• Que es una buena imagen?
• Relación entre el color de la luz y el color de los objetos
• Ondulación de la luz
• Luz ultravioleta e infrarroja
• Campo claro y campo oscuro
• Ángulo solido de irradiación

Con el avance de la tecnologia de fabricacion es posible fabricar en masa diversos productos en poco tiempo. En consecuencia, las “inspecciones de productos” ya no pueden seguir el ritmo de la inspecciones visuales realizadas por humanos debido a la demanda de mayor precisión, la velocidad de inspeccion y la dificultad de formar a nuevos empleados.
Se está sustituyendo la inspeccion visual por la vision artificial, que inspecciona los productos en busca de defectos basándose en los datos de las imagenes captadas por cámaras y objetivos industriales.
La vision artificial tiene muchas ventajas, como el funcionamiento en 24 horas, el funcionamiento programable y la reduccion de la variación de los resultados de la inspección.
Sin embargo, la vision artificial no es simplemente una cuestion de instalar cámaras.

De hecho, el ojo humano destaca por su capacidad de enfocar constantemente en un producto en función de la distancia y el angulo de visión, y es capaz de reconocer tanto las zonas brillantes como las oscuras con una sola mirada.
En cambio, la vision artificial suele requerir una única imagen del producto que se entrega mediante una cámara, un objetivo y una iluminación fijos, y a menos que la parte defectuosa sea claramente visible en la imagen, es imposible determinar correctamente si el producto ha pasado o no.

Que es una imagen buena?

Por ejemplo, tomemos un recipiente cilíndrico con la imagen de un pájaro impresa en él.
Vamos a capturar una imagen de éste con una combinación de objecto + cámara + illuminación.
¿Cual es la diferencia entre una imagen buena y una imagen mala?

Hay 4 factores importantes
Los cual VST usa para definir las condiciones de una buena imagen.

• ❶ Resolución
• ❷ Enfoque
• ❸ Contraste
• ❹ Uniformidad del brillo

Para obtener una buena imagen
Hay que examinar los 4 factores entre camara + lente + luz que pueden causar malas imagenes.

• 
  

  ❶ Resolution

  Pobre resolución causa que “no se pueda ver lo que queremos examinar.”

  Para hacerlo una buena imagen

  Seleccione una cámara/lente con una resolucion appropiada para detectar lo que desea con precisión.

• 
  

  ❷ Enfoque

  Sin el enfoque correcto, la imagen en general será borrosa

  Para hacerlo una buena imagen

  La idea basica es enfocar el objecto ajustando la profundidad de campo con la apertura y el brillo de la iluminacion.(En algunos casos, la imagen puede estar intencionalmente borrosa).

• 
  

  ❸ Contraste

  Falta de contraste entre negro y blanco puede resultar en una imagen poco clara.

  Para hacerlo una buena imagen

  Ajusta el brillo de la iluminación y la velocidad de obturación de la cámara para definir claramente las zonas que quieres resaltar y cuales no.

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  ❹ Uniformidad del brillo

  Si la iluminación esta despareja en ambos lados por arriva o abajo, y si las iluminacion se refleja parcialmente en la imagen esto puede causar mucho brillo.

  Para hacerlo una buena imagen

  La iluminacion debe de ser adequada para el objeto y desde una posicion appropiada.

• ❶ Resolución
• ❷ Enfoque
• ❸ Contraste
• ❹ Uniformidad del brillo

Teniendo en cuenta estos cuatro aspectos uno puedes crear una imagen de alta calidad como la de la izquierda.

Relación entre el color de la luz y el color de los objectos

El color en la imagen depende del color de la iluminacion que se aplique al color del objeto.

Los Tres Colores Primarios de la Luz

Los tres colores más basicos son el rojo(Red), el verde(Green), y el azul(Blue) y se representan con el acrónimo RGB.
La mezcla de los tres colores de la luz en proporciones iguales produce la luz blanca.
La iluminacion interior, como las lampara flourescentes y la luz solar, parecen blanca porque los distintos colores de la luz se mezclan en propociónes iguales.
Además, se puede producir casi cualquier color controlando el equilibrio RGB.

