Basisprincipes van polarisatie in diverse machine vision-toepassingen

De grondbeginselen van polarisatie worden in dit artikel onderzocht, samen met de verschillende toepassingen ervan in machine vision. Het benadrukt ook kruispolarisatie, een geavanceerde methode die de beeldkwaliteit verbetert door schittering te verminderen en details naar voren te halen die anders verborgen zouden blijven. Heeft u advies nodig over een soortgelijke toepassing, heeft u last van verblinding of werkt u aan een toepassing waarbij oppervlakte-inspectie nodig is? Bij het kiezen van de juiste polarisatiehardware kunnen wij u helpen.

Het polarisatieconcept in machinevisie

Lichtgolven worden door polarisatie in een bepaalde richting georiënteerd. Het biedt machine vision-systemen een innovatief hulpmiddel waarmee gegevens kunnen worden geëxtraheerd uit een scène die onzichtbaar is voor traditionele beeldvormingstechnieken. Op polarisatie gebaseerde methoden zijn uiterst nuttig voor een breed scala aan wetenschappelijke, industriële en medische toepassingen, omdat ze een nieuw niveau van contrast en detail bieden.

De elektrische velden van externe lichtbronnen, zoals de zon of LED-lampen, zenden lichtgolven uit met willekeurige oriëntaties. Omdat de oscillaties plaatsvinden in elke richting die loodrecht staat op de voortplantingsrichting, staat dit bekend als ongepolariseerd licht. Niet-gepolariseerd licht kan gepolariseerd worden wanneer het door specifieke materialen of filters reist. Een polarisatiefilter blokkeert bijvoorbeeld licht dat in andere vlakken oscilleert en laat alleen lichtgolven door die in een bepaald vlak oscilleren (uitgelijnd met de polarisatie-as van het filter).

De reflectie van een oppervlak kan ervoor zorgen dat licht gedeeltelijk gepolariseerd raakt. Het gereflecteerde licht wordt onder specifieke hoeken evenwijdig aan het oppervlak gepolariseerd. Deze lichtgerelateerde kenmerken kunnen worden gebruikt om de resultaten te verbeteren en kenmerken zichtbaar te maken in machine vision-toepassingen.

• Oppervlakte-inspectie: Onder normale lichtomstandigheden kunnen oppervlaktefouten zoals krassen en onvolkomenheden onopgemerkt blijven. Polarisatie maakt deze dingen echter zichtbaarder.
• Vermindering van schittering: Door schittering en reflecties van glanzende oppervlakken te verminderen, kan polarisatie de kwaliteit van afbeeldingen verbeteren.

Mogelijke polarisatieoplossingen voor machine vision-toepassingen

Om schittering bij machinaal zicht te verminderen, moeten gepolariseerde filters op de lens en alle externe lichtbronnen worden gebruikt.

Onze lineaire polarisatiefilterplaat is een geweldige optie als u reflecties van externe lichtbronnen wilt verminderen. Na op maat gesneden te zijn kan dit filterblad voor de machine vision lichtbron worden geplaatst. Dit vel polarisatiefilter wordt vaak gebruikt bij staaflampen .

Voor de lens kun je een lineair polarisatiefilter gebruiken, verkrijgbaar in verschillende maten. Neem dit polarisatiefilter | Lineair | M30.5 bijvoorbeeld . Om de beste resultaten te bereiken, kan de polarisatierichting van het filter worden aangepast door eraan te draaien. Het merendeel van de polariserende lensfilters in ons uitgebreide assortiment is actief tussen 400 en 780 nm.

Heeft u hulp nodig bij het kiezen van de ideale opstelling? Voor meer informatie kunt u verder lezen of het onderstaande formulier gebruiken om contact met ons op te nemen.

Kruispolarisatie in machinevisie

Een paar polarisatoren die haaks op elkaar zijn geplaatst, worden gebruikt in het geavanceerde polarisatieproces dat bekend staat als kruispolarisatie. Deze configuratie blokkeert effectief verblinding en spiegelreflecties door alleen licht met een polarisatie loodrecht op de tweede polarisator door te laten. Kruispolarisatie wordt gebruikt om:

• Verminder schittering: het vermindert reflecties, waardoor het contrast toeneemt en oneffenheden en fijne details worden benadrukt.
• Oppervlakte-inspectie: deze methode onthult gebreken en verborgen kenmerken die mogelijk verborgen zijn door spiegelreflecties.

Mogelijke kruispolarisatieoplossingen in machine vision

We gebruikten polarisatiefilters voor de lens en een bestaand machine vision-licht in onze testopstelling. Ons industrieel gepolariseerde ringlicht met helder veld is een kant-en-klare oplossing. In de lamp zijn vooraf twee lineaire polarisatiefilters geïnstalleerd. Daarom is het niet nodig om een ​​methode te bedenken om het filter aan het licht te bevestigen.

Let op de variaties in de oppervlaktereflectie van de inbussleutel en de zichtbaarheid van de referentiekaart bij het vergelijken van de foto's. Kijk hoe het beeld aan de rechterkant, dat het loodrechte polarisatiefilter heeft, meer details heeft dan het beeld aan de linkerkant, dat geen enkel waarneembaar detail heeft. Let ook op de helderheid van de inbussleutel.

Uit onze experimenten bleek dat het industrieel gepolariseerde ringlicht, wanneer het op een reflecterend object scheen, de lichtintensiteit met een factor tien verminderde. De afbeelding links had een belichtingstijd van 1 ms, terwijl de afbeelding rechts een belichtingstijd had van 10 ms. Om deze afname in lichtintensiteit te compenseren, hebben we de belichtingstijd verlengd.

Op vergelijkbare wijze was er iets minder lichtverlies tijdens het testen op een diffuus object. In dit geval moesten we bij gebruik van gepolariseerd licht de lichtintensiteit zes tot tien keer zo hoog verhogen als bij gebruik van niet-gepolariseerd licht om dezelfde lichtintensiteit te bereiken.

Ingebouwde polarisatiefuncties voor machinevisiecamera's

Polarisatiebeeldvorming in machinevisie is het proces waarbij de polarisatietoestand van licht wordt vastgelegd en geëvalueerd dat door objecten wordt gereflecteerd of doorgelaten. Dit kan details onthullen over de eigenschappen van het materiaal, het oppervlak en andere zaken. De belangrijkste toepassingen voor polarisatiemachinevisiecamera's zijn onder meer:

• Materiaaldifferentiatie: Verschillende polarisatie-eigenschappen van verschillende materialen maken het onderscheid mogelijk van stoffen die op elkaar lijken.
• Oppervlakte-inspectie: Onder normale lichtomstandigheden kunnen oppervlaktefouten zoals krassen en onvolkomenheden onopgemerkt blijven. Polarisatie maakt deze dingen echter zichtbaarder.

Een van onze andere Knowledge Center-artikelen geeft een overzicht van dit onderwerp: de Polarization Camera Whitepaper (get-cameras.com) legt de werking van polarisatiefilters uit.

Conclusie

Bij machine vision verbreedt polarisatiebeeldvorming de reikwijdte van conventionele beeldvormingstechnieken door de identificatie mogelijk te maken van kenmerken en informatie die anders onopgemerkt zouden blijven. In het bijzonder biedt kruispolarisatie een krachtig hulpmiddel voor het verbeteren van de beeldkwaliteit, het verminderen van verblinding en het blootleggen van belangrijke informatie in een verscheidenheid aan toepassingen.