Industrieel polarisatie camera whitepaper
Gaspar van Elmbt
Daheng Imaging is bekend in het segment van industriële gepolariseerde camera's door de implementatie van de Sony-IMX250 monochrome beeldsensor. Onlangs is ook de IMX264 aan het portfolio toegevoegd. De industriële polarisatiecamerasystemen zijn in staat om informatie vast te leggen die een normale line of area industriële camera niet kan verkrijgen. Een polarisatiecamera voert een tweedimensionale analyse uit. Hij meet zowel de mate als de richting van de polarisatie van het licht. Hierdoor heeft het uiteindelijke beeld bijna geen reflecties van externe lichtbronnen. Een gepolariseerde camera is ideaal voor toepassingen zoals de inspectie van glanzende producten en transparante producten.
Standaardcamera voor machine vision versus gepolariseerde camera
De volgende voorbeelden tonen aan de linkerkant een beeld dat is vastgelegd met een standaard machine vision camera en aan de rechterkant een beeld dat is vastgelegd met onze gepolariseerde camera.
Inspectie van het vullen van tabletten
De linker afbeelding is gemaakt met een standaard industriële camera. Het rechterbeeld is gemaakt met onze polarisatiecamera. Dankzij het verschil in polarisatiegraad tussen de tablet en de aluminium verpakking is het eenvoudig om te zien of de tabletten zijn afgevuld of niet.
Vervormingsinspectie
Linker afbeelding = standaard industriële camera. Rechter afbeelding = polarisatiecamera. Met de informatie van de polarisatierichting kunnen we beide vervormingen en de vervormingsrichting van het vlak identificeren.
Verwijderingsreflectie
Linker afbeelding = standaard camera. Rechter afbeelding = gepolariseerde camera.
De informatie van polarisatie kan worden gebruikt om reflecties te verwijderen. IMX250 / IMX264 heeft een polarisator in vier richtingen die tegelijkertijd reflectie in meerdere vlakken kan verwijderen.
Wil je weten of een polarisatiecamera geschikt is voor jouw toepassing? Neem hieronder contact op of lees verder.
Hoe werkt een polarisatiecamera?
De afbeelding hieronder legt uit hoe een polarisatiefilter werkt. Een licht (gele straal) zendt lichtstralen uit (zwarte lijn). Elke lichtstraal bestaat uit lichtgolven met verschillende hoeken (de oranje en grijze golven). Een polarisatiefilter (de lichtgrijze strepen) blokkeert lichtgolven die een bepaalde hoek hebben (in het beeld de grijze golven) en de lichtgolven met de juiste hoek (oranje golven) worden doorgelaten. Dus alleen de lichtgolf met de juiste hoek (oranje golven) zal de lens en sensor van de camera raken. Wanneer een gepolariseerde lichtgolf (de resterende oranje golven na het polarisatiefilter) het oppervlak van een niet-metalen of transparant object raakt, blijft de direct gereflecteerde golf gepolariseerd, terwijl de rest van het gepolariseerde licht in alle richtingen ongepolariseerd wordt.
Het gepolariseerde gereflecteerde licht kan ongewenste schitteringen van reflecterende oppervlakken veroorzaken, waardoor het voor je machine vision systeem moeilijker of onmogelijk wordt om bepaalde elementen van een object te detecteren. Met behulp van een polarisatiefilter kan dit effect onder controle worden gehouden. Het gepolariseerde licht wordt geblokkeerd door het gepolariseerde filter van de camera, terwijl het ongepolariseerde licht doorgelaten wordt. Hierdoor worden schitteringen en reflecties verminderd, waardoor het voor je vision-systeem makkelijker wordt om defecten te detecteren.
Voorbeeld 1: Toepassing voor polarisatiecamera
De eerste voorbeeldtoepassing waarbij polarisatiecamera's kunnen worden gebruikt, is het vastleggen van objecten met één kleur, zoals tomaten. Met een normale visioncamera is het in sommige toepassingen moeilijk om de verschillende producten (zoals tomaten) van elkaar te segmenteren of oppervlaktedefecten te detecteren. Gepolariseerde camerasystemen daarentegen maken dit proces eenvoudiger, waarbij de extra dimensie van analyses verschillen in het oppervlak van eenkleurige objecten kan detecteren. Gepolariseerde camera's kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt op transportbanden die enkelgekleurde objecten scannen, zoals tomaten in een productielijn.
Voorbeeld 2: Toepassing voor gepolariseerde camera
Het tweede voorbeeld van een toepassing waarbij een gepolariseerde camera kan worden gebruikt, is het vastleggen van beelden van transparante objecten. Voor normale vision camerasystemen is het in sommige gevallen moeilijk om de kenmerken van transparante objecten te detecteren uit een beeld dat is vastgelegd. Wanneer licht door een doorschijnend object gaat, verandert namelijk de polarisatie. De huidige camerasystemen moeten hun polarisatieparameters aanpassen om het product goed te kunnen detecteren. De differentiatie van lichttransmissie kan echter automatisch worden vastgelegd door een polarisatiecamera. Een gepolariseerd camerasysteem is zeer geschikt voor transportbanden in een productielijn die transparante producten transporteren, transparante producten vervoeren, de aanwezigheid van vreemde materialen detecteren en stempelmerken detecteren.
