Engineered Lighting For Vision Fondata nel 1983 Focalizzati sull’Ottica e sistemi di visione Sviluppiamo sistemi per Imaging Ingegnierizziamo guide di luce per imaging Partnership with: D.V.srl and Gold Elettronica
La nostra missione
Essere un riferimento per coloro che richiedono sistemi di visione e di illuminazione tecnica
Vinci Fine Instruments La ditta Vinci sviluppa produce e commercializza strumentazione scientifica per la visione e l’aquisizione di immagini e segnali nella ricerca scientifica e l'industria. La nostra linea di prodotti è costituita da componenti, strumentazione e soluzioni basate su tecnologie uniche e allo stato dell'arte. Uno dei settori particolarmente innovativi, è rappresentato da soluzioni e sistemi che vedono l’impiego delle fibre ottiche. Sin dal 1983 la VINCI fine instruments è diventata un riferimento in Italia, come manifattura di fibre ottiche per applicazioni di sensoristica, componenti per la trasmissione di luce di dati e controlli elettronici. Noi serviamo altrettanto bene industrie e laboratori di ricerca come i settori medico e farmaceutico
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Vinci Fine Instruments Oggi Sistemi di illuminazione ingegnierizzati per Visione e Spectroscopia Componenti e sistemi Ottici innovativi Disponibili a tempo pieno Specialisti in guide di luce in fibra ottica Laboratori di Imaging chiavi in mano Soluzioni customizzate
Visione e Illuminazione Arte o Scienza?
Topics Luce e caratteristiche della superfice Luce ottimizzata per la visione Misura della luce ambientale Fondamenti della geometria dell illuminazione Tecniche di illuminazione Sorgenti di luce Accessori per l’illuminazione Selezionare una luce
Light Characteristics La luce è energia e viene misurata in Lunghezza d’onda (Misurata in nanometri)
Angstrom = 1/100,000,000 Centimeter Nanometer = 10 Angstroms = 0.000001 mm X-RAYS
ULTRAVIOLET
VISIBLE 450-700 nm
NEAR-INFRARED
MID-INFRARED
FAR-INFRARED
Caratteristiche della Luce Diffusa - Illuminazione da direzione multipla Diretta - Illuminazione da una sola direzione
Luce diffusa
Luce diretta
Caratteristiche della superfice Una superfice diffondente riflette la luce in modo diffuso.
Una superfice speculare riflette la luce con uno specifico angolo.
Una superfice che assorbe non riflette la luce
Considerazioni fondamentali Caratteristiche della superficie del campione Geometria Dimensione Regione di Interesse ( ROI ) Movimento o stazionario Area & Restrizioni Ambiente
Luce Ottimizzata Per La Visione Massimo contrasto su gli elementi di interesse Minimo contrasto su gli elementi non interessanti Massima energia luminosa – Aumentare la profondita di campo ( DOF ) – Aumentare il rapporto S/N – Minimizzare gli effetti della luce ambiente
Minima sensibilità alle variazioni di condizioni ambientali key point - Vision is analyzing reflected light
Measuring the Light Environment Cosa Intendiamo per: – – – –
Geometria Percentuale di copertura Intensità (lumens) Uniformità (6-Sigma)
Measuring the Light Environment Sorgente puntiforme – <1% di copertura – Fortemente angolare – Fortemente asimmetrica
Sorgente anulare – <15% Copertura – Fortemente angolare – Radialmente simmetrica
Measuring the Light Environment Ring Light With Diffuser – 15-30% Copertura – Angolare – Radialmente simmetrica
Continuous Diffuse Illumination – 90-100% Copertura – Non-Angolare – Radialmente simmetrica
Measuring the Light Environment The Ball Bearing Test
Ring Lite
Continuous Diffuse Illumination
Lighting Geometry
Height of Lens
Height of Light
Field of View
Lighting Geometry
Height of Light
Surface Angle
Lighting Geometry
