệu. Bạn phải đánh giá độ hoàn thiện bề mặt trước khi chọn vật cố định.
Bạn nên nghiêng về các giải pháp đồng trục khi xử lý các bề mặt gương phẳng. Tấm silicon, nhôm đánh bóng, tấm kính và gương phẳng yêu cầu hình học quang học chính xác này. Kỹ thuật này hoạt động như một bộ lọc độ phẳng quang học.
Nó vượt trội trong việc làm nổi bật những thay đổi topo từng phút. Dấu hiệu bộ phận trực tiếp (DPM) trên kim loại sáng bóng trở nên rất dễ đọc. Mã vạch được khắc bằng laser sẽ tán xạ ánh sáng vuông góc. Các đường khắc xuất hiện màu đen hoàn toàn. Kim loại phẳng xung quanh xuất hiện màu trắng đồng nhất. Độ tương phản cực cao này đảm bảo việc đọc mã vạch đáng tin cậy.
Căn chỉnh camera vuông góc với bề mặt mục tiêu.
Đảm bảo mục tiêu vẫn hoàn toàn bằng phẳng trong quá trình kiểm tra web liên tục.
Tránh sử dụng phương pháp này cho các vật thể có đường cong hình cầu nặng.
Bạn phải chỉ định chiếu sáng vòm cho các bề mặt gương cong, nhăn nheo hoặc nhiều mặt. Hãy nghĩ đến những vỉ dược phẩm bóng loáng. Hãy xem xét các lá kim loại nhăn nheo hoặc các vòng bi hình cầu. Chiếu sáng đồng trục không thành công ở đây. Các bề mặt cong phân tán ánh sáng thẳng ra khỏi thấu kính. Hình ảnh chỉ đơn giản là chuyển sang màu đen.
Đèn vòm tắm những đường cong này bằng năng lượng khuếch tán. Họ đồng nhất hóa nền. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng khi mục tiêu chính của bạn là đọc văn bản in trên các bề mặt bóng không bằng phẳng. Các photon đa hướng đảm bảo địa hình bên dưới không tạo ra các điểm nóng chói lóa. Việc in phun trên nhôm cong có thể trở nên hoàn toàn dễ đọc.
Sử dụng đèn vòm để đọc các tính năng được khắc sâu. Ánh sáng khuếch tán lấp đầy các bản khắc, phá hủy độ tương phản.
Sử dụng mái vòm cho gương phẳng, chắc chắn sẽ thu được hình ảnh phản chiếu tối của lỗ camera.
Vật lý lý thuyết sẽ chẳng có ý nghĩa gì nếu không có sự tích hợp thực tế. Bạn phải xem xét các hạn chế của máy, khoảng cách làm việc và hiệu suất quang học.
Đèn vòm đòi hỏi phải có khoảng cách cực kỳ gần với mục tiêu. Bạn thường gắn chúng trong phạm vi milimét của vật thể. Nếu bạn nâng đèn vòm lên quá cao, hiệu ứng 'bao bọc' khuếch tán sẽ giảm đi. Ánh sáng về cơ bản trở thành đèn vòng tiêu chuẩn. Sự gần gũi quá mức này gây ra những cơn đau đầu cơ học nghiêm trọng. Nó dễ dàng can thiệp vào công cụ gắp và đặt của robot. Giải phóng mặt bằng trở nên hạn chế nghiêm trọng.
Các thiết bị đồng trục cung cấp khoảng cách chờ linh hoạt hơn nhiều. Bạn có thể gắn chúng ra xa mặt phẳng kiểm tra. Điều này mang lại khoảng trống dụng cụ an toàn hơn cho cánh tay và bộ kẹp tự động. Tuy nhiên, vỏ đồng trục thường cồng kềnh hơn. Họ cũng phải đối mặt với những hạn chế nghiêm ngặt về trường nhìn (FOV). Gương bên trong phải lớn hơn FOV yêu cầu. Việc kiểm tra một khu vực rộng lớn đòi hỏi một thiết bị cố định đồng trục nặng và nặng không kém.
Chiếu sáng đồng trục tiêu chuẩn chịu sự kém hiệu quả quang học vốn có rất lớn. Bộ chia chùm tia 45 độ gây mất ánh sáng nghiêm trọng. Vật lý ra lệnh cho hình phạt này. Chúng ta hãy xem xét hành trình của photon.
Đầu tiên, đèn LED phát ra ánh sáng về phía nửa gương. Gương phản chiếu 50% lượng ánh sáng này xuống dưới. Nó truyền 50% còn lại vào thân vỏ, gây lãng phí. 50% còn lại trúng mục tiêu và bật ngược lại. Nó lại đập vào gương. Gương truyền 50% ánh sáng phản xạ đó tới máy ảnh. Nó phản chiếu nửa còn lại về phía đèn LED. Cuối cùng, một thiết bị đồng trục tiêu chuẩn sẽ mất khoảng 75% tổng lượng ánh sáng tiềm năng phát ra.
