Conception optique : un problème souvent négligé, la lumière parasite

Dans les projets de vision industrielle, la qualité de la conception optique détermine directement si un système peut fonctionner de manière efficace et précise. Cependant, la présence de lumière parasite peut menacer sérieusement la qualité d'image.

Que ce soit dans les contrôles industriels à haute précision ou dans des scénarios de reconnaissance en temps réel pour la conduite autonome, des problèmes induits par la lumière parasite, tels que des fantômes, des reflets arc-en-ciel et un brouillard d'image, peuvent entraîner des erreurs de jugement et une précision réduite.

Ainsi, lors de la conception d'un système optique pour la vision industrielle, quels facteurs liés à la lumière parasite devraient être pris en compte et quelles solutions sont disponibles ?

I. Sources et dangers de la lumière parasite

La lumière parasite désigne une lumière nuisible qui s'écarte du trajet normal d'imagerie, et ses causes sont relativement complexes.

Les sources courantes de lumière parasite incluent :

1. Problèmes liés aux lentilles : Un revêtement inégal, une réflectivité excessivement élevée ou une finition de surface insuffisante peuvent provoquer des réflexions multiples à la surface de la lentille.

2. Composants mécaniques : Une oxydation noircie inadéquate, l'absence de conception interne anti-reflets et des dimensions d'ouverture mal fabriquées peuvent également entraîner de la lumière parasite.

3. Défauts de conception optique : Des risques cachés dans la structure du trajet optique constituent une autre source importante de lumière parasite.

L'impact de la lumière parasite sur la qualité d'imagerie ne peut être ignoré. Elle va :

1. R éduire la résolution et le contraste de l'image, flouter les détails et affecter gravement la précision de détection.

2. C à un effet de fantôme ou d'images virtuelles, où des informations erronées viennent obscurcir l'image réelle, entraînant des erreurs d'interprétation.

3. Dans certaines conditions, provoquer une dispersion et des reflets irisés, où des taches colorées autour des sources lumineuses fortes interfèrent avec l'analyse de l'image.

4. Créer une image généralement trouble, donnant un aspect grisâtre à l'image et rendant floues les limites entre les zones noires et blanches. Les images en couleur peuvent également être affectées par un voile de brume.

5. Lorsqu'un angle existe entre l'axe optique de l'objectif et la source lumineuse dans le champ de vision, un étalement peut se produire, recouvrant la zone originale et entraînant une perte d'informations.

II. Solutions pour atténuer la lumière parasite

1.  Optimiser la conception optique :  

Utiliser des revêtements de qualité : Appliquer des revêtements multicouches à faible réflexion sur les surfaces des lentilles peut efficacement réduire la réflexion lumineuse.

Conception rationnelle du trajet optique : Optimiser la structure du trajet optique à l'aide de simulations de traçage des rayons afin d'empêcher la lumière parasite de pénétrer dans la zone d'imagerie.

Utiliser des diaphragmes anti-lumière parasite : L'ajout de diaphragmes dans le trajet optique peut bloquer la lumière déviée.

2. Contrôler les sources lumineuses externes :

Bloquer les sources lumineuses externes intenses : Utiliser des pare-soleil ou des cloisons dans l'environnement de prise de vue afin de réduire l'exposition directe à une lumière forte.

Ajuster les angles des sources lumineuses : Éviter des angles excessifs entre la source lumineuse et l'axe optique de l'objectif afin de minimiser la lumière réfléchie entrant dans l'objectif.

Utiliser des polariseurs : Filtrer la lumière dans des directions spécifiques pour réduire les interférences dues à la lumière parasite.

3. Améliorer la structure mécanique :  

Optimiser les composants autour du système optique : Appliquer des traitements antireflets, tels que de la peinture mate noire, pour réduire les réflexions.

Ajouter des structures anti-lumière : Empêcher la lumière parasite d'atteindre la zone d'imagerie.

4. Correction d'image en post-traitement :  

Dans les cas inévitables, utiliser des algorithmes de traitement d'image tels que le débrouillardage et la réduction du bruit pour atténuer l'impact de la lumière parasite.

Ajuster dynamiquement les paramètres d'exposition de la caméra en fonction de l'intensité de la lumière ambiante afin d'éviter la surexposition ou la sous-exposition.

III. Cas pratique

Dans le cadre d'un projet d'inspection industrielle, le client a signalé un brouillardage d'image sévère sous une lumière ambiante intense, entraînant une baisse significative de la précision de détection. L'analyse a révélé que la lumière parasite provenait principalement de réflexions internes dans l'objectif et d'une exposition directe à une lumière extérieure intense.

Les mesures suivantes ont été prises :

1. Ajout de traitements antireflets à l'intérieur de l'objectif afin de réduire les réflexions provenant des composants mécaniques.
2. Installation de pare-soleil sur l'environnement de prise de vue pour bloquer la lumière extérieure intense.
3. Optimisation de la conception optique par l'ajout de diaphragmes anti-lumière parasite.

Après ces améliorations, la qualité des images s'est nettement améliorée et la précision de détection est revenue au niveau attendu.

Iv. Conclusion

Facteurs à prendre en compte lors du choix d'une carte d'acquisition :

La lumière parasite constitue un problème critique dans la conception optique de la vision industrielle que l'on ne peut ignorer, car elle affecte directement la qualité des images et les performances du système.

Afin de minimiser la lumière parasite, un objectif d'imagerie requiert des mesures anti-lumière parasite à toutes les étapes : conception optique, conception mécanique, usinage de l'objectif, usinage des composants mécaniques et assemblage.

En optimisant la conception optique, en contrôlant les sources lumineuses externes, en améliorant les structures mécaniques et en intégrant une correction d'image en post-traitement, l'interférence de la lumière parasite peut être efficacement réduite, augmentant ainsi la stabilité et la précision du système.

Dans les applications pratiques, les solutions doivent être sélectionnées de manière flexible en fonction des scénarios et exigences spécifiques afin d'assurer un fonctionnement stable des systèmes de vision industrielle dans divers environnements complexes.