Specificaties van de Sony IMX250MZR polarisatiecamera
De MER2-502-79U3M-POL polarisatiecamera met de Sony IMX250MZR beeldsensor heeft een pixelgrootte van 3,45 µm en een totale resolutie van 5,07 Megapixel. De polarisatiecamera heeft een polarisatiefilter dat een vierdirectionele polarisator is die op de fotodiode van de beeldsensor is geplaatst. Dit betekent dat deze gepolariseerde camera in staat is om een beeld in vier richtingen vast te leggen in één opname en berekent de hoek en richting van de polarisatie op basis van de intensiteit van elke polarisatierichting. Het filter bevat een 2x2 patroon, waarbij elke pixel een filter heeft met een andere hoek. Bij gebruik van gepolariseerd licht wordt alleen het deel van het licht dat loodrecht op de hoek van het filter staat doorgelaten.
Polarisatiefilterhoeken
Samengevat zijn de eigenschappen van een polarisatiefilter als volgt:
- Wanneer het filter licht blokkeert onder een hoek van 90º, gaat het licht onder een hoek van 0º door het filter.
- Als het licht onder een hoek van 45º wordt tegengehouden, gaat het licht onder een hoek van 135º door het filter.
- Wanneer het licht onder een hoek van 135º wordt tegengehouden, gaat het licht onder een hoek van 45º door het filter.
- Tot slot, wanneer het licht blokkeert onder een hoek van 0º, gaat het licht door een hoek van 90º.
Het model van deze polarisatiecamera is MER2-502-79U3M-POL. Hij heeft een USB3 interface, een resolutie van 2448(H)x2048(V), 79 fps, 2/3”, global-shutter en een celgrootte van 3,45µm x 3,45µm.
Specificaties van de Sony IMX264MZR polarisatiecamera
Onze MER2-503-36U3M-POL polarisatiecamera met de Sony IMX264MZR beeldsensor heeft een pixelgrootte van 3,45 µm en een totale resolutie van 5,03 Megapixel. De polarisatiecamera heeft een polarisatiefilter dat een vierdirectionele polarisator is die op de fotodiode van de beeldsensor is geplaatst. Dit betekent dat deze gepolariseerde camera in staat is om een beeld in vier richtingen vast te leggen in één opname en berekent de hoek en richting van de polarisatie op basis van de intensiteit van elke polarisatierichting. Het filter bevat een 2x2 patroon, waarbij elke pixel een filter heeft met een andere hoek. Bij gebruik van gepolariseerd licht wordt alleen het deel van het licht dat loodrecht op de hoek van het filter staat doorgelaten.
Polarisatiefilterhoeken
Samengevat zijn de eigenschappen van een polarisatiefilter als volgt:
- Wanneer het filter licht blokkeert onder een hoek van 90º, gaat het licht onder een hoek van 0º door het filter.
- Als het licht onder een hoek van 45º wordt tegengehouden, gaat het licht onder een hoek van 135º door het filter.
- Wanneer het licht onder een hoek van 135º wordt tegengehouden, gaat het licht onder een hoek van 45º door het filter.
- Tot slot, wanneer het licht blokkeert onder een hoek van 0º, gaat het licht door een hoek van 90º.
Het model van onze polarisatiecamera is MER2-503-36U3M POL. Deze heeft een USB3-interface, een resolutie van 2448(H)x2048(V), 36 fps, 2/3”, global-shutter en een celgrootte van 3,45µm x 3,45µm.
Conventionele polarisatiecamerasensoren vergeleken met de IMX250MZR / IMX264MZR
Bij conventionele polarisatiecamerasensoren zie je dat de polarisator bovenop de chip lenslaag is geplaatst. De Sony IMX250MZR / IMX264MZR sensor daarentegen is onder de on-chip lenslaag geplaatst. Hierdoor zijn de invalshoek en extinctieverhouding verbeterd vanwege de kortere afstand tussen de fotodiode en de polarisator. Vaak gebruiken vision integrators ook een polarisatiefilter op de lens. Dit filter kan gepolariseerd licht slechts in één hoek blokkeren, terwijl onze polarisatiecamera met de Sony IMX250MZR / IMX264MZR licht in 4 hoeken tegelijk kan blokkeren en detecteren.
VA-Imaging en polarisatiecamera's?
Daheng Imaging heeft een polarisatiecamera met de Sony IMX250MZR beeldsensor en heeft onlangs een polarisatiecamera uitgebracht met de Sony IMX264MZR beeldsensor. Als u denkt dat uw toepassing een gepolariseerde camera vereist, neem dan contact met ons op. We helpen je graag bij het selecteren van de juiste polarisatiecamera.
