Kennisbank · Optiek & belichting

Optiek en belichting die de camera laten werken

Kennisgids Computer Vision voor engineers en machinebouwers. Hoe FOV, werkafstand en belichting contrast bepalen, nog vóór u hardware bestelt.

Kennis

Lens en belichting horen bij elkaar

De camerasensor ziet alleen wat belichting oplevert en wat de lens doorgeeft. Een camera met meer megapixels herstelt geen contrast dat er nooit was. Een scherpe lens redt geen beeldveld dat niet in de machine past.

Belichting maakt het signaal

Voor inspectie, meting en code reading telt contrast tussen kenmerk en achtergrond. De lichtgeometrie (backlight, bright-field, dark-field, dome) is belangrijker dan het LED-vermogen.

De lens legt het beeld vast op de sensor

Brandpuntsafstand, werkafstand en sensorformaat bepalen FOV, vergroting en hoeveel licht per pixel aankomt. Draait u het diafragma dicht voor meer scherptediepte, dan heeft u meer licht nodig.

Zelfde beeldveld, zelfde dekking

Ziet de lens 200 mm, maar belicht u maar 150 mm homogeen? Dan falen de randen, ook als het midden in het lab er goed uitziet.

Selectie

Eerst bepalen wat de eisen zijn

Schrijf op wat de applicatie vraagt, niet welk cameramodel u al in gedachten heeft. Brandpuntsafstand volgt uit sensorformaat, FOV en werkafstand. Niet andersom.

Parameter	Waarom het telt	Typische valkuil
FOV	Hoeveel van het product in beeld moet	Een korte lens “voor de zekerheid”, en te weinig resolutie op het kenmerk
Werkafstand	Hoeveel ruimte er is tussen lens en product	Mount eerst vastzetten; later past geen lens meer
Kleinste kenmerk	Pixels over een defect, rand of code-module	Megapixels op papier, zonder lens die ze waarmaakt
Oppervlak	Mat, glanzend, gekromd, transparant of gemengd	Eén ringlicht voor elke productfamilie
Beweging en trigger	Lijnsnelheid, belichtingstijd, strobe-sync	Continu licht met lange belichting: bewegingsonscherpte die “aan de camera” ligt

Vuistregel in de machinebouw: houd ongeveer een verhouding 4:1 tussen werkafstand en FOV aan als het kan. Niet universeel, maar het voorkomt veel herontwerp omdat er “geen ruimte meer is voor optiek”. Meer detail: resolutie, FOV en werkafstand.

Praktijkvoorbeeld · Machinebouwers

Oppervlaktecontrole op geborsteld aluminium in een verpakkingscel

Een machinebouwer bouwt een in-line camera in na een vulstation. Het product is een geborstelde aluminium behuizing: grotendeels diffuus, met lokale glansplekken. U wilt een ondiepe kras zien én een lasergeëtste batchcode lezen. De cyclustijd laat weinig ruimte voor lange belichtingstijden.

Wat er nodig is

Een FOV iets groter dan het behuizingsvlak, met vaste werkafstand vanuit het machineframe.
Genoeg pixels over de etscode en de krasbreedte. De lens moet die resolutie ook waarmaken, niet alleen de camera.
Belichting die glansplekken niet over de ets heen wast, maar de kras wél als rand of intensiteitsverschil toont.
Strobe synchroon met de cameratrigger, zodat korte belichting de beweging op de conveyor bevriest.

Hoe Sedeco dit typisch aanpakt

We beginnen met samples en de toegestane werkafstand en FOV in het frame. Voor krassen op metaal proberen we vaak dark-field of laag-ingeplaatste bar lighting. Vraagt de ets plattere belichting, dan volgt een tweede geometrie of een dome. Pas als het beeld op het echte product werkt, zetten we brandpuntsafstand en productfamilie vast.

Verder lezen: belichting bij inspectie · code reading & DPM.

Praktijk

Wat in de praktijk vaak misgaat

De meeste falende Computer Vision-cellen hebben geen “slechte camera”. De optiek- of belichtingskeuze kwam te laat, of werd los van elkaar gemaakt.

Eerst camera en mount, optiek als laatste

De beugel is gelast, de werkafstand staat vast op 80 mm, en pas daarna wordt een lens gevraagd die 120 mm FOV op een grote sensor dekt. De korte lens die het FOV haalt vignetteert of vervormt; de langere lens die scherp is past niet. Het frame herontwerpen is dan duurder dan de lens meteen mee te selecteren.

Bright-field ringlicht op glanzend metaal

Een wit ringlicht wordt met de camera meebesteld omdat het de standaardaccessoire is. Op glanzend of bewerkt metaal ontstaan hotspots die de sensor verzadigen. Defecten en DPM-codes verdwijnen in de reflectie. Dark-field, dome of gericht geplaatste bars horen in de eerste proef te zitten, niet een softwaredrempel op een uitgebrand beeld.

Diafragma dichtdraaien, lichtbudget vergeten

Producten wisselen in hoogte, dus het diafragma gaat dicht. De belichtingstijd loopt op; op een bewegende lijn vervaagt het beeld. Continu licht wordt opgevoerd en faalt nog steeds bij wisselend omgevingslicht. Wat ontbreekt is strobe met genoeg optisch vermogen bij gesloten diafragma. Dat is een belichtingskeuze, geen “snellere camera”.

Definitiepagina's