Ezen fejezet azon megrendelőink számára íródott akik nem szakemberek azonban nagyobb rálátással szeretnének rendelkezni a kamerás rendszerek működésére, üzemeltetésére, használatára stb. Nem célunk tudományos irásmű létrehozása, az itt közölt információk csupán a terület peremét érintik, azt is egyszerűsített formában, és amennyire lehetséges előképzetségtől függetlenül bárki számára érthetően. Ettől függetlenül bízunk abban, hogy felhasználóink számára hasznos információval szolgálhatunk. 

 A fény mint mérőeszköz 

A kamerák mérőeszköze a fény, így annak tuljdonságai nagyon fontosak a kamerák számára. A teljes elektromágneses spektrumból a kamerák döntő része a látható fényt használja.

Általánosan elterjedt nézet, hogy kizárólag a látható fény tartomány a kamerák alkalmazási területe azonban ez nem így van. Ugyanúgy léteznek kamerák a Röntgen tartományban, az UV és az Infra tartományban egyaránt. Tehát az infra tartománytól a látható fényen keresztül a röntgen tartománnyal bezárólag a kamerák minden olyan alkalmazásban jelen vannak, vagy jelen lehetnek amelyek vizsgálati(sugárzási) spektruma ebbe a meglhetősen széles intervallumba esik. Annak eldöntése, hogy az ellenőrzés milyen tartományban történik, az attól függ, hogy a vizsgálni kívánt paraméter milyen spektrum intervallumban válik láthatóvá. Nyugodtan kijelenthetjük, hogy az infrától a röntgenig tartó tartományban a hétköznapi dolgok döntő része valahol láthatóvá válik, és ha már látható akkor szabad az út az ipari képfeldolgozás számára.

A mérőeszköz a fény tehát a megvilágítás nagyon fontos ha nem a legfontosabb egy képfeldolgozó rendszerben.

Megvilágítás.

Mindenek előtt figyelmbe kell venni egy alapvető fizikai jelenséget. Különböző tárgyakról másként verődik vissza a fény

A képi látványnak ugyanúgy lehet szerkezete, mint egy kristályrácsnak. A fő feladat tehát az, hogy a kamera által látott képből olyan képet kapjunk, amelyben a lényeges részek jobban láthatóvá válnak, míg a lényegtelenek elnyomódnak.

A megvilágításra használt fényenergia a következő ábra szerint viselkedik.

A megvilágítás szerepe a következő:

  • Maximális kontraszt (maximális láthatóvá tétel) a számunkra fontos területen.
  • Minimális kontraszt (minimális láthatóság) a számunkra érdektelen területen.
  • Minimális érzékenység a környezetre.

A láthatóvá tétel szempontjából öt fontos tulajdonságra kel odafigyelnünk. (A fogalmak keveredése miatt: a maximális kontraszt elérése a cél, azonban mivel ezen fogalom az optikáknál is előjön maradjunk a láthatóvá tétel kifejezésnél) .

  • Abszorpció.  A fizikai események vizsgálata alkalmával abszorpciónak azt a jelenséget nevezik, amelyben egy anyag a rajta áthaladó sugárzás pl. fény, röntgen, stb.) egy részét elnyeli, azaz a sugárzás az anyagban vagy elnyelődk, vagy azon áthaladva lecsökkent intenzitással halad tovább. (A sugárzás gyengülése másrészt az eredeti iránytól való eltérülésből/szóródás is származhat, harmadrészt lefékeződésből. E két jelenséget szorosabb értelemben nem nevezik abszorpciónak.)

Az elnyelt sugárzás energiáját az elnyelő közeg veszi át, ez az energia a legtöbbször hővé alakul.

Az anyagból kilépő és az anyag felületére beeső sugárzás erősségének a hányadosa az abszorpció mértéke, amely egyrészt a közeg anyagi minőségétől (összetétel, sűrűség, vastagság), másrészt az elnyelt sugárzás jellemzőitől (hullámhossz, a részecskék fajtája, energiája) függ.

A sugárzás fajtájától függően az abszorpció is többféle lehet.

- A hullámsugárzások (elektromágneses hullámok, látható fény, röntgensugárzás stb.) abszorpciója a hullámhossztartománytól és az abszorbeáló anyagtól függ. Ha a sugárzás valamely anyag x vastagságú rétegén halad át, akkor eredeti I0 intenzitása exponenciálisan Ix értékre csökken:

Ix = I0e mx,

ahol m az abszorpciós együttható, e = 2,7182 a természetes logaritmus alapszáma.
A fény az őt erősen abszorbeáló anyagokban (fémek, korom) gyakorlatilag egy hullámhossznyi távolságban elnyelődik. A kis abszorpciós együtthatójú anyagokban (levegő, üveg, víz) nagy vastagságokon is áthatol, pl. az optikai távközlésben alkalmazott optikai szálakban
az 1,3 µm hullámhosszúságú (infravörös) fény 10 km hosszon sem abszorbeálódik jelentős mértékben.

