Trong những năm gần đây, công nghệ sản xuất đã tiến bộ đáng kể, sản phẩm có thể được sản xuất hàng loạt trong thời gian ngắn. Do đó, việc thực hiện "kiểm tra sản phẩm" bằng cách sử dụng mắt người không còn đủ để đáp ứng nhu cầu về độ chính xác cao hơn, tốc độ kiểm tra nhanh hơn và khả năng đào tạo nhân viên mới. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta đang áp dụng thị giác máy (các thiết bị xử lý hình ảnh) để thực hiện kiểm tra sản phẩm, tức là dùng máy tính để phân tích dữ liệu hình ảnh được ghi lại bởi các camera công nghiệp và ống kính, để phát hiện các lỗi hoặc khuyết điểm trong sản phẩm.

Hệ thống thị giác máy có nhiều ưu điểm hữu ích, bao gồm khả năng hoạt động liên tục 24 giờ, khả năng lập trình linh hoạt và giảm thiểu sự biến đổi trong kết quả kiểm tra. Tuy nhiên, thị giác máy không đơn giản chỉ là việc lắp đặt camera. So với thực tế, mắt người có khả năng tập trung liên tục vào một sản phẩm dựa trên khoảng cách và góc nhìn, cùng khả năng nhận biết cả vùng sáng lẫn tối trong một cái nhìn duy nhất. Nó có khả năng thích nghi linh hoạt với mọi tình huống. Trái lại, thị giác máy thường cần một bức ảnh duy nhất của sản phẩm được chụp bởi một camera cố định, ống kính và nguồn sáng, và trừ khi phần bị lỗi hiển thị một cách rõ ràng trong bức ảnh, việc xác định chính xác xem sản phẩm đã qua kiểm tra hay chưa có thể khó khăn.

Thế nào là một hình ảnh tốt?

Hình ảnh được chụp bằng sự kết hợp của ống kính + máy ảnh + ánh sáng.

Yếu tố chính để thu được một hình ảnh tốt

• Độ phân giải

• Tiêu cự

• Độ tương phản

• Sự đồng đều về độ sáng

Độ phân giải	Tiêu cự	Độ tương phản	Sự đồng đều về độ sáng
Độ phân giải kém dẫn đến "không thể nhìn thấy những gì bạn muốn thấy".	Tiêu cự/ độ sâu trường ảnh không đúng dẫn đến hình ảnh không rõ nét	Sự thiếu tương phản giữa đen và trắng dẫn đến một hình ảnh không rõ ràng.	Ánh sáng không đều ở cả hai bên và phía trên dưới, và một phần ánh sáng được phản chiếu lên hình ảnh làm cho nó quá sáng.
Chọn một camera / ống kính có độ phân giải phù hợp với độ chính xác mà bạn muốn phát hiện.	Tập trung vào đối tượng bằng cách điều chỉnh độ sâu trường ảnh với khẩu độ và độ sáng của ánh sáng. (Trong một số trường hợp, hình ảnh có thể bị mờ cố ý.)	Điều chỉnh độ sáng của ánh sáng và tốc độ màn trập của máy ảnh để làm rõ các vùng mà bạn muốn nhấn mạnh và những vùng mà bạn muốn làm cho không nổi bật.	Ánh sáng nên đủ đáp ứng cho đối tượng và từ vị trí thích hợp.

Mối quan hệ giữa màu sắc ánh sáng và màu sắc các đối tượng

Hình ảnh thu được phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng được áp dụng lên màu sắc của đối tượng mục tiêu

Ba màu sắc chính của ánh sáng

Ba màu sắc cơ bản nhất là Đỏ, Xanh lá cây và Xanh dương, được biểu thị bằng chữ viết tắt RGB. Kết hợp ba màu sắc ánh sáng này với tỉ lệ bằng nhau sẽ tạo ra ánh sáng trắng. Ánh sáng trong nhà như đèn huỳnh quang và ánh sáng mặt trời trông như màu trắng vì các màu sắc khác nhau của ánh sáng được kết hợp theo tỷ lệ với nhau. Hơn nữa, gần như bất kỳ màu sắc nào cũng có thể được tạo ra bằng cách điều chỉnh cân bằng của RGB.

Khả năng thấy màu sắc của các vật thể

Màu sắc của một vật thể được xác định bởi màu sắc của ánh sáng đạt đến vật thể từ nguồn sáng, như ánh sáng mặt trời, và phản xạ mà không bị hấp thụ bởi vật thể.

