Types d'éclairage courants

Cette note correspond à la Section 11.1 du Guide de Ressources en Imagerie

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Souvent, un client se débat avec des problèmes de contraste et de résolution dans un système d'imagerie, tout en sous-estimant le pouvoir d'un éclairage approprié. En fait, la qualité d'image souhaitée peut généralement être obtenue en améliorant l'éclairage d'un système plutôt qu'en investissant dans des détecteurs, des objectifs d'imagerie et des logiciels à plus haute résolution. Les intégrateurs de systèmes doivent se rappeler que l'intensité lumineuse de l'image finale dépend directement de la sélection des composants.

Un éclairage correct est essentiel pour un système d'image et un éclairage incorrect peut causer une variété de problèmes d'image. Le blooming ou les points chauds, par exemple, peuvent cacher des informations importantes de l'image, tout comme l'ombrage. En outre, l'ombrage peut également entraîner de faux calculs de bords lors de la mesure, ce qui se traduit par des mesures inexactes. Un mauvais éclairage peut également entraîner un faible rapport signal/bruit. Un éclairage non uniforme, en particulier, peut nuire aux rapports signal/bruit et rendre plus difficiles des tâches telles que le seuillage. Ce ne sont là que quelques-unes des raisons pour lesquelles un éclairage correct de votre application est si important.

Les pièges d'un éclairage inadéquat sont clairs, mais comment les éviter ? Pour garantir un éclairage optimal lors de l'intégration d'un système, il est important de reconnaître le rôle que joue le choix des bons composants. Chaque composant affecte la quantité de lumière incidente sur le capteur et, par conséquent, la qualité d'image du système. L'ouverture de l'objectif d'imagerie (f/#) a un impact sur la quantité de lumière incidente sur la caméra. L'éclairage doit augmenter à mesure que l'ouverture de l'objectif se ferme (c'est-à-dire que le f/# est plus élevé). Les objectifs de forte puissance nécessitent généralement un éclairage plus important, car les petites zones vues renvoient moins de lumière dans l'objectif. La sensibilité minimale de la caméra est également importante pour déterminer la quantité minimale de lumière nécessaire dans le système. En outre, les paramètres de la caméra, tels que le gain, la vitesse d'obturation, etc., affectent la sensibilité du capteur. L'éclairage par fibre optique implique généralement un illuminateur et un guide de lumière, chacun d'entre eux devant être intégré pour optimiser l'éclairage à l'endroit où se trouve le capteur.

L'intensité lumineuse de nos produits d'éclairage est généralement spécifiée en termes de bougies-pieds (footcandle, unité anglaise). Le lux, l'unité SI équivalente, peut être relié aux bougies-pieds comme suit : 1 lux = 0,0929 bougies-pieds.

Types d'éclairage

Un éclairage approprié étant souvent le facteur déterminant entre le succès et l'échec d'un système, de nombreux produits et techniques spécifiques ont été développés pour surmonter les obstacles les plus courants en matière d'éclairage. La mire utilisée dans cette section a été développée pour démontrer les forces et les faiblesses de ces différents schémas d'éclairage pour une variété de caractéristiques d'objets. Les rainures, les couleurs, les déformations de la surface et les zones spéculaires de la mire représentent certains des problèmes courants qui peuvent exiger une attention particulière dans les applications réelles.

Le filtrage permet d'obtenir différents niveaux de contraste.

Des exemples illustrent l’éclairage en fond noir et en rétroéclairage avec des filtres de couleur assortis. Remarque : Images prises avec l’objectif zoom proche mise au point 10X #54-363: Champ de vision = 30 mm, distance de travail = 200 mm.

Fond noir uniquement Les défauts apparaissent en blanc

Fond noir avec filtre bleu Les défauts apparaissent en bleu.

Fond noir et rétroéclairage Aucun filtre n'est utilisé, mais le contraste des bords est amélioré.

Fond noir sans filtre et rétroéclairage avec filtre jaune Améliore le contraste général, les défauts apparaissent en blanc par rapport au reste du champ.

Amélioration de l'image à l'aide de polariseurs

Un polariseur est utile pour éliminer les réflexions spéculaires (éblouissement) et faire ressortir les défauts de surface d'une image. Un polariseur peut être monté soit sur la source lumineuse, soit sur l'objectif vidéo, soit sur les deux, selon l'objet à inspecter. Lorsque deux polariseurs sont utilisés, un sur la source d'éclairage et un sur l'objectif vidéo, leurs axes de polarisation doivent être orientés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre. Voici des solutions de polarisation aux problèmes d'éblouissement pour plusieurs types de matériaux et circonstances.

Problématique 1

L'objet est non métallique et l'éclairage le frappe à un angle aigu.

Solution 1

Un polariseur sur l'objectif est généralement suffisant pour bloquer les éblouissements. (Faites tourner le polariseur jusqu'à ce que l'éblouissement soit minimal.) Ajoutez un polariseur devant la source lumineuse si l'éblouissement est toujours présent.

Sans polariseurs

Avec polariseurs

Problématique 2

L'objet a une surface métallique ou brillante.

Solution 2

Il est recommandé de monter un polariseur sur la source lumineuse ainsi que sur l'objectif pour améliorer le contraste et faire ressortir les détails de la surface. La lumière polarisée incidente sur la surface brillante restera polarisée lorsqu'elle sera réfléchie. Les défauts de surface du métal modifieront la polarisation de la lumière réfléchie. En tournant le polariseur de l'objectif de façon à ce que son axe de polarisation soit perpendiculaire à celui de la source d'éclairage, on réduit l'éblouissement et on rend visibles les rayures et les creux de la surface.

Sans polariseurs

Avec polariseurs

Problématique 3

L'objet présente à la fois des zones très réfléchissantes et des zones diffuses.

Solution 3

L'utilisation de deux polariseurs orientés perpendiculairement élimine les points chauds de l'image causés par les parties métalliques. Le reste du champ sera uniformément éclairé grâce aux zones diffuses qui réfléchissent la lumière polarisée de façon aléatoire vers l'objectif.

Sans polariseurs

Avec polariseurs

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