Visibilidad del color de los objectos

El color de un objeto es determinado por el color de luz que se usa en el objeto ya que es una refleción. Por ejemplo, la luz del sol es reflejada sin ser absorbida por el objeto.

(Ejemplo 1)
Si se proyecta luz blanca sobre una manzana roja, ésta aparecerá roja porque absorbe la luz azul y verde y refleja sólo el rojo.
Si se proyecta luz verde sobre una una manzana roja, ésta absorbe el verde y no refleja ningún color, por lo que le da una aparencia de color negro.

(Ejemplo 2)
Cuando se proyecta luz blanca en una banana amarilla, esta absorbe la luz azul y refleja una combinacion de luz roja y verde, haciendo que aparezca amarilla.
Si se proyecta luz azul en una banana amarilla, se absorbe el color azul y el objeto aparecera negra.

La claridad de un objeto es determinada con el color de la luz.

Utilizando esta propiedad, podemos controlar si un objeto se “aclara” u “oscurece” utilizando una iluminación monocromática sobre un objeto de color.
De hecho, usando una camara monocromática para iluminar un objecto de color rojo (R), verde (G), y azul (B) con lucez de color rojo (R), verde (G), y azul (B) creara las siguiente imagenes.

Como reflejado en las imagenes de arriba, cuando el color de la iluminación incluye el color del objecto se ilumina brillantemente para dar un color blanco.
En cambio, si el color de la iluminación no incluye el color del objeto este aparecera con un color oscuro para dar un color negro.

Longitud de onda de luz

La “luz” es una clase de ondas llamadas ondas electromagneticas. La game de ondas de luz que son visibles al ojo humano se llaman “luz visible” y se extendien entre 380 nm a 780 nm (nanometros).
En si, la gama de ondas se extiende mucho mas que la luz visible empezando de luz ultra violeta hasta luz infrarroja.

Ondas y Resolución

Las ondas de luz visible son relativamente cortas para colores azules y violetas (onda corta) y largas para colores rojos y naranjas (onda larga).
Esta característica provoca diferencias en los índices de refracción de los lentes y, especialmente en el caso de lentes con gran aumento, se nota que la longitud de onda de la fuente de luz tiene un efecto notable en la resolución de la imagen.

δ(μm)＝0.61 × λ ／ NA
（λ=longitud de onda、NA=apertura del lente)

Resolución es expresada en la formula de arriba, pero si el mismo lente (NA) es usado, y la longitud de ondas es incrementada entonces la resolución espacial aumentaria lo cual causaria una resolución menos fina.

Si desea obtener imágenes de una pieza pequeña con alta resolución, es necesario selccionar cuidadosamente la longitud de onda de iluminacion y la apertura numerica del lente.

Luz ultravioleta y infrarroja

Entre las ondas de luz visible para el ojo humano, hay ondas mas cortas que luz visible que se llaman “luces ultravioleta” y unas mas largas llamadas “luces infrared”.
(use la figura en la previa pagina como referencia.)

Imagen capturada con luz ultravioleta

La exposición de ciertos objetos, incluyendo fósforos, a la ultravioleta provoca un fenómeno de flurorecencia (excitación) que absorbe la luz ultravioleta y emite luz con una longitud de onda más larga.
Esto permite captar más fácilemente la posición de los objetos que son difíciles de reconocer con la luz visible.

Imágenes capturadas con luz infrarroja

Puede transmitir a traves de objetos específicos. Esto permite detectar sustancias dentro del objeto que no son visibles con luz visible.
Tambien puede oscurecer y detectar zonas que continen más humedad que su entorno, esto es debido a las propiedades de absorcion de la humedad en ciertas longitudes de onda de la luz infrarroja.

