Nguyên lý cơ bản của chiếu sáng

Sự hấp thụ và phản xạ ánh sángnguon sang

Khi có ánh sáng chiếu vào một bề mặt, nó sẽ bị hấp thụ hoặc phản xạ.
Trong hầu hết các trường hợp, cả hai quá trình hấp thụ và phản xạ đều xảy ra, tạo nên sự đa dạng củacường độ sáng độ tương phản.

Sự phản xạ ánh sáng có thể dự đoán được, và sự ảnh hưởng của ánh sáng lên ảnh của camera cũng có thể dự đoán được.

Việc điều khiển các quá trình này là chìa khóa để thực hiện thành công quá trình nhận dạng đối tượng.

Góc phản xạgoc phan xa

Ánh sáng phản xạ một góc có độ lớn bằng và ngược với góc tới. Hãy nhìn vào 2 ví dụ bên cạnh và xác định góc tới(màu đỏ) và góc phản xạ (màu xanh).

Sự khác nhau giữa hình dạng bề mặt của đối tượng cần nhận dạng sẽ quyết định cường độ sáng của ánh sáng phản xạ.

Các biến mà ta cần quản lý để điều khiển sự phản xạ, và từ đó điều khiển hình ảnh là lựa chọn nguồn sáng vị trí nguồn sáng.

Độ tương phản

Kém Tốt
do tuong phan do tuong phan

Yếu tố đầu tiên khi thiết kế chiếu sáng mà ta cần thực hiện là độ tương phản.

Ánh sáng phải tạo ra độ tương phản cao nhất giữa các đối tượng cần được nhận dạng và các đối tượng khác ở trong cùng một khu vực.

Các đối tượng cần được nhận dạng cần phải được nổi bật so với các đối tượng khác trong vùng quan sát (FOV).

Cường độ sángcuong do anh sang

Cường độ sáng là lượng ánh sáng tạo ra bởi nguồn sáng. Khi vận hành, ta nên sử dụng với cường độ vừa đủ với yêu cầu để tạo ra độ tương phản tốt.

Nếu cường độ sáng quá cao, hình ảnh có thể bị lóa và độ tương phản giảm. Mặt khác, nếu cường độ sáng quá yếu, hình ảnh sẽ bị tối và không nhận biết được.Hãy nhìn hình tụ điện màu xanh để thấy được sự khác biệt trong việc điều chỉnh cường độ sáng.

Cường độ của ánh sáng phản xạ có thể thay đổi chỉ với một sự thay đổi nhỏ của môi trường, điều này dẫn đến việc hình ảnh của đối tượng không đươc ổn định.
Chú ý: Nếu khu vực kiểm tra có các nguồn sáng công nghiệp (HPS,
đèn thủy ngân, đèn huỳnh quang) , cần một nguồn sáng với cường độ

cuong do anh sang tu thap den cao
Cường độ ánh sáng từ thấp đến cao

cao hơn để hạn chế hiệu ứng từ các nguồn sáng này đến đối tượng. Chúng ta cũng nên lắp thêm các lớp vỏ bảo vệ các đối tượng này để tránh ảnh hưởng nói trên.

Nên sử dụng các nguồn sáng có công suất lớn hơn mức công suất sử dụng thường xuyên vì nếu các nguồn sáng hoạt động với công suất tôi đa trong một thời gian dài, lượng nhiệt sinh ra sẽ làm giảm tuổi thọ của chúng.

Việc sử dụng nguồn sáng với cường độ quá bé cũng sẽ gây nên nhiều vấn đề với chiều sâu ảnh DOF (Depth of Field) và làm nhiễu tín hiệu ở camera.

Việc điều chỉnh sẽ được xác định dựa theo đối tượng mà chúng ta muốn kiểm tra.

  • Với đối tượng mà ta cần nhận dạng vị trí của 2 tụ điện như trong hình vẽ thì nguồn sáng cường độ cao hơn là phù hợp.
  • Với các đối tượng mà ta cần nhận dạng toàn bộ thì nên sử dụng các nguồn có cường độ sáng trung bình

Chiếu sáng đồng bộ

chieu sang dong bo
Không đồng bộ Đồng bộ

“Điểm nóng” (Ánh sáng được hội tụ lại với cường độ cao trên một diện tích xác định đã gây ra hiện tượng mất hình trên điểm sáng đó) và bóng là các nhân tố thể hiện rằng ánh sáng không được chiếu sáng đồng bộ đến bề mặt của đối tượng. Hãy quan sát hình vẽ bên trái, một ví dụ về ứng dụng nhận dạng nhãn hàng.