Biểu đồ sau đây minh họa sự suy giảm quang học đáng kể vốn có của hình dạng bộ tách chùm.
Giai đoạn quang học |
Đường đi của photon |
Giữ lại ánh sáng |
Ánh sáng bị mất |
|---|---|---|---|
Giai đoạn 1: Phát thải |
Nguồn LED chạm vào bộ chia chùm tia 45 độ. |
50% (Hướng đến mục tiêu) |
50% (Được nhà ở hấp thụ) |
Giai đoạn 2: Suy ngẫm |
Mục tiêu phản chiếu ánh sáng trở lại bộ tách chùm tia. |
100% còn lại (Giả sử gương phẳng) |
0% |
Giai đoạn 3: Truyền tải |
Ánh sáng đi qua bộ chia tín hiệu tới cảm biến camera. |
25% (Tổng hệ thống còn lại) |
25% (Phản xạ trở lại đèn LED) |
Tổng sản lượng hệ thống |
Từ đầu đến cuối |
~25% |
~75% |
Các ứng dụng quét dòng tốc độ cao không thể tồn tại sau hình phạt photon này. Các ứng dụng quét vùng tiếp xúc nhanh cũng gặp khó khăn. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư thị giác phụ thuộc rất nhiều vào việc chỉ định một Đèn thị giác máy đồng trục có độ sáng cao . Các thiết bị chuyên dụng này có tính năng quản lý nhiệt tiên tiến. Họ sử dụng dãy đèn LED mật độ cao để bù đắp triệt để sự suy giảm quang học vốn có. Bạn phải triển khai chúng bất cứ khi nào thời gian hiển thị micro giây là bắt buộc.
Các thiết bị cố định tiêu chuẩn không thể giải quyết được mọi thách thức trong việc kiểm tra. Vỏ máy phức tạp thường yêu cầu các giải pháp quang học chuyên dụng. Các nhà sản xuất công nghiệp đã phát triển các giải pháp thay thế tiên tiến để vượt qua các giới hạn hình học tiêu chuẩn.
Một số mục tiêu hiện đại thể hiện cả phần gương phẳng và các cạnh có độ cong cao. Không có tùy chọn tiêu chuẩn nào hoạt động hoàn hảo. Các thiết bị lắp ghép kết hợp hình dạng mái vòm với một miếng chèn đồng trục nằm ở khẩu độ camera trên cùng. Mô-đun đồng trục đưa ánh sáng thẳng xuống trung tâm. Điều này giúp loại bỏ hiệu ứng 'điểm tối' đáng sợ trên các đồ vật phẳng bóng. Trong khi đó, phần mái vòm xung quanh duy trì ánh sáng khuếch tán đa hướng cho các cạnh cong. Cách tiếp cận lai này mang lại sự đồng nhất hoàn toàn.
Khoảng hở cơ học thường quyết định thiết kế hệ thống thị giác. Đôi khi bạn chỉ đơn giản là thiếu không gian trục Z thẳng đứng để lắp vỏ đồng trục thẳng xuống cồng kềnh. Vỏ truyền thống xếp chồng máy ảnh, ống kính và bộ tách chùm tia theo chiều dọc. Ngăn xếp này có thể dễ dàng vượt quá 200 mm.
Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư thị giác chỉ định một Đèn đồng trục góc . Biến thể chuyên dụng này nhắm đến vỏ máy siêu kín. Nó cho phép chiếu sáng ở một góc. Nó thường sử dụng đường quang gấp 90 độ. Bạn duy trì hiệu ứng lọc đồng trục quan trọng trong khi giải quyết các hạn chế về thể tích nghiêm ngặt. Nó hoàn toàn phù hợp với các ô kiểm tra nhỏ gọn. Bạn đạt được khả năng kiểm tra bề mặt phẳng hoàn hảo mà không cần thiết kế lại toàn bộ khung máy.
Việc đoán mò gây ra sự chậm trễ và làm tăng số giờ kỹ thuật. Bạn cần một cách tiếp cận có hệ thống để lựa chọn phần cứng. Thực hiện theo khung tuần tự này để xác định hình dạng chính xác một cách nhanh chóng.
Đánh giá địa hình: Kiểm tra bề mặt có độ phản chiếu cao. Có phải nó chủ yếu bằng phẳng? Bạn nên nghiêng về các giải pháp đồng trục. Nó có bị cong, nhăn nheo hay có nhiều góc cạnh không? Bạn phải nghiêng về phía một vật cố định có mái vòm.
Kiểm tra khoảng trống: Đánh giá mô hình CAD cơ khí của bạn. Thiết lập của bạn có cho phép ánh sáng gần như ngang bằng với bộ phận không? Nếu có, một mái vòm có tính khả thi cao. Bạn có cần khoảng trống lớn hơn 50 mm cho cánh tay tự động không? Đồng trục được ưu tiên mạnh mẽ.
