머신 비전용 스폿/바 라이트가 있는 명시야 조명

저자: Thomas Stard & Rebecca Charboneau

스폿/바 라이트를 사용하는 명시야 조명에 관한 소개

명시야 조명은 가장 일반적으로 사용되는 머신 비전 조명 형태 중 하나입니다. 명시야 조명에는 전체 명시야와 부분 명시야의 두 가지 유형이 있습니다. 전체 명시야는 피사체 바로 위에 위치한 링 라이트와 같은 확산 광원을 활용합니다. 부분 명시야는 일반적으로 샘플에서 45 - 90° 각도로 배치된 스폿 라이트, 링 라이트 또는 바 라이트에 의해 생성됩니다(그림 1). 전체 명시야와 비교했을 때, 부분 명시야는 더 높은 콘트라스트를 생성하고 표면 형상을 강조하는 데 선호되는 기술입니다. 아래 이미지는 스폿 라이트 또는 바 라이트를 사용하는 부분 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 Lens와 25mm C Series Fixed Focal Length Lens로 촬영되었습니다.

스폿 라이트를 사용하는 명시야 조명의 이미지 분석 및 평가

**표 1:** 스폿 라이트를 사용하는 부분 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 1은 부분 명시야 조명용으로 배치된 스폿 라이트를 사용하여 촬영한 이미지를 보여줍니다. 핫스폿 및 그림자를 최소화하기 위해, 스폿 라이트의 각도는 촬영하는 피사체에 따라 45 - 90°로 다양하게 조절되었습니다. 위에서 왼쪽 열의 이미지는 6mm C Series Fixed Focal Length Lens를 사용하여 200mm의 작동 거리에서 촬영한 것이고, 오른쪽 열의 이미지는 25mm C Series Fixed Focal Length Lens를 사용하여 750mm의 작동 거리에서 촬영한 것입니다. 25mm C Series Fixed Focal Length Lens는 작동 거리가 더 길어 카메라가 방해가 되지 않기 때문에 스폿 라이트 위치를 더 쉽게 조정할 수 있습니다.

인쇄 회로 기판(PCB, 패널 E)이나 금속 피사체(패널 D)와 같은 반사 피사체를 촬영할 때, 스폿 라이트의 각도가 잘못되면 핫스폿이 발생하여 각인, 긁힘 또는 회로와 같은 형상을 감지하기 어려울 수 있습니다. 반면, 배송 라벨과 같은 확산 피사체를 촬영할 때는 이러한 조명 형태가 광학 문자 인식(OCR)과 같은 어플리케이션에서 높은 콘트라스트를 생성하는 데 적합합니다. 캡(패널 B)과 약병(패널 A)처럼 광택 처리된 물체에서는 핫스폿 문제가 발생할 수 있지만, 부분적인 명시야 조명은 캡의 형상에 훌륭한 콘트라스트를 만들어냅니다.

바 라이트를 사용하는 명시야 조명의 이미지 분석 및 평가

**표 2:** 바 라이트를 사용하는 부분 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 2의 이미지는 이전과 동일한 카메라 및 렌즈 셋업으로 촬영되었지만, 부분 명시야 조명을 위해 바 라이트를 사용했습니다. 위에 있는 이미지들이 스폿 라이트를 사용하여 촬영한 이전 이미지들과 유사한 것을 보면 알 수 있듯이, 바 라이트의 조명 효과는 스폿 라이트와 유사합니다. 바 라이트의 넓은 형태는 라벨(패널 C)과 같은 큰 피사체를 비추기에 용이합니다. 그러나 이는 긁힘이나 흠집으로 인해 발생하는 핫스폿 없이 반사 영역을 촬영하는 것은 더 어렵게 만들기도 합니다. 또한 바 라이트는 약병(패널 A)에서 확연히 드러나는 것처럼 다른 형태의 빛번짐 패턴도 생성합니다.

결론: 비전 시스템에 명시야 바 라이트 및 스폿 라이트를 통합하기 위한 핵심 요점

동일한 조명 타입에 대해 다양한 라이트 형태를 비교한 결과, 어떤 유형의 피사체를 촬영하는지 그리고 어떤 형상에 높은 콘트라스트가 필요한지 이해하는 것이 중요하다는 점을 알 수 있습니다. 확산성 높은 피사체는 바 라이트나 스폿 라이트를 사용하는 부분 명시야 조명에서 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 조명 타입을 확산 피사체에 사용하면 광학 문자 인식이나 머신 비전 시스템을 이용한 결함 감지와 같은 어플리케이션에서 매우 효과적이며 오류가 줄어듭니다. 반사 피사체는 핫스폿을 만드는 경향이 있으므로 돔 라이트를 사용하는 명시야 조명과 같은 확산 조명이 더 효과적입니다.

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)
사용된 조명: Advanced Illumination White, MicroBrite Ultra High Intensity Bar Light (#18-540), Advanced Illumination White, MicroBrite LED Spot Light (#34-217)

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