 

Egyszerűen az abszorpció megnyilvánulása a csatolt képen, a világos kör és a pont kivételével a fény nem a kamerába érkezett vissza.

Az abszorpciót befolyásolni csak a fényforrással, (mivel a vizsgálandó tárgy anyaga adott) annak emissziós és transzmissziós tulajdonságaival lehet.

  • Textúra vagy felületi minta láthatóvá tétele.

A textúra láthatóvá tétele mindig a fény irányától függ.

  • Kiemelés, a számunkra fontos részletek kiemelése.

Egy részlet kiemelése mindig a fény irányáról függ

  • Alakzat láthatóvá tétele

Egy alakzat láthatóvá tétele mindig a fény rányától függ

  • Átlátszóság megteremtése

Az átlátszóság megteremtése mindig a fény irányától függ.

Végül de nem utólsósorban a fénynek a kamerába kell visszaverődnie. Ha a fény nem a kamerába verődik vissza, az sötétnek fogja látni a tárgyat hiába úszik fényárban pl. a fél csarnok. Ez egyrészt energia pocsékolás, másrészt megbízhatatlan működést eredményez.

A fény intenzitás kihasználását a következő ábra mutatja.

Néhány szót ejtve a minimális környezeti érzékenységről. Általában az alkalmazástól és a fizikai környezettől függ. Egy valamiben biztosak lehetünk, a nappal konkurálni nem lehet, a kamerás rendszernek mindig mesterséges megvilágítással kell rendelkezzen, és egyetlen mesterséges megvilágítás sem képes a közvetlen napsugárzás erejét elnyomni.

A környezettel szembeni érzéketlenséget növeli a fényerő, a megfelelő típusú megvilágítás, a megfelelő árnyékolás, stb.  valamint végül de nem utólsósorban, a kamera által vezérelt adaptív megvilágítás, ahol a kamera által szolgáltatott információkból, és parancsok alapján a PLC állítja a megvilágítás profilját és intenzitását, a kamera számára megfelelő étrtékre. Ez utóbbi intelligenciával ellátott megoldás, szinte minden Amivision rendszer része.    

A megfelelő megvilágítás kiválasztása nem más mint a fent említett néhány kritérium optimalizálása az applikációhoz. Egyszerűen fogalmazva a megfelelő megvilágítási geometria meghatározása és ezt teljesíteni képes megvilágítási eszköz kiválasztása.  

A kereskedelemben valamint a webárúházunkban rengeteg típusú megvilágítás beszerezhető. Az alábbiakban néhány általános típust mutatunk. A megnevezéseik nem sokat mondanak minden gyártó más és más fantázia névvel látja el őket. Ami fontos egy alkalmazás számára a megvilágítás sugárzási geometriája, és a sugárzás intenzitása. Az alábbi néhány megvilágítás mellett, szerepel példa kép az általánosan használt gyűrű megvilágítás és az adott típusú megvilágítással. Ezen példaképeken egyértelműen láthatjuk a sugárzási geometria jelentőségét.    

Léteznek alkalmazások és ezek döntően nagyon fényes 3D felületek, amelyek a legnagyobb igyekezet és a legkörültekintőbb tervezés mellett is nagyon érzékenyek a fényforrás irányára. Ilyenkor pl. az ember egy kicsit megváltoztatja a kezében tartott tárgy szögét másként esik rá a fény és az ember számára pl. olvashatóvá válik egy felirat. A kamerák azonban nem tudják másként tartani a tárgyat. Ilyen esetekben egyrészt a tárgy pontosabb mechanikai pozícionálására másrészt megvilágítási geometriát is változtatni képes adaptív megvilágításra van szükség. 

Mi emberek hajlamosak vagyunk lebecsülni a fény szerepét, mivel az a legfőbb érzékszervünkben a látásban kap kulcsszerepet, így hétköznapi dolog számunkra. Az alulértékelés egyrészt abban áll hogy elfelejtjük az embernek igen sok mechanikai, és optikai eszköze van arra, (nem is beszélve az emberi agyról) hogy igazodjon egy adott mevilágítási geometriához. A kameráknak nincs ilyen lehetőségük, (feltéve ha nem robotkarra vannak szerelve), ők nem tudnak a fény geometriához igazodni, számukra a fény geometriáját kell a megfelelő módra igazítani.