Xác định yêu cầu đầu ra: Xem lại thời gian phơi sáng của máy ảnh. Nếu bạn kiểm tra các bề mặt phẳng tốc độ cao, hãy nhớ quy tắc mất ánh sáng 75%. Đảm bảo ngân sách năng lượng của bạn chứa các mô-đun đồng trục có độ sáng cao để đóng băng chuyển động một cách hiệu quả.
Bằng chứng về khái niệm (PoC): Không bao giờ đưa ra quyết định cuối cùng hoàn toàn dựa trên lý thuyết. Bạn phải kiểm tra cả hai hình dạng này trong phòng thí nghiệm trên các mẫu sản xuất thực tế. Đây là cách duy nhất để đánh giá độ chói của trường hợp cạnh.
Sử dụng bảng tham chiếu này để xác thực logic của bạn trong giai đoạn thiết kế.
Tiêu chí đánh giá |
Chiếu sáng đồng trục |
Chiếu sáng mái vòm |
|---|---|---|
Địa hình bề mặt mục tiêu |
Hoàn toàn bằng phẳng, có độ phản chiếu cao. |
Cong, nhăn, không đều. |
Loại khuyết tật chính |
Vết lõm, vết trầy xước, laser DPM. |
Bề mặt in trên giấy bạc, vết bẩn thông thường. |
Khoảng cách làm việc cần thiết |
Trung bình đến Cao (Linh hoạt). |
Cực thấp (Tuôn theo mục tiêu). |
Hiệu quả ánh sáng |
Thấp (truyền ~ 25%). |
Cao (tán xạ hiệu quả cao). |
Giới hạn kích thước / dấu chân |
Quy mô lớn với FOV. |
Nhỏ gọn nhưng đường kính rộng. |
Hãy tin vào vật lý. Nếu bạn điều chỉnh sai nguyên tắc quang học với địa hình vật liệu thì không có quá trình xử lý phần mềm nào có thể khôi phục được dữ liệu hình ảnh bị mất.
Cả hình học chiếu sáng đều không vượt trội. Hiệu quả của chúng hoàn toàn được quyết định bởi hình dạng cụ thể của mục tiêu và các giới hạn cơ học của ô kiểm tra của bạn. Ánh sáng đồng trục hoạt động như một bộ lọc quang học chưa từng có để đảm bảo độ phẳng. Nó làm nổi bật hoàn hảo các sai lệch, vết trầy xước và vết khắc trên chất nền phản chiếu. Ngược lại, hệ thống chiếu sáng dạng vòm đóng vai trò là bộ cân bằng tối ưu cho sự không đồng đều. Nó bao bọc các mục tiêu cong phức tạp trong năng lượng mềm mại, không bóng.
Các bước tiếp theo của bạn hoàn toàn thực tế. Trước tiên, hãy xem lại các yêu cầu về giải phóng mặt bằng máy của bạn bằng CAD. Thứ hai, tính toán thời gian phơi sáng cần thiết để đóng băng chuyển động. Nếu bạn cần những chùm ánh sáng mạnh, hãy nâng cấp ngay lên các mẫu có độ sáng cao. Cuối cùng, hãy yêu cầu các đơn vị cho mượn từ đối tác trong tầm nhìn của bạn. Tiến hành thử nghiệm thực nghiệm trên các mẫu sản xuất trực tiếp. Xác thực vật lý phù hợp sẽ ngăn ngừa các lỗi tích hợp tốn kém ở hạ lưu.
Đáp: Bộ tách chùm tia bên trong vốn đã gây ra sự suy giảm quang học lớn. Ánh sáng mất 50% cường độ khi chiếu xuống bộ phận và 50% khác quay trở lại máy ảnh. Bạn mất tổng cộng khoảng 75%. Để khắc phục điều này, bạn phải nâng cấp lên các biến thể đèn LED có độ sáng cao, mở khẩu độ ống kính hoặc tăng thời gian phơi sáng của máy ảnh.
Đ: Có, nhưng có một hạn chế lớn. Lỗ nhìn trên cùng cho phép máy ảnh nhìn thấy bộ phận sẽ phản chiếu trực tiếp vào ống kính. Điều này tạo ra một vòng tròn tối rõ rệt ở chính giữa trường nhìn của bạn. Hình học đồng trục ngăn chặn hoàn toàn điều này.
Trả lời: Các kỹ sư sử dụng nó khi họ rất cần những lợi ích quang học của thiết lập đồng trục nhưng thiếu khoảng hở trục Z dọc phía trên bộ phận. Nó làm thay đổi dấu chân cơ học. Ánh sáng chiếu từ một góc, vừa khít với máy móc chật hẹp, nơi mà các vỏ thẳng tiêu chuẩn sẽ không vừa.
