Aplikace polarizátorů a polarizovaného světla v projektech inspekce strojového vidění

Vizuální inspekce pomocí strojového vidění je klíčová pro inteligentní výrobu, ale odlesky na povrchu obrobků, oslnění a nerovnoměrné osvětlení často zhoršují kvalitu obrazu a brání přesné detekci vad. Polarizátory a polarizované světelné zdroje, jako klíčové optické komponenty, hrají zásadní roli při řízení polarizačních stavů světla – efektivně potlačují nežádoucí odrazy, zvyšují kontrast vad a filtrují rušivé vlivy okolního světla. To výrazně zlepšuje ostrost obrazu a spolehlivost detekce. Níže se zaměříme na jejich základní funkce a stručné praktické aplikační případy.

1. Základní funkce polarizace ve strojovém vidění

Hlavní role technologie polarizace spočívá v optimalizaci optického prostředí systémů strojového vidění prostřednictvím tří klíčových funkcí: Za prvé, potlačení odlesků a oslnění : Filtrování lineárně polarizovaného odraženého světla ze hladkých povrchů (např. kov, sklo) za účelem eliminace oslnění, které zakrývá vady. Za druhé, zvýšení kontrastu vad : Převod nepatrných změn polarizačního stavu způsobených vnitřními vadami (např. bubliny, praskliny) v průhledných materiálech na viditelné rozdíly v odstínech šedi. Třetí, odolnost proti rušivému okolnímu světlu : Blokování náhodně polarizovaného okolního světla, zajišťující stabilní kvalitu obrazu v komplexních průmyslových prostředích.

2. Stručné praktické aplikační případy

Polarizační technologie se široce uplatňuje při řešení náročných detekčních scénářů. Typické případy jsou následující:

2.1 Detekce povrchových vad automobilového skla

Automobilové sklo má vysokou průhlednost a hladkost, což vede k silnému odrazu při běžném osvětlení. Použitím lineárních polarizovaných světelných zdrojů a křížového polarizačního filtru (polarizátor a analyzátor pod úhlem 90°) je odraz účinně potlačen. Rýhy, bubliny a nečistoty na povrchu skla jsou jasně viditelné, přičemž přesnost detekce vad (≥0,1 mm) dosahuje 99,5 % – což výrazně převyšuje 85 % tradičních systémů.

2.2 Detekce vnitřních vad v plastových fóliích

Průhledná plastová fólie vykazují minimální rozdíly v intenzitě světla mezi vnitřními bublinami/nečistotami a podložkou, což ztěžuje identifikaci vad. Polarizované světlo způsobuje dvojlom ve vadách kvůli rozdílům v indexu lomu. Prostřednictvím polarizačního filtru se neviditelné vnitřní vady přemění na zřetelné světlé/tmavé skvrny, čímž umožní přesnou detekci algoritmem.

2.3 Detekce škrábanců na kovových motorových dílech

Kovové motorové díly mají zrcadlově lesklé povrchy, které za běžného osvětlení rozmazávají znaky škrábanců. Úpravou úhlu mezi polarizátorem (před zdrojem světla) a analyzátorem (před kamerou) se odstraní odražené světlo, zatímco difúzní odraz ze škrábanců zůstává zachován. Škrábance se tak zobrazí jako zřetelné tmavé čáry, což zajišťuje přesnou detekci vizuálními algoritmy.

2.4 Čtení čárových kódů na hliníkovém fóliovém balení

Vysoká odrazivost hliníkové fólie způsobuje, že tištěné čárové kódy nejsou rozpoznatelné při běžném osvětlení. Polarizační technologie potlačuje odraz podložky filtrováním polarizovaného odraženého světla hliníkové fólie, zatímco ponechává rozptýlené světlo z vrstvy čárového kódu. To umožňuje stabilní a přesné rozpoznání čárového kódu a zajišťuje stopovatelnost výrobků.

3. Závěr

Polarizátory a polarizované světelné zdroje hrají v oblasti strojového vidění nepostradatelnou roli tím, že potlačují odrazy, zvyšují kontrast a odolávají rušení. Jejich použití efektivně řeší obtíže při detekci na vysoce odrazivých, průhledných a složitých površích součástek. S rozvojem inteligentní výroby bude polarizační technologie dále podporovat vysoce přesné a stabilní kontroly v různorodých průmyslových aplikacích.