偏振光在機(jī)器視覺(jué)中的應(yīng)用:消除反光與增強(qiáng)對(duì)比度偏振光技術(shù)是解決物體表面鏡面反射(眩光)和增強(qiáng)特定特征對(duì)比度的有效光學(xué)手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振動(dòng)方向。典型應(yīng)用模式有兩種:第一種是“光源+偏振片,相機(jī)鏡頭前加偏振片”:光源發(fā)出的非偏振光經(jīng)起偏器變?yōu)榫€偏振光照射物體。物體表面反射光包含鏡面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向隨機(jī))。相機(jī)鏡頭前的檢偏器若旋轉(zhuǎn)至與起偏器方向垂直,則可有效阻擋鏡面反射光,同時(shí)允許部分漫反射光通過(guò),從而突出抑制眩光,使被眩光覆蓋的表面紋理、劃痕、印刷圖案等得以顯現(xiàn)。第二種是只相機(jī)鏡頭前加偏振片,用于過(guò)濾環(huán)境光中的偏振干擾。偏振照明特別適用于檢測(cè)光滑表面(金屬、玻璃、塑料、漆面)的劃痕、凹陷、異物、油污等。配置時(shí)需仔細(xì)調(diào)整光源與相機(jī)偏振片的相對(duì)角度(通常正交效果比較好),并考慮光線入射角的影響。雖然會(huì)增加成本并損失部分光強(qiáng),但在解決棘手反光問(wèn)題時(shí)效果突出。漸變照明凸顯曲面0.1mm高度差,誤判率降低18%。安徽條形光源大型條型
結(jié)構(gòu)光照明:主動(dòng)三維輪廓重建結(jié)構(gòu)光(StructuredLight)是一種主動(dòng)式光學(xué)三維測(cè)量技術(shù),通過(guò)將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網(wǎng)格、點(diǎn)陣、編碼圖案)投影到被測(cè)物體表面,然后由相機(jī)從另一角度觀察該圖案因物體表面高度變化而產(chǎn)生的形變,通過(guò)三角測(cè)量原理或相位分析算法計(jì)算出物體表面的三維輪廓(點(diǎn)云)。結(jié)構(gòu)光光源的重點(diǎn)是投影模組,常用技術(shù)有:數(shù)字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動(dòng)態(tài)投射各種復(fù)雜編碼圖案(二進(jìn)制、灰度、正弦條紋、彩色編碼);激光線發(fā)生器:投射一條或多條銳利的激光線(常用紅色或藍(lán)色),通過(guò)激光線的扭曲變形計(jì)算高度(線激光三角測(cè)量);LED結(jié)合光柵(Grating):產(chǎn)生平行條紋。結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢(shì)在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其應(yīng)用非常大:三維尺寸測(cè)量(復(fù)雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(cè)(凹坑、凸起、變形);機(jī)器人引導(dǎo)(抓取、定位);逆向工程;體積測(cè)量;生物識(shí)別等。選擇結(jié)構(gòu)光方案需權(quán)衡測(cè)量范圍、精度、速度、環(huán)境光魯棒性(常需濾光片)、成本以及抗物體表面光學(xué)特性(如高反光、吸光、透明)影響的能力。它是獲取物體三維空間信息主流的技術(shù)之一。安徽條形光源大型條型X射線光源檢測(cè)鑄件內(nèi)部氣孔,穿透力達(dá)15mm鋼板。
光源顏色(波長(zhǎng))選擇策略光源的顏色(發(fā)射光譜的中心波長(zhǎng))是機(jī)器視覺(jué)照明設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的策略性選擇,直接影響目標(biāo)特征與背景的對(duì)比度。選擇依據(jù)的重要是被測(cè)物顏色及其光學(xué)特性?;パa(bǔ)色原理是常用策略:照射的顏色與物體顏色互為補(bǔ)色時(shí),物體吸收更多光而顯得更暗,背景(若反射該光)則亮,從而大化對(duì)比度。例如,用紅光照射綠色物體,綠色物體會(huì)吸收紅光(顯得暗),而白色背景反射紅光(顯得亮)。有時(shí)也用同色光照射以增強(qiáng)該顏色的飽和度。此外,某些材料對(duì)特定波長(zhǎng)有獨(dú)特吸收/反射/熒光特性(如紅外穿透塑料、紫外激發(fā)熒光)。結(jié)合相機(jī)前的帶通濾鏡,只允許特定波長(zhǎng)的光進(jìn)入相機(jī),可有效抑制環(huán)境光干擾并增強(qiáng)目標(biāo)光信號(hào)。常用單色光源波長(zhǎng)包括:紅光(630-660nm),通用性好,對(duì)金屬劃痕敏感;綠光(520-530nm),人眼敏感,相機(jī)量子效率高,常用于高分辨率檢測(cè);藍(lán)光(450-470nm),對(duì)細(xì)微紋理、劃痕敏感(短波長(zhǎng)衍射效應(yīng)弱),常用于精密檢測(cè);白光則提供全光譜信息,適用于顏色檢測(cè)或多特征綜合判斷。選擇時(shí)需考慮相機(jī)傳感器的光譜響應(yīng)曲線。
