W świecie produkcji, gdzie jakość powierzchni ma kluczowe znaczenie, dokładne i szybkie wykrywanie defektów jest nieocenione. Jedną z najbardziej efektywnych metod jest skanowanie liniowe laserem. Ale jak to działa? W tym wpisie przyjrzymy się, jak należy świecić laserem i w jaki sposób go obserwować, aby dostrzec nawet najmniejsze zakrzywienia. Następnie powiemy o tym co te zakrzywienia oznaczają oraz jaką informację niesie wysokość wychylenia linii lasera.

‍

Jak ustawić kamerę i laser, aby skutecznie wykrywać wady powierzchni?

Wyobraź sobie, że świecisz linią lasera na nieregularną powierzchnię, a stoisz tuż za nim, obserwując ją pod tym samym kątem, pod jakim pada światło. Co zobaczysz? Prawdopodobnie idealnie prostą linię, tak jakby powierzchnia była perfekcyjnie gładka.

‍

‍

Zdjęcie 1 przedstawia właśnie taką sytuację: linia lasera obserwowana jest pod takim samym kątem, pod jakim pada na powierzchnię. Zdjęcie zostało wykonane z niską ekspozycją, aby tło było ciemne, co pozwala lepiej obserwować sam laser. W automatycznej analizie często stosuje się tak niską ekspozycję, że na zdjęciach z kamery widoczny jest wyłącznie laser.

Aby dostrzec realne załamania linii lasera na nieregularnych kształtach, które oświetla, niezbędna jest zmiana pozycji obserwacji. Musimy wytworzyć kąt pomiędzy obserwatorem (kamerą) a źródłem światła (laserem). Istnieją trzy podstawowe konfiguracje rozmieszczenia komponentów:

1. Laser świeci pod kątem na powierzchnię, kamera obserwuje prostopadle. To najbardziej intuicyjne podejście, choć posiada pewną wadę, którą omówimy w kolejnych wpisach.
2. Laser świeci prostopadle na powierzchnię, kamera obserwuje pod kątem. Jest to mniej intuicyjne rozwiązanie, ale często okazuje się optymalne – to właśnie tę opcję wybraliśmy do naszych zaawansowanych systemów (więcej na ten temat również w przyszłych artykułach).
3. Oba komponenty (laser i kamera) są nachylone względem siebie. Takie podejście ma swoje zalety, ale na ten moment rzadziej jest przez nas stosowane.

‍

Co oznacza zakrzywienie linii lasera na sprawdzanym produkcie?

Efekt przesunięcia linii lasera w konfiguracji, gdzie laser świeci prostopadle, a obserwator (obiektyw aparatu) obserwuje to światło pod kątem, jest kluczowy dla detekcji defektów. Spójrzmy na Zdjęcie 2:

‍

Na prawej stronie kostki wyraźnie widać wychylenie linii lasera w dół (względem reszty linii). Co to oznacza? Oznacza to, że w tym miejscu znajduje się wgłębienie, czyli potencjalna dziura lub defekt. Automatyczna detekcja takich anomalii pozwala na błyskawiczne wykrywanie wad jakościowych w procesie produkcyjnym.

‍

Jak zmierzyć głębokość wady na podstawie wychylenia linii lasera?

Skoro już wiemy, jak ustawić komponenty, aby obserwować załamania linii lasera na nieregularnych powierzchniach, czas odpowiedzieć na pytanie: co te zakrzywienia oznaczają i czy ich wysokość niesie ze sobą jakąś informację?

Jak widać na Zdjęciu 2, zniekształcenie linii lasera jest bezpośrednio spowodowane defektami powstałymi na produkcie. Zatem samo zidentyfikowanie zniekształcenia pozwala na zidentyfikowanie defektu.

Co więcej, wysokość samego wychylenia linii lasera w momencie świecenia na defekt informuje nas o głębokości tego defektu. Aby zmierzyć głębokość defektu, niezbędna jest znajomość kąta, który występuje pomiędzy komponentami (laserem a kamerą). Posiadając tę informację oraz wysokość wychylenia, jesteśmy w stanie wyliczyć głębokość defektu bazując na prostych zasadach trygonometrii.

Najprostszym kątem do wyliczeń jest kąt 45 stopni, ponieważ wtedy korzystamy z zależności trójkąta prostokątnego o kątach 45°, 45° i 90°. W tej konfiguracji wysokość wychylenia lasera jest równoważna z głębokością defektu.

‍

To tyle w temacie podstaw liniowego skanowania laserem. Mamy nadzieję, że ten wpis przybliżył Wam, jak prosta zmiana perspektywy i odpowiednie wykorzystanie trygonometrii może przekształcić zwykłą linię światła w potężne narzędzie do kontroli jakości!

‍

‍