Chúng ta hiểu rõ rằng chất lượng và sự phù hợp của ánh sáng là một trong những khía cạnh quan trọng để tạo ra một hệ thống kiểm tra thị giác đạt tiêu chuẩn, chính xác và kịp thời. Sự hiểu biết về các loại và kỹ thuật chiếu sáng, hình học, bộ lọc, đặc điểm cảm biến và màu sắc, việc phân tích kỹ lưỡng môi trường kiểm tra, bao gồm cả việc trình bày mẫu và tương tác ánh sáng mẫu sẽ cung cấp nền tảng để thiết kế một giải pháp chiếu sáng hiệu quả . Việc thiết kế và tuân theo một trình tự phân tích ánh sáng nghiêm ngặt sẽ cung cấp một môi trường nhất quán và mạnh mẽ, do đó tối đa hóa thời gian, công sức và nguồn lực - các mục được sử dụng tốt hơn trong các khía cạnh quan trọng khác của thiết kế, thử nghiệm và triển khai hệ thống thị giác
Có lẽ không có khía cạnh nào khác của việc thiết kế và triển khai hệ thống thị giác một cách nhất quán lại gây ra sự chậm trễ, phát sinh chi phí và gây áp lực chung hơn là chiếu sáng. Trước đây, chiếu sáng thường là khía cạnh cuối cùng được chỉ định, phát triển và hoặc tài trợ, nếu có. Và cách tiếp cận này không hoàn toàn là không có cơ sở, vì cho đến gần đây vẫn chưa có loại đèn chiếu sáng thực sự dành riêng cho thị giác trên thị trường, có nghĩa là các giải pháp chiếu sáng thường bao gồm các sản phẩm tiêu dùng sợi đốt hoặc huỳnh quang tiêu chuẩn, với một số hỗ trợ xung quanh. 

Trong bài viết này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về cách mà ánh sáng tương tác với vật mẫu kiểm tra, ảnh hưởng của màu sắc ánh sáng đến chất lượng ảnh để tìm ra phương án chiếu sáng tốt nhất cho dự án của mình.

Tương tác giữa vật mẫu và ánh sáng

Cách mà bề mặt của mẫu tương tác với ánh sáng xung quanh và đặc thù cho từng tác vụ có liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm cả hình dạng bề mặt, hình học và hệ số phản xạ, cũng như thành phần, địa hình và màu sắc của nó. Một số kết hợp của những yếu tố này sẽ xác định lượng ánh sáng và cách thức, nó được phản chiếu tới máy ảnh, và sau đó có sẵn để thu nhận, xử lý và đo lường / phân tích (xem Hình 1). Một nguyên tắc quan trọng cần nhớ là khi xử lý các bề mặt đặc biệt, ánh sáng phản xạ từ các bề mặt này theo góc tới - đây là một đặc tính hữu ích để áp dụng cho các ứng dụng chiếu sáng trường tối (xem Hình 3, hình ảnh bên phải chẳng hạn).

Ngoài ra, một bề mặt cong, hình khối, chẳng hạn như đáy lon nước ngọt (Hình 2), sẽ phản xạ nguồn sáng định hướng khác với bề mặt phẳng, khuếch tán, chẳng hạn như giấy sao chép. Tương tự như vậy, bề mặt địa hình, chẳng hạn như PCB đông dân, sẽ phản xạ khác với bề mặt phẳng, nhưng có kết cấu mịn hoặc lõm (Hình 3) tùy thuộc vào loại ánh sáng và hình học.

​ Hình 1 . Bên trái: Tương tác ánh sáng trên bề mặt mẫu.

                                                                             Bên phải: Bề mặt điểm, góc phản xạ = góc tới (Phi 1 = Phi 2).

​ Hình 2 . Đáy lon nước ngọt.

Bên trái: được chiếu sáng bằng ánh sáng vòng trường sáng, nhưng hiển thị độ tương phản kém, ánh sáng không đồng đều và phản xạ rõ nét

Bên phải: được chụp bằng ánh sáng khuếch tán, tạo nền đồng đều cho phép đọc mã.

​ Hình 3 . Mã ma trận chấm peen 2D 

                                                                         Bên trái: được chiếu sáng bởi ánh sáng vòng trường sáng

                                                                        Bên phải: được chụp bằng ánh sáng trường tối tuyến tính góc thấp.

Một sự thay đổi đơn giản về kiểu ánh sáng đã tạo ra một hoạt động kiểm tra hiệu quả và mạnh mẽ hơn.

 Màu ấm - Màu mát - Phân tích màu sắc

Vật liệu phản xạ hoặc hấp thụ đa dạng các bước sóng ánh sáng khác nhau, một hiệu ứng có giá trị đối với cả B&W và không gian ảnh màu. Như tất cả chúng ta đều được biết từ trường phổ thông, các màu sắc phản chiếu thì bề mặt được làm sáng lên; ngược lại, các màu đối lập hấp thụ thì các bề mặt bị tối đi. Bằng cách sử dụng bánh xe màu đơn giản của Màu ấm so với Màu mát (Hình 4), chúng ta có thể tạo ra độ tương phản khác biệt giữa một phần và mặt nền của nó (Hình 5), và thậm chí phân biệt các phần màu, với một bảng màu giới hạn, đã biết , với một máy ảnh B&W (Hình 6).

​ Hình 4 - Bánh xe màu sắc

​                                                 Hình 5. a - Tem thư được chụp dưới ánh sáng Đỏ

                                      b - Đèn xanh lá

                                      c - Ánh sáng xanh lam, tạo ra ít độ tương phản hơn ánh sáng xanh lá

                                     d - Ánh sáng trắng, tạo ra ít độ tương phản hơn ánh sáng Xanh lam hoặc Xanh lá.

                                    Ánh sáng trắng sẽ tương phản  tất cả màu, nhưng nó có thể là sự thỏa hiệp tương phản

​ Hình 6. a - Các miếng kẹo được chụp dưới ánh sáng trắng và máy ảnh CCD màu

                                                              b - Đèn trắng và máy ảnh B&W

                                                              c - Đèn đỏ, làm sáng cả màu đỏ và vàng, làm tối màu xanh lam

                                                              d - Đèn đỏ và xanh, tạo ra màu vàng, làm sáng màu vàng nhiều hơn màu đỏ

                                                              e - Đèn xanh lá cây, làm sáng màu xanh lá cây và xanh lam và làm tối màu đỏ

                                                              f - Ánh sáng xanh lam, làm sáng màu xanh lam và làm tối các màu khác.