條形光源:方向性照明與靈活組合條形光源(BarLight)由直線排列的LED組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,具有極強(qiáng)的方向性和靈活性。其重要價(jià)值在于能提供可控角度的定向照明。通過(guò)調(diào)整條形光相對(duì)于被測(cè)物和相機(jī)的位置、角度和數(shù)量,工程師可以精確地“雕刻”光線,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光線近乎平行于表面,能戲劇性地凸顯微小的高度差、劃痕、凹陷、凸起、邊緣或雕刻/印刷的字符(產(chǎn)生陰影效果),非常適合表面缺陷檢測(cè)(劃痕、壓痕、異物)和字符識(shí)別;高角度照明(>45°):提供更均勻的表面照明;多條形光組合:如兩側(cè)對(duì)稱布置、交叉布置、四邊布置等,可以消除單側(cè)陰影、增強(qiáng)特定方向特征或?qū)崿F(xiàn)大量覆蓋。條形光源通常設(shè)計(jì)有不同長(zhǎng)度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射選項(xiàng)(直射或帶漫射罩)和顏色。其模塊化特性允許根據(jù)檢測(cè)需求靈活拼接和排布,成本相對(duì)較低。應(yīng)用領(lǐng)域大量,包括檢測(cè)連續(xù)材料(紙張、薄膜、織物)的缺陷、產(chǎn)品邊緣輪廓、包裝密封性、大型物體(如車身面板)的表面質(zhì)量等。配置時(shí)需仔細(xì)調(diào)整角度和位置以達(dá)到比較好效果。同步頻閃凍結(jié)萬(wàn)轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)動(dòng),捕捉0.01mm徑向偏差。
心使命在于塑造圖像——通過(guò)精細(xì)的光影控制,將被測(cè)目標(biāo)的細(xì)微特征轉(zhuǎn)化為相機(jī)可清晰捕捉、算法可精確分析的高對(duì)比度圖像。恰當(dāng)?shù)墓庠茨軓?qiáng)力增強(qiáng)目標(biāo)與背景的對(duì)比度,主動(dòng)“凸顯”關(guān)鍵細(xì)節(jié)(如劃痕、字符或邊緣),同時(shí)巧妙抑制干擾(如反光、陰影或環(huán)境雜光)。若光源選擇失當(dāng),即使配置前列相機(jī)與復(fù)雜算法,系統(tǒng)性能也必受掣肘。波長(zhǎng)匹配: 材料特性決定光波選擇。金屬表面檢測(cè)常依賴短波藍(lán)光以增強(qiáng)紋理反差,而透明薄膜或生物樣本則可能需紅外光穿透成像。環(huán)形偏振光捕捉玻璃微劃痕,支持0.02mm級(jí)缺陷識(shí)別。湖州條形光源轉(zhuǎn)角同軸
高對(duì)比紅光凸顯橡膠毛邊,檢測(cè)效率較人工提升8倍。安徽條形光源大型條型
環(huán)形光源因其結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和應(yīng)用的**性,成為機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域更常用。其基本構(gòu)造是將多顆LED燈珠均勻地排列在一個(gè)環(huán)形電路板上,這個(gè)環(huán)可以緊密地安裝在相機(jī)鏡頭周圍,從而提供一種直接、均勻且無(wú)影的照明效果。環(huán)形光源的重點(diǎn)價(jià)值在于其能夠?yàn)槠矫婊蜉p微曲面的物體提供整體均勻的照明,非常適合用于一般的定位、尺寸測(cè)量、粗糙的表面缺陷檢測(cè)以及簡(jiǎn)單的字符識(shí)別應(yīng)用。根據(jù)光線出射角度的不同,環(huán)形光源可以進(jìn)一步細(xì)分為多種類型以滿足特定需求:直射型環(huán)形光光線直接照射物體,能產(chǎn)生較高的對(duì)比度,但對(duì)于高反光表面容易形成耀斑;漫射型環(huán)形光則在LED前增加了漫射板,使光線變得柔和均勻,能有效減少鏡面反射,更適合于光滑表面的檢測(cè);低角度環(huán)形光則將LED安裝成使其光線以極低的角度掠射物體表面,這種設(shè)計(jì)能夠 dramatically地凸顯出物體表面的微小起伏、劃痕、刻印字符或紋理,因?yàn)檫@些微小的不平整會(huì)散射光線進(jìn)入相機(jī)鏡頭,從而在暗背景下形成明亮的特征圖像。選擇環(huán)形光源時(shí),需要仔細(xì)考慮其直徑、照射角度、是否漫射以及LED的顏色。盡管環(huán)形光源非常通用,但對(duì)于具有深孔、復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)或極端反光的物體,可能需要與其他類型的光源組合使用才能達(dá)到理想的效果。安徽條形光源大型條型