Tema 1.- Introducción a la Visión Artificial - Visión Artificial Avanzada
Visión Artificial, consejos-4
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PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: CONSEJOS ÚTILES Vol. 4 Iluminación
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Consejos útiles sobre sistemas de Visión Artificial. Volumen 4 Iluminación
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PROCESAMIENTO DE IMÁGENES:CONSEJOS ÚTILES
Vol. 4 Iluminación
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CONSEJOS ÚTILES PARA EL PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
Vol. 4Iluminación
En la automatización industrial se emplean muchos tipos diferentes de iluminación para el
posicionamiento, inspección y otras aplicaciones.
Para seleccionar la iluminación adecuada para cada aplicación, es necesario entender las
características de las fuentes de luz.
01 Fuentes de luz - tipos y características
LED“LED” significa “diodo emisor de luz” y describe un diodo (un
semiconductor elemental) que emite luz. Mientras que las luces
fluorescentes utilizan fenómenos de descarga, para convertir la
energía eléctrica en luz indirecta, los LEDs convierten directamente
los electrones en luz. Por lo tanto, son altamente eficientes en
la conversión de energía, así como fuentes de luz de ahorro de
energía. Por otra parte, los LEDs tienen una vida larga, emiten una
gran cantidad de longitudes de onda (colores) y tienen muchas
otras ventajas, por lo que han sido ampliamente utilizados en el
procesamiento de imágenes en los últimos años.
Luces fluorescentesLas luminarias fluorescentes emiten luz visible, cuando los rayos
ultravioleta generados por los fenómenos de descarga de arco,
golpean la substancia fluorescente en el interior de sus tubos de
vidrio. Por lo general, el interior de los tubos está recubierto con
la substancia fluorescente que contiene mercurio encapsulado.
Los tubos se sellan y a cada extremo se colocan electrodos que
descargan la electricidad.
Las luces fluorescentes se han utilizado ampliamente en el pasado,
porque duran más que las bombillas incandescentes. Emiten luz
blanca y de colores tipo luz diurna; hay luces fluorescentes de
tres longitudes de onda que emiten colores muy similares a la luz
natural. Vienen en diferentes formas, tales como bombillas y tubos
rectos o circulares.
Lámparas halógenasLas lámparas de halógeno tienen bombillas con gases inactivos,
tales como el nitrógeno, o gases halógenos, como el yoduro,
encerrados en su interior. Emiten luz utilizando el mismo principio
que las bombillas incandescentes, pero brillan y duran más. Se
utilizan en los faros de coche, reflectores de centros comerciales
y como luces en los estudios de fotografía. La luz se limita al color
de la bombilla.
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CONSEJOS ÚTILES PARA EL PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
Lámparas de xenónLas lámparas a base de xenón son lámparas de descarga de gas, que emiten luz similar a la luz natural. El
gas xenón se encierra en el interior de los tubos de sílice. En comparación con las bombillas incandescentes,
las lámparas de xenón son más brillantes, consumen menos energía y duran más. Se utilizan principalmente
como fuentes de luz para dispositivos de proyección y proyectores.
Las lámparas de xenón incluyen las de arco corto, de arco largo y de flash.
Lámparas de haluro metálicoLas lámparas a base de halogenuros metálicos son de descarga de alta intensidad (HID). Un vapor mixto compuesto de haluro
metálico (metal halogenado) y mercurio, se encierra dentro de las lámparas que emiten luz desde un arco de descarga.
Las ventajas de las lámparas de haluro metálico son su alta intensidad, bajo consumo de energía y larga vida útil.
Las lámparas de haluro metálico se han utilizado desde hace mucho en carreteras y túneles, y se utilizan para iluminar el interior
de grandes estructuras arquitectónicas, acuarios de peces ornamentales, y en juegos nocturnos en las instalaciones deportivas.
Características relativas de los diferentes tipos de iluminaciónLuminosidad Vida útil de la lámpara Colores Consumo eléctrico
LED Algo inferior Larga Abundantes Conserva la energía
Luces fluorescentes Algo inferior Algo corta Pocos Conserva un poco de energía
Halógeno Brillante Algo corta Pocos Mucha
Xenón Brillante Larga Pocos Conserva un poco de energía
Haluro metálico Brillante Larga Pocos Conserva la energía
02 LEDEstructura básicaLos LED emiten luz cuando los electrones colisionan con huecos positivos, dentro de semiconductores unidos tipo
N y tipo P, por los que fluye electricidad a través de ellos.