No hay diferencia entre luz natural y visible, pero cada vez que nos movemos a ondas mas largas el agua aparece mas negra y la differencia se hace más visible.

Campo claro y campo oscuro.

Un material con poca refleccion como papel o madera no tratada aparecera igualmente brillante independiente de que tipo de luz sea proyectada.
En cambio, una pieza brillante y muy reflectante como un espejo, un mental pulido, o un cristal, se capta con una imagen completamente diferente segun el lugar desde el que se proyecta la luz.

Es necesario cambiar el metodo de iluminacion dependiendo si es que se quiere capturar los defectos con brillo (blanco) o oscuridad (negro)

• Campo luminoso:
  Foco

  
• 

• Campo oscuro:
  Luz de anillo de ángulo bajo

  

• Campo luminoso:
  Luz plana

  
• 

• Campo oscuro:
  Luz de anillo de ángulo bajo

  

• Campo luminoso: Luz de caja coaxial

  
• 

• Campo oscuro: Luz difusa de anillo

  

• 
• 

• Campo oscuro: Luz de barra

  

Ángulo sólido de irradiación

Si la superficie de la pieza es irregular, se pueden utilizar los siguientes patrones para obtener imágenes.

1 Cuando quiera que las irregularidades destaquen como defectos.
2 Cuando no se quiere que las irregularidades destaquen porque se quiere detectar otra contaminación, en lugar de que las irregularidades en si mismas sean defectuosas.

Es necesario obtener resultados completamente diferentes para casos 1 y 2, lo cual puede ser resuelto por medio de ajustes al ángulo solido de irradiación.

El ángulo solido de irradiación representa la amplitud del ángulo de la luz que coincide en un punto determinado de un objecto cual puede controlar la apariencia de desnivel.

1 Si quiere hacer resaltar los desniveles
→ Esto se puede conseguir instalando una luz a larga distancia con una iluminacion de superficie muy baja (Esto causa un que haya un ángulo solido de irradiación pequeño)
2 Cuando no se quiere que se note el desnivel
→ Esto se puede conseguir instalando una luz a corta distancia con una iluminación de superficie muy alta. (Esto causa que haya un ángulo solido de irradiación grande)

Esto también es un elemento esencial que tener en cuenta cuando se piensa utilizar un contraluz para capturar la silueta del objeto.

• Ángulo solido de irradiación grande
  No se puede ver la conformidad de la pieza metálica.

  • 
  • Luz de domo + luz coaxial a poca distancia de la pieza
• 

• Ángulo solido de irradiación pequeño
  El desnivel es resaltado causando que se puedan extraer las defomidades

  • 
  • Luz coaxial a una distancia de la pieza de trabajo

• Ángulo solido de irradiación pequeño
  El desnivel dificulta la identificación de cual quier objeto extraño

  • 
  • Luz de barra estrecha desde un ángulo
• 

• Ángulo solido de irradiación grande
  Remueve desnivel y extrae cualquier objeto extraño

  • 
  • Ángulo solido de irradiación grande

• Ángulo solido de irradiación grande
  La imagen captada a contraluz no capta bien la silueta debido a la difusión de la luz

  • 
  • Luz de fondo más grande que la pieza de trabajo desde una corta distancia.
• 

• Ángulo solido de irradiación pequeño
  Adecuado para mediciones dimensionales, ya que hay poca difusion de la luz y la silueta se puede reconocer claramente

  • 
  • Una luz de fondo de un tamaño ligeramente mayor que la pieza se ilumina desde una posición alejada de la pieza.

Como se ha descrito anteriormente, el color, el tipo, el tamaño, y el metdodo de instalacion de la iluminación pueden cambiar la forma de ver un objeto. La selección de la iluminación es esencial junto con la cámara y el objetivo.
VS Technology ofrece ayuda de asesoramiento asi que contactenos para porderles ayudarles con más información.