Zastosowanie polaryzatorów i światła spolaryzowanego w projektach inspekcji wizyjnej

Wizja maszynowa odgrywa kluczową rolę w inteligentnej produkcji, jednak odbicia światła od powierzchni przedmiotów, refleksy oraz nierównomierne oświetlenie często obniżają jakość obrazu i utrudniają dokładne wykrywanie defektów. Polaryzatory i źródła światła spolaryzowanego, jako kluczowe komponenty optyczne, pełnią podstawową funkcję w regulacji stanu polaryzacji światła — skutecznie tłumią niepożądane odbicia, zwiększają kontrast defektów oraz eliminują zakłócenia światła otoczenia. To znacząco poprawia ostrość obrazu i wiarygodność detekcji. Poniżej omówione zostały ich podstawowe funkcje oraz konkretne przykłady praktycznego zastosowania.

1. Podstawowe funkcje polaryzacji we wizji maszynowej

Główna rola technologii polaryzacji polega na optymalizacji środowiska optycznego systemów wizji maszynowej poprzez trzy kluczowe funkcje: Po pierwsze, tłumienie odbić lustrzanych i refleksów : filtrowanie liniowo spolaryzowanego światła odbitego od gładkich powierzchni (np. metalu, szkła), aby wyeliminować refleksy przesłaniające defekty. Po drugie, zwiększanie kontrastu defektów : Konwersja subtelnych zmian stanu polaryzacji spowodowanych wadami wewnętrznymi (np. pęcherzykami, rysami) w materiałach przezroczystych na widoczne różnice odcieni szarości. Po trzecie, oporność na zakłócenia światłem otoczenia : Blokowanie przypadkowo spolaryzowanego światła otoczenia, zapewniające stabilną jakość obrazu w złożonych środowiskach przemysłowych.

2. Zwięzłe przykłady zastosowań praktycznych

Technologia polaryzacyjna znalazła szerokie zastosowanie w rozwiązywaniu trudnych scen detekcji. Typowe przypadki są następujące:

2.1 Wykrywanie wad powierzchni szyb samochodowych

Szyby samochodowe charakteryzują się dużą przejrzystością i gładkością, co prowadzi do silnego odbicia lustrzanego przy zwykłym oświetleniu. Stosując źródła światła spolaryzowanego liniowo oraz filtrację krzyżową (polaryzator i analizator ustawione pod kątem 90°), odbicie to skutecznie się tłumie. Rysy, pęcherzyki i zanieczyszczenia na powierzchni szkła są wyraźnie widoczne, a dokładność wykrywania wad (≥0,1 mm) osiąga poziom 99,5% — znacznie wyższy niż 85% w tradycyjnych systemach.

2.2 Wykrywanie wewnętrznych wad folii plastikowej

Przezroczyste folie plastikowe wykazują subtelne różnice w natężeniu światła między wewnętrznymi pęcherzykami/zanieczyszczeniami a podłożem, co utrudnia identyfikację wad. Światło spolaryzowane wywołuje dwójłomność w miejscach wad ze względu na różnice współczynnika załamania światła. Dzięki filtrowi polaryzacyjnemu niewidoczne wady wewnętrzne są przekształcane w wyraźne jasne/ciemne plamy, umożliwiając dokładne rozpoznanie przez algorytm.

2.3 Wykrywanie zadrapań na metalowych częściach silnika

Metalowe części silnika posiadają lustrzane powierzchnie odbijające, które rozmywają cechy zdrapania przy standardowym oświetleniu. Poprzez dostosowanie kąta pomiędzy polaryzatorem (przed źródłem światła) a analizatorem (przed kamerą), odbicie lustrzane jest eliminowane, podczas gdy odbicie dyfuzyjne od zdrapania jest zachowywane. Zadrapania pojawiają się jako wyraźne ciemne linie, zapewniając dokładne wykrycie przez algorytmy wizyjne.

2.4 Odczyt kodów kreskowych na opakowaniach z folii aluminiowej

Wysoka odbijalność folii aluminiowej sprawia, że nadrukowane kody kreskowe są nierozpoznawalne w zwykłym świetle. Technologia polaryzacji tłumi odbicie podłoża poprzez filtrowanie spolaryzowanego światła odbitego od folii aluminiowej, zachowując jednocześnie światło rozproszone z warstwy kodu kreskowego. Umożliwia to stabilne i dokładne rozpoznawanie kodów kreskowych, zapewniając śledzenie produktów.

3. wniosek

Polaryzatory i źródła światła spolaryzowanego odgrywają niezastąpioną rolę w systemach wizyjnych dzięki tłumieniu odbić, zwiększaniu kontrastu oraz odporności na zakłócenia. Ich zastosowanie skutecznie rozwiązuje trudności związane z kontrolą detali o powierzchniach wysokoodblaskowych, przezroczystych oraz o złożonej strukturze. W miarę rozwoju inteligentnej produkcji technologia polaryzacji będzie dalej wspierać precyzyjne i stabilne inspekcje w różnorodnych aplikacjach przemysłowych.