(Ví dụ 1) Nếu chiếu ánh sáng trắng lên một quả táo đỏ, nó sẽ trông đỏ vì nó hấp thụ ánh sáng xanh và ánh sáng xanh lá cây, chỉ phản xạ ánh sáng đỏ. Nếu chiếu ánh sáng xanh lên một quả táo đỏ, nó hấp thụ ánh sáng xanh và không phản xạ bất kỳ màu sắc nào, khiến nó trông như màu đen.

(Ví dụ 2) Khi chiếu ánh sáng trắng lên một quả chuối màu vàng, nó hấp thụ ánh sáng xanh và phản xạ một sự pha trộn giữa ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh lá cây, khiến nó trông có màu vàng. "Nếu bạn chiếu ánh sáng xanh lên một quả chuối màu vàng, nó sẽ hấp thụ ánh sáng xanh và trông như màu đen vì nó hấp thụ ánh sáng xanh."

Độ rõ nét của một vật thể được xác định bởi màu sắc của ánh sáng đối với nó.

Sử dụng đặc tính này, chúng ta có thể kiểm soát việc làm cho một vật thể trở nên "sáng hơn" hoặc "tối hơn" bằng cách sử dụng ánh sáng một màu trên một vật thể có màu sắc.

"Trong thực tế, việc sử dụng một máy ảnh một màu và chiếu ánh sáng đỏ (R), xanh lá cây (G) và xanh dương (B) lên một vật thể với mỗi màu đỏ (R), xanh lá cây (G) và xanh dương (B) sẽ tạo ra hình ảnh sau đây.

Thuộc tính tương tự có thể được sử dụng để "làm tối/làm sáng" các khuyết điểm (vết trầy xước và vết bẩn) trên một vật thể.

(Ví dụ 3) Khi phát hiện vết bẩn màu xanh trên một vật thể màu đỏ, có thể sử dụng ánh sáng màu đỏ để chụp vật thể với độ sáng cao hơn và vết bẩn trở nên tối hơn, tạo ra một hình ảnh có độ tương phản cao.

Ngoài việc làm nổi bật các khuyết điểm, khái niệm lựa chọn ánh sáng cùng này còn có thể được sử dụng để loại bỏ phông nền dư thừa hoặc các đối tượng không cần thiết.

Bước sóng của ánh sáng

"Ánh sáng" là một loại sóng gọi là sóng điện từ. Dải ánh sáng này mà mắt người có thể cảm nhận được được gọi là "ánh sáng có thể nhìn thấy" và kéo dài từ khoảng 380 nm đến 780 nm (nanomet). Dải bước sóng được sử dụng trong hình ảnh rộng hơn cả ánh sáng có thể nhìn thấy, từ tử ngoại đến hồng ngoại.

Bước sóng và Độ phân giải

Ánh sáng tử ngoại và hồng ngoại

Trong số các bước sóng không thể nhìn thấy bởi mắt người, bước sóng ngắn hơn so với ánh sáng có thể nhìn thấy được gọi là "ánh sáng tử ngoại" và bước sóng dài hơn được gọi là "ánh sáng hồng ngoại".

Hình ảnh chụp bằng ánh sáng tử ngoại

Khi chiếu ánh sáng tử ngoại lên một số đối tượng, bao gồm cả các chất phố phồng, sẽ gây ra hiện tượng phát quang (kích thích) hấp thụ ánh sáng tử ngoại và phát ra ánh sáng với bước sóng dài hơn. Điều này cho phép vị trí của các đối tượng khó nhận biết bằng ánh sáng có thể nhìn thấy được dễ dàng hơn.

Ánh sáng có thể nhìn thấy được	Ánh sáng tử ngoại (ánh sáng UV)	Ánh sáng có thể nhìn thấy được	Ánh sáng tử ngoại (ánh sáng UV)
Không thể nhận biết chỗ bánh răng được phủ mỡ	Dầu mỡ bị nhô lên và vùng được áp dụng rõ ràng nhìn thấy.	Bột vụn bị kết hợp với các vật thể ngoại lai có cùng màu sắc, không thể phân biệt bằng ánh sáng có thể nhìn thấy.	Bột vụn nổi bật lên và trở nên sáng hơn, trong khi các vật thể ngoại lai có thể được giữ ở trạng thái tối

Hình ảnh được chụp bằng ánh sáng hồng ngoại

Nó có thể xuyên qua các vật thể cụ thể. Điều này cho phép phát hiện các chất trong vật thể mà ánh sáng có thể nhìn thấy không thể thấy được. Nó cũng có thể làm tối và phát hiện các khu vực chứa nhiều độ ẩm hơn so với môi trường xung quanh, do tính chất hấp thụ của độ ẩm trong một dải bước sóng hồng ngoại cụ thể.