La longitud de onda (color) de la luz depende del tamaño de la banda prohibida del semiconductor (región donde
los electrones no pueden existir).
Por esto, se han creado muchos materiales semiconductores diferentes para diferentes longitudes de onda.
Las aplicaciones en las pantallas, iluminación y otras áreas han aumentado considerablemente en los últimos
años, gracias a la invención de LEDs azules que utilizan nitruro de galio, así como los LEDs blancos.
Dirección del flujo de la corriente eléctrica
Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
Luz como resultado de la colisión de electrones y huecos positivos.
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CONSEJOS ÚTILES PARA EL PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
¿Por qué se utilizan los LED tan cuantiosamente en el procesamiento de imágenes?En comparación con la iluminación fluorescente, halógena y de otros tipos, los LED son mejores en la
conmutación, duran más y tienen mejores formas.
Sus principales características son las siguientes:
Rápida velocidad de respuesta
Los LED utilizan semiconductores elementales y tienen capacidades superiores de conmutación. Por lo
que, la velocidad de respuesta de los elementos individuales característicamente está en el orden de un
nanosegundo.
Larga vida útil
Con una vida media de decenas de miles de horas, los LED duran decenas a cientos de veces más que las
luces fluorescentes, y, a diferencia de éstas, la conmutación repetida no acorta su vida útil. Esta larga vida
útil permite ahorrar costos y la molestia de reemplazar las lámparas.
Ventajas de la forma en el procesamiento de imágenes
El pequeño tamaño de los LED permite crear acomodos de iluminación de gran flexibilidad para las líneas de
producción.
Gama de colores y homogeneidad de la luz
Los LED son conocidos por su abundancia de longitudes de onda. Además de luz visible azul, blanca
y roja, también pueden emitir luz ultravioleta e infrarroja, permitiendo una selección de colores para
cualquier pieza de trabajo. Y sin irregularidades de intensidad, la homogeneidad es excelente.
Esta cifra representa el cambio en la intensidad
luminosa relativa, cuando las luces se encienden
durante una unidad de tiempo y apagan durante
cuatro unidades (ON:OFF = 1:4).100000100001000100101
Iluminación continua (línea azul) vs iluminación intermitente (línea roja) (Ejemplo representativo)
Inte
nsid
ad lu
min
osa
rela
tiva
[%]
Tiempo de funcionamiento (h)
100
90
80
70
60
50
40
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CONSEJOS ÚTILES PARA EL PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
03 Placas de difusión y placas de polarizaciónLas placas de difusión y polarización se utilizan para que la iluminación se adapte al objeto y que la
aplicación sea eficiente.
Placas de difusiónLas placas de difusión son láminas o películas que difunden la luz de forma homogénea en toda la
superficie. El vidrio pulido cumplía esta función en el pasado. Hoy en día, se utilizan placas de difusión como
parte de las luces de fondo, adaptadas en la parte posterior de los páneles LCD.
Placas de polarizaciónLa luz natural incluye muchos planos de vibración, orientados en diferentes direcciones. Aquí es donde
se utilizan las placas de polarización, para producir luz en un solo plano dado. Las placas de polarización
tienen cortadas en ellas rendijas muy finas, y la luz que brilla a través de éstas produce un rayo únicamente
en el mismo plano de vibración que la rendija. Cuando se utilizan dos placas de polarización juntas, la luz a
veces no se transmite.
Los tableros de visualización en pantallas LCD hacen uso de este fenómeno, contribuyendo a mostrar la
imagen dependiendo de si se transmite o no la luz.
Sólo la luz del plano de vibración
idéntica a la dirección de la placa
de polarización se transmite
Incluye la luz de
varios planos de
vibración
Luz natural
Luz transmitida
Luz
Luz
Polarización
Polarización
Placa de polarización
Placa de polarización
Placa de polarización
Placa de polarización
La luz brilla a través, si las direcciones son las mismas
No hay luz transmitida, si las direcciones difieren
a
b
Sin filtro polarizadorLuz transmitida totalmente en la
superficie de una caja de CD.
Con filtro polarizadorEl filtro polarizador reduce la
transmisión de la luz.
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