Mencegah Pembengkokan Gambar Akibat Panas di Kamera Pindai Garis Visi Mesin
Dari pencitraan astronomi diketahui bahwa berbagai kondisi atmosfer dan efek cuaca berdampak pada kualitas gambar. Hal ini disebabkan oleh perubahan lokal indeks bias udara di jalur optik. Perubahan ini bergantung pada panjang gelombang dan bervariasi dengan perubahan tekanan atmosfer dan kelembapannya.
Di bidang penglihatan mesin, baik tekanan dan kelembaban biasanya dapat diasumsikan konstan di seluruh jalur optik. Namun, ada pengecualian untuk aturan ini jika ada arus udara turbulen di jalur optik yang dapat menyebabkan perubahan tekanan lokal. Penyebab khas untuk turbulensi adalah konveksi panas antara bagian-bagian pada suhu yang berbeda. Sumber panas umum dalam penglihatan mesin dapat berupa iluminasi, elektronik beban tinggi, atau sampel suhu tinggi seperti logam tuang.
Pengaruh pada Pencitraan
Indeks bias yang berbeda di udara turbulen bertindak sebagai lensa gradien yang membelokkan konten gambar di area yang terkena. Besaran dan perpanjangan warping terlalu rumit dan terlalu bergantung pada pengaturan untuk dimodelkan secara matematis. Sebagai gantinya, kami menunjukkan contoh pengukuran efek ini untuk mewakili besarnya tipikal dan untuk memandu Anda dalam mengukurnya dalam pengaturan Anda sendiri.
Dalam kamera pemindaian garis, distorsi optik konstan untuk setiap garis di sepanjang arah pemindaian dan oleh karena itu tidak terlihat pada gambar. Fakta ini mengurangi masalah menjadi satu dimensi spasial – tegak lurus terhadap arah pemindaian – dan dimensi waktu. Kedua dimensi dapat diamati sekaligus dengan memperoleh gambar target statis dengan kamera pemindai garis. Distorsi optik akan menggeser posisi konten gambar dalam arah-x sedangkan perpanjangan lengkungan dalam arah-y mewakili informasi waktu.
Pergeseran ini dapat dengan mudah diukur dengan mencitrakan pola garis statis. Prinsip dasar pengukuran ini digambarkan pada Gambar 1. Profil intensitas gambar referensi diambil dengan rata-rata wilayah yang diinginkan yang berisi area beberapa kolom di sekitar setiap posisi x (digambarkan dengan warna hijau). Sebuah blok uji persegi (digambarkan dengan warna merah) dilewatkan di sepanjang seluruh kolom dan untuk setiap posisi data uji digeser dalam langkah-langkah subpiksel melalui interpolasi. Pergeseran dengan korelasi tertinggi antara pengujian dan referensi dicatat untuk setiap piksel dan dapat diplot dalam gambar skala warna untuk memvisualisasikan data.
Gambar 2 menunjukkan visualisasi ini dari gambar pola garis statis yang diambil dengan kamera Chromasens allPIXA dengan resolusi optik 5 m. Sumber panas dalam hal ini adalah iluminasi tubelight Chromasens Corona II yang dioperasikan pada arus LED maksimum. Dalam pengaturan ini besarnya distorsi optik berada pada kisaran <0,15 piksel. Turbulensi terlihat pada gambar shift sebagai area dengan distorsi yang serupa. Mereka memanjang lebih dari ukuran 10mm - 30mm dan bertahan selama 200 md - 800 md.
Pengukuran ini menunjukkan bahwa besarnya gangguan gambar akibat konveksi panas dari penerangan standar tidak akan berdampak nyata untuk tugas pemeriksaan standar. Namun, tugas pemrosesan gambar khusus yang bergantung pada akurasi subpiksel (misalnya ekstraksi fitur akurat subpiksel atau korelasi gambar berbasis subpiksel) kemungkinan akan menunjukkan penurunan akurasi pengukuran karena distorsi ini.
Penekanan Pembengkokan Gambar
Efek warping gambar dapat ditekan dengan mencegah turbulensi. Untuk tujuan ini, kipas dapat digunakan untuk membuat aliran udara laminar. Karena tekanan dalam aliran laminar konstan, tidak ada efek gradien lensa yang akan terjadi. Aliran udara perlu menutupi seluruh permukaan sumber panas, atau seluruh volume jalur optik tempat turbulensi mungkin muncul.
Opsi kedua biasanya lebih mudah direalisasikan untuk kamera pemindaian garis karena jalur optik dibatasi ke bidang. Oleh karena itu, kipas dapat dipasang di samping kamera dengan arah aliran di sepanjang garis sensor. Pada contoh di atas, udara dalam volume tepat di bawah celah penglihatan lampu tabung perlu dialiri oleh aliran laminar. Karena dinding samping iluminasi menghalangi akses langsung ke aliran udara, kipas dipasang di atas lampu tabung dan ditiupkan ke celah penglihatan pada sudut miring seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Metode ini mengurangi besarnya distorsi menjadi ukuran kecil yang tidak terlihat.
Kesimpulan
Sumber panas di dekat jalur optik dapat menyebabkan distorsi gambar yang secara lokal menggeser posisi konten gambar. Untuk kamera pemindai garis, terdapat daerah gambar dengan pergeseran serupa yang mencakup beberapa mm bidang pandang yang muncul dan menghilang dalam jangka waktu sekitar satu detik. Analisis sub-piksel dari konten gambar akan dipengaruhi secara negatif oleh pergeseran ini. Untuk menekan efek ini, disarankan untuk menutupi seluruh volume di sepanjang jalur optik yang dipengaruhi oleh turbulensi dengan aliran udara laminar dari kipas.
Artikel ini ditulis oleh Timo Eckhard, Ketua Tim, Riset &Inovasi, Inovasi &Manajemen IP; dan Sebastian Georgi, Manajer Riset &Inovasi, Chromasens GmbH (Konstanz, Jerman). Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Mr. Eckhard di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Perlukan JavaScript untuk melihatnya., Mr. Georgi di Alamat email ini dilindungi dari Spambot. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya., atau kunjungi di sini .