Solid Angle Of Illumination Ď&#x2020;
Lâ&#x20AC;&#x2122;angolo solido di illuminazione ha influenza sulla percezione delle Ombre da parte della camera
Bright-Field & Dark-Field Bright-Field
Dark-Field
Dark-Field Field Of View
Tecniche di illuminazione Back Light (Transmessa) - Opposta alla Camera Incidente – Stesso lato della camera – – – –
Bright-Field – Elevato angolo di illuminazione Dark-Field – Piccolo angolo di illuminazione Axial – Coincide con l’asse ottico della camera Structured – A geometria controllata Continuous Diffused –Ambiente illuminato in modo Completamente uniforme – Multi-axis
Back-Light ( retroilluminazione )
Diretta
Diffusa
Collimata
Results of Back-Light Il contorno della parti risulta meglio definito Le superfici delle parti opache perderanno risalto Le parti opache verranno binarizzate Traslucenza e misurabile
Back-Light Images
Lamp filament with ring light
Lamp filament with back light
Back-Light Applications Stampa su contenitori trasparenti P.I.V. ( velocimetria di particelle ) Locazione di filamenti in lampade Locazione di oggetti per la guida di robot Translucenza dei materiali
General Purpose Lighting Ring Illuminator (bright-field) – La più comunemente usata (low-cost) – Buona per superfici diffondenti
General Purpose Lighting Spot Illuminator (bright or dark-field) – Illuminazione molto comune (low-cost) – Buona per creare ombre o riflessioni – Superfici diffondenti
On-Axis Illumination
Beam Splitter
Light source
Diffuser
Object
On-Axis Illumination
Result of Diffuse On-Axis La superficie speculare perpendicolare alla Camera Riflette uniformemente Le superfici che assorbono Appaiono scure Le superfici speculari angolate appaiono scure
On-Axis Lighting Images
Lead frame with fluorescent ring light
Lead frame with diffuse on-axis light
DOAL Applications ( Diffuse On Axis Light )
Circuiti stampati – Posizionamento delle piste – Rilevamento di tracce – Ispezione di saldature – Posizione di componenti
Crepe e fessurazioni-graffi Ispezione di rivestimenti trasparenti ( colle-vernici )
Continuous Diffuse Illumination Beam Splitter
Light source (on-axis)
Light source (off-axis) Object
Continuous Diffuse Illumination
Result of Continuous Diffuse Illumination Una superfice riflettente ma irregolare verrĂ normalizzata dalla camera Superfici assorbenti appariranno scure Superfici trasparenti verranno ignorate La definizione della superfice potrebbe perdersi
CDI Lighting Images Continuos Diffuse Light
Wrinkled foil with ring light
Wrinkled foil with CDI
CDI Lighting Images
Encapsulated gum with ring light
Encapsulated gum with CDI
CDI Applications Compact Discs Data/Lotto su lattine di bibite-carte metallizate Inspezione attraverso contenitori trasparenti â&#x20AC;&#x201C; Glass Tubes â&#x20AC;&#x201C; Pharmaceutical Blisters
Stampa su superfici molto speculari
DOAL Non-Uniformity
Square Continuous Diffuse Illumination
Beam Splitter
Light source
Diffuser
Object
Square Continuous Diffuse Illumination
Result of Square Diffuse Illumination Stesso effetto del CDI, Eccetto che gli angoli di superfice saranno ridotti (La luce ridurrĂ lâ&#x20AC;&#x2122;angolo solido di illuminazione)
SCDI Images
HASL Board with Ring Lite
HASL Board with SCDI
SCDI Applications ( Square Continuos Diffuse Illumination
)
Circuiti stampati – Con componenti – Con saldature
Tappi di bottiglia – Integrità della tenuta – Contaminazioni
L’applicazione di illuminazione DOAL e sempre consigliata quando e richiesta uniformità di illuminazione
Dark-Field Illumination
Light source
Light source
Result of Dark-Field Light Le porzioni di superfice non perpendicolari alla camera riflettono molta pi첫 luce verso la camera stessa. Il contorno e la geometria della superfice viene accentuato