Khả năng truyền ánh sáng hồng ngoại: Phân biệt giữa vân gỗ và các vết nứt

Truyền ánh sáng hồng ngoại + phát hiện độ ẩm: Giọt nước trên rong biển khô

Truyền ánh sáng hồng ngoại + phát hiện độ ẩm: Vết trầy trên cà tím

So sánh trong ánh sáng hồng ngoại Trái: Dầu / Phải: Nước

Trường sáng và trường tối

Một tác phẩm thô, có độ phản xạ thấp như giấy hoặc gỗ chưa được xử lý sẽ trông hoàn toàn sáng bằng bất kể nơi nào ánh sáng được chiếu vào. Tuy nhiên, một tác phẩm bóng bẩy và có khả năng phản xạ cao, chẳng hạn như gương, kim loại đã đánh bóng hoặc kính, sẽ được ghi lại trong một hình ảnh hoàn toàn khác nhau tùy thuộc vào nơi ánh sáng được chiếu từ.

Cần phải thay đổi phương pháp chiếu sáng dựa trên việc xác định xem khuyết điểm kiểm tra có nên được ghi lại sáng (trắng) hay tối (đen).

Trường sáng: Ghi lại sự phản xạ tích cực của ánh sáng chiếu vào trên một tác phẩm. Nó cũng ghi lại ánh sáng truyền tích cực đi qua một vật thể trong suốt như kính.

Trường tối: Ghi lại sự phản xạ phân tán của ánh sáng chiếu vào trên một tác phẩm. Nó cũng ghi lại ánh sáng truyền phân tán đi qua một vật thể mờ như tấm acrylic.

Công việc 1. Màn hình điện thoại thông minh (có khả năng phản xạ và bóng bẩy cao) Những gì bạn muốn ghi lại: các khuyết điểm trên bề mặt màn hình

Trường sáng/Chiếu sáng: Ánh sáng đèn chiếu thẳng	Trường tối/Chiếu sáng: Ánh sáng vòng góc thấp (Low angle)

Công việc 2. Kính trong suốt và có khả năng truyền sáng). Những gì bạn muốn ghi lại: Vân tay và dấu vết bẩn trên phần kính

Trường sáng rõ ràng / Chiếu sáng: Ánh sáng phẳng (dome light)	Trường tối/Chiếu sáng: Ánh sáng chiếu góc thấp (Low angle)

Công việc 3. Nắp đậy bằng vật liệu nhựa. Những gì bạn muốn ghi lại: Các khuyết điểm trên bề mặt

Trường sáng/chiếu sáng: Ánh sáng chiếu thẳng (direct)	Trường tối/chiếu sáng: Ánh sáng có diffused

Góc chiếu sáng tỏa Khi bề mặt của công việc không đồng đều, có thể sử dụng các mẫu sau để tạo hình ảnh.

• Khi bạn muốn làm cho sự không đồng đều nổi bật như một khuyết điểm.

• Khi bạn không muốn sự không đồng đều nổi bật như khuyết điểm, nhưng muốn phát hiện các vết bẩn khác, v.v.

Cần phải thu được kết quả hoàn toàn khác biệt, điều này có thể đạt được bằng cách điều chỉnh "góc chiếu sáng tỏa".

Góc chiếu sáng tỏa là góc của ánh sáng tới một điểm trên một vật thể, và kích thước của góc chiếu sáng tỏa điều khiển diện mạo của sự không đồng đều.

• Để làm cho bề mặt vật liệu nổi bật → Đặt ánh sáng ở khoảng cách có bề mặt phát sáng nhỏ. (Góc chiếu sáng tỏa nhỏ hơn)

• Để làm tối thiểu hóa sự hiển thị của bề mặt không đồng đều → Sử dụng ánh sáng có bề mặt phát sáng lớn ở khoảng cách gần hơn để làm tối thiểu hóa sự hiển thị. (Góc chiếu sáng tỏa lớn hơn)

Điều này cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi sử dụng ánh sáng nền để ghi lại hình dáng bóng của vật thể.

Như đã trình bày ở phần trước, màu sắc, loại, kích thước và cách lắp đặt ánh sáng có khả năng thay đổi cách chúng ta quan sát vật thể. Việc lựa chọn ánh sáng đóng vai trò vô cùng quan trọng, hợp nhất cùng với máy ảnh và ống kính.

New Ocean mang đến khả năng xác minh thực tế trên các vật thể, vì vậy xin đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu thêm thông tin.