Geometrie illuminazione
Il lavoro della luce inizia quando interagisce con l’oggetto che si deve fotografare. Gli oggetti possono cambiare proprietà e non si può predirne il comportamento.
Una sorgente, in base a come emette la luce può essere:
- diffusa: non ha direzione. In qualsiasi punto della superficie osservata, la qualità di luce è indipendente dalla direzione da cui la si guarda. Luce omogenea sull’oggetto.
- diretta: direzione più o meno precisa. La luce non arriva in maniera omogenea sull’oggetto, e quindi nemmeno la riflessione in camera lo sia. Evidenzia discontinuità nelle superfici.
- telecentrica: molto direzionale. Segue la direzione dell’asse ottico dell’illuminatore. Funziona solo per lenti telecentriche. Usato per misurazioni, in cui è importante garantire un preciso posizionamento dell’edge dell’oggetto.
- strutturata: il led viene usato per creare forme geometriche mediante l’uso di maschere. Proiettate su superfici irregolari per fare ricostruzione 3D.
Posizionamento
Front light
L’illuminatore è posizionato dalla stessa parte della telecamera.
Back light
L’illuminatore è posizionato dietro l’oggetto.
Bright field
Illuminatore posizionato per garantire la maggior quantità di luce riflessa dall’oggetto.
Dark field
Si cerca che la riflessione rimbalzi al di fuori del cono di accettazione dell’ottica.
Bright field diffuso/diretto front light
Luce omogenea su oggetto. Per superfici molto riflettenti e quando si vuole appiattire il contributo degli edge e piccole discontinuità. Illuminatore coassiale, che è una scheda di led messa a 90º rispetto all’asse ottico. Tramite un vetro beamsplitter metà della luce viene riflessa di 90º, e l’altra metà prosegue diritta. Poi dall’oggetto al sensore ripassa attraverso il beamsplitter. Al sensore arriva solo della luce iniziale.
Bright field telecentrico front light
Caso specifico dell’illuminazione precedente. In questo caso però sia illuminatore che lente sono telecentriche. Servono condizioni meccaniche molto stabili. Usata per vedere piccole imperfezioni su superfici planari quali graffi e granulosità. L’immagine avrà riflessioni dalle superfici planari, e zone scure delle superfici non planari (scattering luce telecentrica).
Bright field strutturata front light
Ispezionare superfici 3D dall’informazione data dal pattern di luce proiettato. Tramite la distorsione del pattern che si vede nell’immagine acquisita è possibile andare a ricostruire la morfologia dell’oggetto. Il pattern di luce viene confrontato con uno di riferimento.
Si può anche misurare l’altezza tra due superfici andando a valutare il displacement tra le due proiezioni.
Bright field parziale diffusa/diretta front light
Sottocategoria del brightfield. C’è minore omogeneità della luce. Illuminazione usata per oggetti molto riflettenti, mentre quella diretta viene usata per superfici non riflettenti. Cambiando la distanza tra l’illuminatore e l’oggetto è possibile cambiare la distribuzione dell’intensità luminosa.
Dark field diffusa/diretta front light
L’illuminatore è posizionato frontalmente e con un angolo tale per cui la luce riflessa dall’oggetto che si sta osservando non finisce nel cono di accettazione dell’ottica.
Crea una riflessione in presenza di irregolarità, e quindi viene usata per enfatizzare contorni, tecture, difetti superficiali e scritte in rilievo o incavati
La posizione dipende dalla grandezza dell’oggetto e dalle proprietà riflettenti dell’oggetto.
Bright field diffusa/diretta back light
Duplice funzione:
- oggetti trasparenti: enfatizza le imperfezioni di lavorazione.
- oggetti non trasparenti: fornisce una buona transizione bianco/nero sugli edge dell’oggetto qualora questo non sia cilindrico.
- Illuminatore rivolto verso la camera dal lato opposto dell’oggetto.
Bright field telecentrica back light
Si deve garantire una stabilità meccanica in quanto l’asse ottico dell’illuminatore deve essere coincidente con l’asse ottico della lente.
Transizioni più precise. Ottima per oggetti cilindrici
Dark field diffura/diretta back light
Poco diffusa e solo per oggetti trasparenti. Illuminatore posizionato in modo da direzionare la luce fuori dal cono di accettazione dell’ottica. Se il campione non presenta irregolarità, la luce prosegue il suo percorso. Altrimenti viene dirottata in camera facendo apparire le irregolarità come luminose.
Geometrie combinate
Le geometrie ovviamente si possono combinare, in modo da evidenziare meglio le imperfezioni che si stanno cercando. Si possono anche usare due illuminatori diversi accesi a intervalli diversi, così da evidenziare tutte le feature.