머신 비전용 링 라이트가 있는 명시야 조명

저자: Thomas Stard & Rebecca Charboneau

링 라이트를 사용하는 명시야 조명에 관한 소개

균일한 조명과 그림자 제한이 필요한 경우, 특히 작동 거리가 상대적으로 짧고 공간이 제한된 경우에는 명시야 링 라이트가 가장 적합합니다. 이는 이미징 렌즈 위 또는 근처에 장착되며 비교적 컴팩트한 하드웨어 규격으로 동축 조명을 제공합니다. 명시야 링 라이트는 피사체를 향해 예각으로 빛을 비추기 때문에(그림 1) 반사 표면에서 원형의 빛번짐 패턴이 발생할 수 있습니다. 또한, 피사체 위쪽의 링 라이트에서 나오는 균일한 조명으로 인해 표면 질감이나 미세한 표면 결함의 콘트라스트가 낮아질 수 있습니다. 아래 이미지는 백색 LED 링 라이트를 사용하는 명시야 조명이 적용된 다양한 피사체(확산 및 정반사)를 보여줍니다. 이 이미지는 C Series Fixed Focal Length Lens용 2/3” 센서 포맷으로 크기가 조정된 IMX540 센서를 사용하여 6mm C Series Fixed Focal Length Lens, 25mm C Series Fixed Focal Length Lens 및 0.69X CobaltTL Telecentric Lens로 촬영되었습니다.

Figure 1 Darkfield Ring Light App Note.png — **그림 1:** 링 라이트를 사용하는 명시야 조명 구조

링 라이트를 사용하는 명시야 조명의 이미지 분석 및 평가

**표 1:** 링 라이트를 사용하는 명시야 조명으로 다양한 피사체를 비춘 다음 이를 고정 초점 거리 렌즈로 촬영한 이미지

6mm C Series Fixed Focal Length Lens	25mm C Series Fixed Focal Length Lens
A	A
B	B
C	C
D	D
E	E

표 1의 왼쪽 열은 6mm C Series Fixed Focal Length Lens를 사용하여 200mm의 작동 거리에서 촬영한 이미지를 보여줍니다. 인쇄 회로 기판(PCB, 패널 E)과 약병(패널 A) 같은 반사 피사체를 촬영할 때, 피사체 표면에 LED 링이 관찰될 수 있습니다. 이러한 빛번짐은 시스템의 이미지 처리에 방해가 될 수 있습니다. 캡(패널 B), 배송 라벨(패널 C), 금속 기어(패널 D)와 같이 반사가 적은 피사체의 표면을 비추는 데는 균일한 조명이 효과적입니다. 표 1의 오른쪽 열은 6mm C Series Fixed Focal Length Lens와 동일한 배율 및 시야각을 유지하기 위해 25mm C Series Fixed Focal Length Lens를 사용하여 750mm의 작동 거리에서 촬영한 이미지입니다. LED 링 라이트에서 발생하는 빛번짐이 PCB 표면과 약병에서 여전히 보이지만, 25mm C Series Fixed Focal Length Lens의 작동 거리가 더 길기 때문에 빛번짐이 덜 두드러집니다. 이는 조명 형태를 정의하는 것뿐만 아니라 작동 거리와 시야각이 이미징 시스템의 조명 균일성에 미치는 영향을 고려하는 것도 중요하다는 것을 보여줍니다.

**표 2:** 링 라이트를 사용하는 명시야 조명으로 다양한 피사체를 비춘 다음 이를 텔레센트릭 렌즈로 촬영한 이미지

0.69X CobaltTL Telecentric Lens
A
B
C
D
E

표 2는 0.69X CobaltTL Telecentric Lens로 촬영한 동일 부품의 이미지를 보여줍니다. 고정 초점 거리 렌즈로 촬영한 이전 이미지와 비교했을 때, 텔레센트릭 렌즈는 시야각(FOV)이 훨씬 작기 때문에 샘플 피사체의 특정 관심 영역만 표시됩니다. 이처럼 작은 FOV에서는 빛번짐의 영향이 줄어들고, 명시야 링 라이트가 위의 모든 피사체를 효과적으로 비추는 것으로 보입니다. 다만, PCB의 곡선 납땜 부위에서 볼 수 있듯이 피사체의 형태에 따라 반사되는 부분에서 미세한 핫스폿이 관찰될 수 있습니다.

결론: 비전 시스템에 명시야 링 라이트를 통합하기 위한 핵심 요점

전반적으로, 링 라이트를 사용한 명시야 조명은 확산 피사체에 적합하며 반사율이 매우 높은 피사체를 촬영할 때는 주의해야 합니다. 이 명시야 구성은 균일한 조명을 제공하고 그림자를 최소화하므로, 평평하거나 무광택이거나 반사율이 중간 정도인 표면을 검사하는 데 적합합니다. 복잡한 조명 셋업 없이 안정적인 엣지 감지와 선명한 형상 이미지를 얻고자 할 때, 링 라이트는 일관된 이미징 성능을 지원하고, 비용 효율적이며, 간편하게 통합할 수 있는 옵션입니다.

기타 참고 문헌

사용 제품 목록

사용된 카메라: LUCID Vision Labs Triton2™ TRT245S-MC, Sony IMX540, 24.5MP, Monochrome Camera (TRT245S-MC) (#28-874)
사용된 렌즈: Edmund Optics 6mm C Series Fixed Focal Length Lens (#67-709), Edmund Optics 25mm C Series Fixed Focal Length Lens (#59-871), Edmund Optics 0.69X CobaltTL Telecentric Lens (#15-872)
사용된 조명: Advanced Illumination 2.95" White Advanced Illumination High Intensity Ring Light (#88-484)

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