Polarización en su aplicación de visión por máquina
Gaspar van Elmbt
Este artículo explora los conceptos básicos de la polarización y cómo puede aplicarse en diversas aplicaciones de visión por máquina.
Además, se centra en la cruz-polarización; una técnica avanzada que mejora la calidad de imagen al minimizar los reflejos y revelar detalles ocultos. ¿Está trabajando actualmente en una aplicación relacionada con la inspección de superficies, experimentando problemas con los reflejos o necesita asesoramiento sobre una aplicación similar? Podemos ayudarle con la selección del hardware de polarización adecuado.
Table of contents
¿En qué consiste exactamente la polarización en la visión por máquina?
La polarización alinea la orientación de las ondas de luz hacia una dirección específica. Ofrece a los sistemas de visión por máquina una herramienta única que puede extraer información de una escena que es invisible al utilizar métodos convencionales de imágenes. Las técnicas basadas en polarización añaden una nueva capa de contraste y detalle, lo que las hace invaluables para una variedad de aplicaciones industriales, científicas y médicas.
Las fuentes de luz externas, como el sol o las luces LED, emiten ondas de luz con orientaciones aleatorias de sus campos eléctricos. Esto se conoce como luz no polarizada porque las oscilaciones ocurren en todas las direcciones posibles perpendiculares a la dirección de propagación. Cuando la luz no polarizada pasa a través de ciertos materiales o filtros, puede polarizarse. Por ejemplo, un filtro polarizador solo permite el paso de las ondas de luz que oscilan en un plano específico (alineado con el eje de polarización del filtro), mientras bloquea la luz que oscila en otros planos.
Cuando la luz se refleja en la superficie, puede volverse parcialmente polarizada. En ciertos ángulos, la luz reflejada se polariza en paralelo a la superficie. Estas propiedades de la luz pueden utilizarse en la visión por máquina para hacer visibles ciertas características y mejorar los resultados.
• Inspección de superficies: La polarización resalta defectos, rayaduras e imperfecciones en la superficie que podrían pasar desapercibidos bajo una iluminación normal.
• Reducción de reflejos: La polarización puede mitigar los reflejos y brillos de superficies brillantes, mejorando la calidad de las imágenes.
¿Qué solución de polarización puedo utilizar para mi aplicación de visión artificial?
Al utilizar la polarización en la visión por máquina para eliminar reflejos, es importante que todas las fuentes de luz externas y el objetivo cuenten con un filtro polarizador.
Si desea minimizar los reflejos de fuentes de luz externas, nuestra lámina de filtro polarizador lineal ofrece una excelente solución. Esta lámina de filtro puede cortarse a medida y colocarse delante de la fuente de luz de visión por máquina. Esta lámina de filtro polarizador se utiliza a menudo en combinación con barras de iluminación.
Para el objetivo puede utilizar el filtro polarizador lineal, disponible en una variedad de tamaños. Por ejemplo: Filtro polarizador | Lineal | M30.5. El filtro puede girarse para cambiar la dirección de la polarización y así realizar ajustes para obtener resultados óptimos. Ofrecemos un amplio portafolio de filtros polarizadores para objetivos, la mayoría de los cuales son activos entre 400 y 780 nm.
¿Necesita ayuda para seleccionar la configuración adecuada? Lea más información a continuación o contáctenos.
Cruzado de polarización para mejorar su configuración de visión por máquina
La cruz de polarización es una técnica avanzada de polarización que consiste en utilizar un par de polarizadores orientados en ángulo recto entre sí. Esta disposición permite que solo pase la luz con una polarización perpendicular al segundo polarizador, bloqueando eficazmente el deslumbramiento y las reflexiones especulares. La cruz de polarización se emplea para:
• Minimizar el deslumbramiento: Al eliminar las reflexiones, la cruz de polarización mejora el contraste, revelando detalles finos e imperfecciones.
• Inspección de superficies: La técnica expone características ocultas y defectos que las reflexiones especulares podrían ocultar.
¿Qué solución de cruzamiento de polarización necesito?
En nuestro montaje de prueba utilizamos filtros polarizadores delante de una luz de visión por máquina existente y del objetivo. Una solución disponible es nuestro anillo de luz industrial polarizado bright field. La luz viene con dos filtros polarizadores lineales preinstalados. Por lo tanto, no es necesario buscar una forma de instalar el filtro en la luz.
Al comparar las imágenes, observe la diferencia en la visibilidad de la tarjeta de referencia y el reflejo en la superficie de la llave Allen. Observe cómo no hay detalles visibles en la imagen de la izquierda en comparación con la imagen de la derecha, que tiene el filtro polarizador perpendicular. También observe la claridad de la llave Allen.
Nuestras pruebas revelaron que el anillo de luz industrial polarizado tuvo una reducción de la intensidad lumínica de diez veces al iluminar un objeto reflectante. El tiempo de exposición para la imagen de la izquierda fue de 1 ms, mientras que el tiempo de exposición para la imagen de la derecha fue de 10 ms. Debido a esta pérdida de intensidad lumínica, aumentamos el tiempo de exposición para compensar.
De manera similar, al probar con un objeto difuso, la pérdida de luz fue ligeramente menor. En este caso, al utilizar una luz polarizada, tuvimos que aumentar la intensidad de la luz entre 6 y 10 veces más en comparación con la intensidad necesaria para lograr la misma iluminación usando luz no polarizada.
Cámaras de visión por máquina con funciones de polarización integradas
En la visión por máquina, la obtención de imágenes por polarización implica capturar y analizar el estado de polarización de la luz reflejada o transmitida por los objetos. Esto puede proporcionar información sobre las propiedades del material, las características de la superficie y más.
Las siguientes son aplicaciones clave de las cámaras de visión por máquina con polarización:
• Diferenciación de materiales: Los distintos materiales presentan propiedades de polarización diferentes, lo que permite discriminar entre sustancias de aspecto similar.
• Inspección de superficies: La polarización resalta defectos, arañazos e imperfecciones en la superficie que podrían pasar desapercibidos bajo una iluminación normal.
Una introducción sobre este tema se puede encontrar en uno de nuestros otros artículos del Knowledge Center: El whitepaper sobre cámaras de polarización explica cómo funcionan los filtros de polarización.
Conclusión
La obtención de imágenes por polarización en la visión por máquina amplía las capacidades de los métodos tradicionales de imágenes, permitiendo la detección de características y detalles que de otro modo podrían permanecer ocultos. La polarización cruzada, en particular, ofrece una herramienta potente para mejorar la calidad de la imagen, reducir los reflejos,
y revelar información crítica en diversas aplicaciones.
