Применение поляризаторов и поляризованного света в проектах машинного зрения для контроля

Инспекция с использованием машинного зрения играет ключевую роль в интеллектуальном производстве, однако отражения от поверхности деталей, блики и неравномерное освещение зачастую ухудшают качество изображения и затрудняют точное обнаружение дефектов. Поляризаторы и поляризованные источники света, являясь ключевыми оптическими компонентами, выполняют центральную функцию в регулировании состояния поляризации света — эффективно подавляя нежелательные отражения, повышая контраст дефектов и фильтруя помехи от окружающего света. Это значительно повышает четкость изображения и надежность обнаружения. Ниже рассматриваются их основные функции и краткие практические примеры применения.

1. Основные функции поляризации в машинном зрении

Главная роль технологии поляризации заключается в оптимизации оптической среды систем машинного зрения посредством трех ключевых функций: во-первых, подавление зеркальных отражений и бликов : фильтрация линейно-поляризованного отраженного света от гладких поверхностей (например, металла, стекла) для устранения бликов, скрывающих дефекты. Во-вторых, повышение контраста дефектов : Преобразование незначительных изменений состояния поляризации, вызванных внутренними дефектами (например, пузырьками, трещинами) в прозрачных материалах, в видимые различия в оттенках серого. Во-третьих, устойчивость к помехам окружающего света : Блокировка случайно поляризованного окружающего света, обеспечивающая стабильное качество изображения в сложных промышленных условиях.

2. Краткие практические примеры применения

Поляризационные технологии широко применяются для решения сложных задач контроля. Типичные случаи следующие:

2.1 Обнаружение дефектов поверхности автомобильного стекла

Автомобильное стекло отличается высокой прозрачностью и гладкостью, что приводит к сильному зеркальному отражению при обычном освещении. Использование линейных поляризованных источников света и перекрестной поляризационной фильтрации (поляризатор и анализатор под углом 90°) эффективно подавляет отражение. Царапины, пузырьки и примеси на поверхности стекла четко отображаются, точность обнаружения дефектов (≥0,1 мм) достигает 99,5 % — намного выше, чем у традиционных систем (85 %).

2.2 Обнаружение внутренних дефектов пленки из пластика

Прозрачные пластиковые пленки имеют незначительные различия в интенсивности света между внутренними пузырьками/примесями и основой, что затрудняет выявление дефектов. Поляризованный свет вызывает двойное лучепреломление на дефектах из-за разницы показателей преломления. С помощью поляризационной фильтрации невидимые внутренние дефекты преобразуются в явные светлые/темные пятна, что позволяет алгоритмам точно их распознавать.

2.3 Обнаружение царапин на металлических деталях двигателя

Металлические детали двигателя имеют зеркальные отражающие поверхности, из-за которых признаки царапин расплываются при обычном освещении. Путем регулировки угла между поляризатором (перед источником света) и анализатором (перед камерой) блестящее отражение фильтруется, а рассеянное отражение от царапин сохраняется. Царапины проявляются в виде четких темных линий, обеспечивая точное обнаружение с помощью алгоритмов машинного зрения.

2.4 Распознавание штрих-кода на алюминиевой фольге для упаковки

Высокая отражательная способность алюминиевой фольги делает напечатанные штрих-коды неузнаваемыми при обычном освещении. Технология поляризации подавляет отражение от подложки путем фильтрации поляризованного отраженного света алюминиевой фольги, сохраняя при этом рассеянный свет от слоя штрих-кода. Это обеспечивает стабильное и точное распознавание штрих-кодов, гарантируя прослеживаемость продукции.

3. заключение

Поляризаторы и поляризованные источники света играют незаменимую роль в машинном зрении, подавляя отражения, повышая контраст и защищая от помех. Их применение эффективно решает трудности обнаружения при контроле изделий с высокой отражающей способностью, прозрачных и с поверхностями сложной формы. По мере развития интеллектуального производства технология поляризации будет и дальше обеспечивать высокоточный и стабильный контроль в различных промышленных сценариях.