Cường độ sáng cần phải đều đặn trong toàn khu vực phát hiện trong vùng quan sát.

Ánh sáng đồng bộ cũng có thể dùng để bù cho các bề mặt góc cạnh hoặc bất thường.

 Các kết cấu bề mặt


be mat oto
be mat phoi bao be mat chi tiet
Chi tiết đúc trong công nghiệp ô tô Túi nhựa để chứa các phoi bào nhỏ Kiểm tra lắp ráp trước xuất xưởng

Để quyết định nguồn sáng phù hợp cho các ứng dụng, bề mặt của đối tượng cần được kiểm tra chi tiết để xác định được hình ảnh tốt nhất cho việc nhận dạng. Có 3 loại kết cấu bề mặt:

  • Khuyếch tán: là một bề mặt với nhiều góc cạnh phức tạp. Do có các góc này, ánh sáng bị phản xạ theo nhiều hướng khác nhau. Ví dụ: tờ giấy mờ hay bộ phận đúc của ôtô.
  • Phản quang cao:Đây là các bề mặt nhẵn và có một lượng lớn ánh sáng bị phản xa trở lại camera. Ví dụ: các sản phẩm bằng nhựa, túi nhựa hay các chi tiết máy bằng nhôm.
  • Khuyếch tán và phản quang: đây là dạng bề mặt mà chúng ta hay gặp khi kiểm tra sản phẩm. Ví dụ:kiểm tra bulong hay vòng pittông trong động cơ ôtô

Màu sắcmau sac 2

Các vật liệu phản xạ và/hoặc hấp thụ các bước sóng khác nhau của ánh sáng , đây là một hiệu ứng có ở cả các hình ảnh đen trắng hoặc hình ảnh màu. Hình vẽ dưới đây thể hiện bước sóng và cường độ sáng cho một số ánh sáng.

Ta có thể tạo ra sự tương phản khác nhau của một bộ phận và phần còn lại, kể cả các bộ phận có màu khác nhau.

Yếu tố quan trọng nhất của việc lựa chọn màu sắc cho ánh sáng sử dụng là sự phản ứng khác nhau giữa các màu.

Bù màubu mau

Màu bù là các màu nằm trên các vùng đối lập nhau trên vòng tròn màu sắc.

  • Ví dụ màu xanh lục là màu bù của màu đỏ (quan sát vòng tròn màu sắc trên hình vẽ).

Chú ý:

Một vật sẽ trở nên tối nếu màu của ánh sáng đến là màu bù của vật và trở nên sáng lên
nếu màu của ánh sáng đến giống với màu của nó.

Dựa trên nguyên lý đó, chúng ta phải chọn màu của ánh sáng đến phù hợp để làm tăng độ tương phản giữa đối tượng và phần còn lại.

Ví dụ về màu bổ sung

Nhận biết một vết màu cam ở trong một cái tách

anh sang anh sang do anh sang xanh
Hình ảnh của vật thể Ánh sáng đỏ, độ tương phản kém Anh sáng xanh lam, độ tương phản tốt

Kết luận: Vết bẩn này có thể nhận biết một cách rõ nét hơn bằng cách sử dụng ánh sáng xanh, bởi đây là màu bù của màu cam và phần nền còn lại là màu trắng.

Ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh lá cây

sang goc sang do sang xanh
Hình ảnh gốc Hình ảnh dưới ánh sáng đỏ Hình ảnh dưới ánh sáng xanh lục

Hình vuông màu đỏ trong hình vẽ dưới đây được quan sát dưới ánh sáng đỏ sẽ giống vớiphần nền màu cam do màu sắc của nó giống với màu của ánh sáng đến (đỏ).

 

 

Permanent link to this article: https://banbientan.com/nguyen-ly-co-ban-cua-chieu-sang/

0948.956.835
%d bloggers like this: