Whitepaper om industrielt polariseringskamera
Daheng Imaging er kendt i segmentet for industrielle polariserede kameraer ved implementering af Sony-IMX250 monokrom billedsensoren. For nylig er IMX264 også blevet tilføjet til porteføljen. De industrielle polarisationskamera systemer kan indfange information, som et normalt linje- eller områdebaseret industrikamera ikke kan opnå. Et polarisationskamera udfører en todimensionel analyse. Det måler både graden og retningen af lysets polarisering. Som følge heraf har det endelige billede næsten ingen refleksioner fra eksterne lyskilder. Et polariseret kamera er ideelt til applikationer som inspektion af blanke produkter og transparente produkter.
Standard Machine Vision-kamera versus polariseret kamera
Følgende eksempler viser på venstre side et billede optaget med et standard Machine Vision-kamera og på højre side et billede optaget med vores polariserede kamera.
Glasinspektion (ridser og pletter)
Disse eksempler viser buler og støv på en homogen glasflade. Vi kan nemt finde ridser og pletter (fingeraftryk og støv) på grund af forskelle i polarisationsgraden.
Inspektion af tabletfyldning
Igen er billedet til venstre optaget med et standard industrielt kamera. Billedet til højre er optaget med vores polarisationskamera. Takket være forskellen i polarisationsgraden mellem tabletten og aluminiumsemballagen er det nemt at identificere, om tabletterne er fyldt i eller ej.
Inspektion af forvrængning
Venstre billede = standard industrielt kamera. Højre billede = polarisationskamera. Med information om polarisationsretningen kan vi identificere både forvrængninger og retningen af planens forvrængning.
Fjernelse af refleksioner
Venstre billede = standard vision-kamera. Højre billede = polariseret kamera.
Polariseringsinformationen kan bruges til at fjerne refleksioner. IMX250MZR / IMX264MZR har et polariseringsfilter med fire retninger, som samtidig kan fjerne refleksioner i flere planer.
Vil du vide, om et polarisationskamera vil være egnet til din applikation? Kontakt os nedenfor, eller læs videre.
Hvordan fungerer et polarisationskamera?
Billedet nedenfor forklarer, hvordan et polariseringsfilter fungerer. En lyskilde (gul stråle) udsender lysstråler (sort linje). Hver lysstråle består af lysbølger med forskellige vinkler (de orange og grå bølger). Et polariseringsfilter (de lysegrå striber) blokerer lysbølger, der har en bestemt vinkel (på billedet de grå bølger), og lysbølgerne med den korrekte vinkel (orange bølger) passerer. Derfor vil kun lysbølgen med den korrekte vinkel (orange bølger) ramme objektivet og sensoren i kameraet. Når en polariseret lysbølge (de resterende orange bølger efter polariseringsfilteret) rammer overfladen af et ikke-metallisk eller gennemsigtigt objekt, forbliver den direkte reflekterede bølge polariseret, mens resten af det polariserede lys bliver upolariseret i alle retninger.
Det polariserede reflekterede lys kan forårsage uønsket blænding fra reflekterende overflader, hvilket gør det vanskeligere eller umuligt for dit Machine Vision-system at detektere bestemte elementer på et objekt. Ved brug af et polariseringsfilter kan denne effekt kontrolleres. Det polariserede lys blokeres af kameraets polariseringsfilter, mens det upolariserede lys passerer. Som følge heraf reduceres blænding og refleksioner, hvilket gør det lettere for dit vision-system at detektere fejl.
Eksempel 1: Applikation til polariseringskamera
Den første eksempelapplikation, hvor polariseringskameraer kan anvendes, er optagelse af ensfarvede objekter, såsom tomater. Ved brug af et normalt vision-kamera er det i nogle applikationer vanskeligt at segmentere de forskellige produkter (såsom tomater) fra hinanden eller registrere overfladefejl. Polariserede kamerasystemer gør derimod denne proces lettere, idet den ekstra analysedimension kan registrere forskelle i overfladen på ensfarvede objekter. Polariserede kameraer kan for eksempel anvendes på transportbånd, der scanner ensfarvede objekter, såsom tomater, i en produktionslinje.
Eksempel 2: Applikation til polariseret kamera
Det andet eksempel på en applikation, hvor et polariseret kamera kan anvendes, er optagelse af billeder af gennemsigtige objekter. For normale vision-kamerasystemer er det i nogle tilfælde vanskeligt at registrere gennemsigtige objekters egenskaber ud fra et optaget billede. Dette skyldes, at når lys passerer gennem et gennemsigtigt objekt, ændres dets polarisering. Nuværende kamerasystemer skal have deres polariseringsparametre justeret for at kunne registrere produktet korrekt. Forskelle i lystransmission kan imidlertid automatisk registreres af et polarisationskamera. Et polariseret kamerasystem er velegnet til transportbånd i en produktionslinje, der transporterer
gennemsigtige produkter, registrerer tilstedeværelsen af fremmedmaterialer og registrerer prægede mærker.
Specifikation af Sony IMX250MZR-polarisationskameraet
MER2-502-79U3M-POL-polarisationskameraet med Sony IMX250MZR-billedsensoren anvender en pixelstørrelse på 3,45µm og har en samlet opløsning på 5,07 megapixel. Polarisationskameraet har et polarisatorfilter, som er en firevejs polarisator placeret på billedsensorens fotodiode. Det betyder, at dette polariserede kamera kan optage et billede i fire retninger i én optagelse. Det beregner polarisationens vinkel og retning baseret på intensiteten i hver polarisationsretning. Filteret indeholder et 2x2-mønster, hvor hver pixel har et filter med en forskellig vinkel. Ved brug af polariseret lys passerer kun den del af lyset, der er vinkelret på filterets vinkel.
Polarisationsfiltervinkler
Sammenfattet er polarisationsfilterets egenskaber:
- Når filteret blokerer lys ved en vinkel på 90º, passerer det 0º gennem filteret.
- Når det blokerer lys ved en vinkel på 45º, passerer det 135º gennem filteret.
- Når det blokerer lys ved en vinkel på 135º, passerer det 45º gennem filteret.
- Endelig, når det blokerer lys ved en vinkel på 0º, passerer lyset gennem en vinkel på 90º.
Modellen på dette polarisationskamera er MER2-502-79U3M-POL. Det har et USB3-interface, en opløsning på 2448(H)x2048(V), 79 fps, 2/3”, global-shutter og en cellestørrelse på 3,45µm x 3,45µm.
Specifikation af Sony IMX264MZR-polarisationskameraet
Vores MER2-503-36U3M-POL-polarisationskamera med Sony IMX264MZR-billedsensoren anvender en pixelstørrelse på 3,45 µm og har en samlet opløsning på 5,03 megapixel. Polarisationskameraet har et polarisatorfilter, som er en firevejs polarisator placeret på billedsensorens fotodiode. Det betyder, at dette polariserede kamera kan optage et billede i fire retninger i én optagelse. Det beregner også polarisationsvinklen og -retningen baseret på intensiteten i hver polarisationsretning. Filteret har et 2x2-mønster, hvor hver pixel har et filter med en forskellig vinkel. Ved brug af polariseret lys passerer kun den del af lyset, der er vinkelret på filterets vinkel.
Polarisationsfiltervinkler
Sammenfattet er polarisationsfilterets egenskaber:
- Når filteret blokerer lys ved en 90º vinkel, lader det 0º passere gennem filteret.
- Når det blokerer lys ved en 45º vinkel, lader det 135º passere gennem filteret.
- Når det blokerer lys ved en 135º vinkel, lader det 45º passere gennem filteret.
- Endelig, når det blokerer lys ved en 0º vinkel, lader det lys passere ved en 90º vinkel.
Modellen på vores polariseringskamera er MER2-503-36U3M POL. Det har et USB3 interface, en opløsning på 2448(H)x2048(V), 36 fps, 2/3”, global-shutter og en cellestørrelse på 3,45µm x 3,45µm.
Konventionelle polariseringskamerasensorer sammenlignet med IMX250MZR / IMX264MZR
Når man taler om konventionelle polariseringskamerasensorer, ser man, at polarisatoren er placeret oven på chipobjektivlaget. Sony IMX250MZR / IMX264MZR-sensoren er derimod placeret under on-chip-objektivlaget. Som følge heraf forbedres indfaldsvinklen og ekstinktionsforholdet på grund af den kortere afstand mellem fotodioden og polarisatoren. Ofte har vision-integratorer også tendens til at anvende et polarisationsfilter monteret på objektivet. Dette filter kan kun blokere polariseret lys i én vinkel, mens vores polariseringskamera med Sony IMX250MZR / IMX264MZR kan blokere og detektere lys i 4 vinkler samtidig.
VA Imaging og polarisationskameraer?
Daheng Billedbehandling har et polarisationskamera med Sony IMX250MZR-billedsensoren og har for nylig lanceret et polarisationskamera med Sony IMX264MZR-billedsensoren. Hvis du mener, at din applikation kræver et polariseret kamera, bedes du kontakte os. Vi hjælper gerne med at vælge det rette polarisationskamera til dig.