Dark-Field Lighting Images
Wrench with ring light
Wrench with dark field ring
Dark-Field Lighting Images
BGA Ball Inspection and Placement
Dark-Field Lighting Images
Data Matrix on Lead Frame
Dark-Field Applications Porosità dei circuiti stampati Integrità delle guarnizioni sui coperchi Scritte incise Posizione dei pin sui connettori Irregolarità delle superfici
Multi-Axis Illumination
Beam Splitter
Object
Light source
Structured Light CCD Camera Laser Light Plane
Cylindrical Lens Light Stripe On Workpiece
Lens & Interference Filter
Result of Structured Light Superfici poste a diversa distanza dalla camera rifletteranno la luce con differente locazione su una CCD 2D
Structured Lighting Images
Hex wrenches with line light
Structured Lighting Images
Metal surface with on-axis light
Metal surface with line light
Structured Light Applications Controllo di profili Misura dellâ&#x20AC;&#x2122;altezza degli oggetti Misura del diametro di cilindri
Applicazione di Imaging Integrata
Un applicazione di Imaging integrata deve possibilmente prevedere Attenzione agli spazi operativi FacilitĂ di integrazione Minimizzare gli interventi dellâ&#x20AC;&#x2122;operatore F.O.V. e Distanza di lavoro fissi
Considerazioni sulle sorgenti di luce ProprietĂ Spettrali (Wavelength) Efficienza (Heat and Energy) Vita e invecchiamento della sorgente Costi e ReperibilitĂ Dimensione
Spectral Response of CCD Arrays Relative Spectral Response CCD Array 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 CCD IR Cut Filter
0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Spettro della luce solare
Relative Luminous Intensity of LEDs NER LEDs (623nm) Relative Luminous Intensity 1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00 590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
Spettri di emissione caratteristici Hg deuterio
Xenon
led
Typical Light Sources Incandescente – Vantaggi= Costo, Reperibilità, Spectralmente, Conducibile tramite fibre ottiche, non fluttua – Svantaggi= Calore, cambia nel tempo, Filamento
Fluorescente – Vantaggi= Costo, Reperibilità, Spectrali, Diffusa – Svantaggi= Non-Uniforme nel tempo, Fluttua
Typical Light Sources Light Emitting Diodes (LED) – Vantaggi= Costo, reperibilità, Vita molto lunga, Facilmente collocabili, basso consumo – Svantaggi= Limitata efficienza dello spettro, Poca luce emessa (ma stanno migliorando)
Xenon Strobe – Vantaggi=Molto intensa, Luce bianca, Facile da usare con le fibre ottiche – Svantaggi= Costo, Complessità
Illumination Accessories Fiber Optics Diffusers Filters Polarizers Beam-Splitters Prisms, Mirrors Lenses
Scegliere L’illuminazione Considerare le caratteristiche della superficie e gli obiettivi di visione Scelta della tecnica di illuminazione ⇒ Generale (Ring, Spot) – Applicazioni non critiche ⇒ Strutturata – Analisi e misure di superfici ⇒ Dark Field – Sperfici assorbenti ma piatte ⇒ Back Light – analisi di contorni, sostanze trasparenti ⇒ DOAL ( Diffuse On Axis Light ) – superfici speculari piane ⇒ SCDI ( Square Cont.Diff.Ill ) – Superfici irregolari ⇒ CDI ( Continuos Diff.Ill. ) – Superfici particolarmente irregolari
Determinare la dimensione
Scegliere L’illuminazione Selezionare La Posizione della Sorgente Selezionare il tipo di sorgente ⇒ Light Emitting Diode ⇒ Fluorescent ⇒ Halogen ⇒ Strobe ⇒ Other
Scegliere gli accessori ⇒ Lenses ⇒ Fiber Optics ⇒ Diffusers ⇒ Beam Splitters
Infine Interpellare VINCI per gli acquisti
Ho finito Grazie e arrivederci Il prossimo relatore : Ing. Pellegrino Costa ( Consulente ) Argomento : Elementi di Ottica e di microscopia