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CST機器視覺(jué)中偏振光源的應用

2022-08-16
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在日常生活中,經(jīng)常會(huì )遇到各種各樣的問(wèn)題“反光”這種現象使我們在觀(guān)察事物或攝影時(shí)有一定的障礙。例如,在水中觀(guān)察動(dòng)植物時(shí),水面上經(jīng)常會(huì )有光點(diǎn)影響視線(xiàn);在陽(yáng)光充足的瀝青路面上,司機的眼睛里經(jīng)常會(huì )有耀眼的強光……因此,在機器視覺(jué)中,我們經(jīng)常會(huì )遇到類(lèi)似的情況:因為工件表面的油漆.鍍膜.玻璃.由于包裝膜或其他反光材料的影響,工業(yè)相機無(wú)法成功收集高質(zhì)量的圖像。由于圖像對比度低或關(guān)鍵特征無(wú)法完全呈現,往往會(huì )導致機器視覺(jué)系統中的誤檢.誤判.精度低.出現不穩定等現象,甚至輸出錯誤的數據。然而,我們可以利用光的偏振特性來(lái)解決這些問(wèn)題。

2.介紹偏振光

偏振是指水平波的振動(dòng)向量(垂直于波的傳播方向)偏轉到某些方向的現象。法國工程師馬魯斯于1808年發(fā)現了光8年發(fā)現的。眾所周知,自然光是一種電磁波,屬于水平波。它包含垂直于傳播方向的平面上的所有可能方向的振動(dòng),平均而言,它在任何方向上都具有相同的振幅,即振動(dòng)方向是對稱(chēng)的,如圖1所示。然而,當光的振動(dòng)方向對傳輸方向不對稱(chēng)時(shí),它就變成了偏振光。偏振現象水平波是區別于其他縱波的明顯跡象之一。

根據其性質(zhì),偏振光可分為平面偏振光(或線(xiàn)性偏振光)、圓形偏振光、橢圓偏振光和部分偏正光。例如,在自然光通過(guò)某種介質(zhì)(偏振片)后,只有一個(gè)固定振動(dòng)方向的光可以通過(guò)該介質(zhì)獲得線(xiàn)性偏振光。

為了更好地理解光的偏振現象,我們可以借助實(shí)驗裝置進(jìn)行生動(dòng)的闡述。在圖3.圖4中,P1(起偏器).P2(檢偏器)是兩個(gè)相同的偏振片。在圖3中,自然光(如光或陽(yáng)光)通過(guò)偏振片P1之后,形成偏振光。然而,人類(lèi)的眼睛無(wú)法識別偏振光。如果我們把偏振片放進(jìn)去,P1的方向是固定的,而偏振片是固定的P2緩慢旋轉,可以發(fā)現透射光的強度隨之而來(lái)P2.周期性變化性變化,每轉90次°發(fā)光強度將逐漸從降低到暗。繼續旋轉P2.光強從接近零逐漸增強到??梢钥闯?,通過(guò)P1的透射光不同于初的入射光,這表明經(jīng)典P1.透射光的振動(dòng)對傳播方向不對稱(chēng)。圖3中的偏振光通過(guò)旋轉檢偏器P2、光強發(fā)生變化,在P2平行于線(xiàn)偏振光方向時(shí),光強;在P2垂直于線(xiàn)偏振光方向,光強幾乎為零。

在機器視覺(jué)光源中應用光的偏振特性,通過(guò)合理設計改變光源發(fā)射光波的振動(dòng)方向,限制反射回相機光波的振動(dòng)方向,可以消除機器視覺(jué)中常見(jiàn)的強反射現象。由此產(chǎn)生了偏光光源。

3.偏振光源光路原理

3.偏振片/偏振鏡

偏振片是一種由人工方法制成的薄膜。它是通過(guò)特殊方法在透明膠層中定期排列選擇性吸收強的顆粒晶體制成的。它允許光通過(guò)一定的矢量振動(dòng)方向(這個(gè)方向稱(chēng)為偏振方向),并吸收與其垂直振動(dòng)的光,即具有二向色.因此,自然光通過(guò)偏振片后,透射光基本上變成平面偏振光。它是一種常用的偏振器,因為它很容易制造。通過(guò)調整兩個(gè)偏振片的相對方向,可以過(guò)濾掉一些強反射。


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