Whitepaper sobre câmera de polarização industrial
Gaspar van Elmbt
A Daheng Imaging é reconhecida no segmento industrial de câmeras polarizadas ao implementar o Sony-IMX250 monocromático sensor de imagem. Recentemente, o IMX264 também foi adicionado ao portefólio. Os sistemas de câmeras de polarização industrial são capazes de captar informações que uma câmera industrial de linha ou de área normal não consegue obter. Uma câmera de polarização realiza uma análise bidimensional. Mede tanto o grau como a direção da polarização da luz. Como resultado, a imagem final apresenta praticamente nenhuma reflexão de fontes de luz externas. Uma câmera polarizada é ideal para aplicações como a inspeção de produtos brilhantes e produtos transparentes.
Câmera Machine vision padrão versus câmera polarizada
Os exemplos seguintes mostram, do lado esquerdo, uma imagem captada com uma câmera standard de machine vision e, do lado direito, uma imagem captada com a nossa câmera polarizada.
Inspeção de vidro (riscos e manchas)
Estes exemplos mostram amolgadelas e pó numa superfície de vidro homogénea. Podemos facilmente detetar riscos e manchas (impressões digitais e pó) devido às diferenças no grau de polarização.
Inspeção de enchimento de comprimidos
Mais uma vez, a imagem à esquerda é capturada com uma câmera industrial padrão. A imagem à direita é capturada com a nossa câmera de polarização. Graças à diferença no grau de polarização entre o comprimido e a embalagem de alumínio, é fácil identificar se os comprimidos estão ou não preenchidos.
Inspeção de distorção
Imagem à esquerda = câmera industrial padrão. Imagem à direita = câmera de polarização. Com a informação da direção da polarização, podemos identificar tanto as distorções como a direção da distorção do plano.
Remoção de reflexos
Imagem à esquerda = câmera de visão standard. Imagem à direita = câmera polarizada.
A informação de polarização pode ser utilizada para remover reflexos. O IMX250MZR / IMX264MZR possui um polarizador de quatro direções que pode remover simultaneamente reflexos em vários planos.
Gostaria de saber se uma câmera de polarização seria adequada para a sua aplicação? Entre em contacto abaixo ou leia mais.
Como funciona uma câmera de polarização?
A imagem abaixo explica como funciona um filtro de polarização. Uma luz (raio amarelo) emite feixes de luz (linha preta). Cada feixe de luz é composto por ondas de luz com diferentes ângulos (as ondas laranja e cinzentas). Um filtro de polarização (as faixas cinzentas claras) bloqueia as ondas de luz que têm um determinado ângulo (no desenho, as ondas cinzentas) e as ondas de luz que têm o ângulo correto (ondas laranja) irão passar. Assim, apenas a onda de luz com o ângulo correto (ondas laranja) atingirá a lente e o sensor da câmera. Quando uma onda de luz polarizada (as ondas laranja restantes após o filtro de polarização) atinge a superfície de um objeto não metálico ou transparente, a onda refletida direta permanece polarizada, enquanto o restante da luz polarizada se torna não polarizada em todas as direções.
A luz refletida polarizada pode causar um brilho indesejado em superfícies refletoras, dificultando ou impossibilitando que o seu sistema de machine vision detete certos elementos de um objeto. Com a utilização de um filtro polarizador, este efeito pode ser controlado. A luz polarizada será bloqueada pelo filtro polarizador da câmera, enquanto a luz não polarizada irá passar. Como resultado, o brilho e as reflexões são reduzidos, facilitando a deteção de defeitos pelo seu sistema de visão.
Exemplo 1: Aplicação para câmera de polarização
O primeiro exemplo de aplicação onde as câmeras de polarização podem ser utilizadas é a captação de objetos de cor única, como tomates. Com a utilização de uma câmera de visão normal, é difícil em algumas aplicações segmentar os diferentes produtos (como tomates) entre si ou detetar defeitos na superfície. Os sistemas de câmeras polarizadas, por outro lado, facilitam este processo, pois a dimensão adicional de análise permite detetar diferenças na superfície de objetos de cor única. As câmeras polarizadas podem, por exemplo, ser utilizadas em tapetes rolantes que inspecionam objetos de cor única, como tomates numa linha de produção.
Exemplo 2: Aplicação para câmera polarizada
O segundo exemplo de uma aplicação onde uma câmera polarizada pode ser utilizada é a captação de imagens de objetos transparentes. Para sistemas de câmera de visão normais, por vezes é difícil detetar as características de objetos transparentes a partir de uma imagem captada. Isto deve-se, nomeadamente, ao facto de que, quando a luz atravessa um objeto translúcido, a sua polarização altera-se. Os sistemas de câmera atuais necessitam de ter os seus parâmetros de polarização ajustados para detetar corretamente o produto. No entanto, a diferenciação da transmitância da luz pode ser captada automaticamente por uma câmera de polarização. Um sistema de câmera polarizada é particularmente adequado para tapetes transportadores numa linha de produção que transportam
produtos transparentes, deteção da presença de materiais estranhos e deteção de marcas estampadas.
Especificação da câmera de polarização Sony IMX250MZR
A câmera de polarização MER2-502-79U3M-POL com o sensor de imagem Sony IMX250MZR utiliza um tamanho de pixel de 3,45µm e tem uma resolução total de 5,07 Megapixel. A câmera de polarização possui um filtro polarizador, que é um polarizador de quatro direções colocado no fotodíodo do sensor de imagem. Isto significa que esta câmera polarizada é capaz de capturar uma imagem em quatro direções numa única exposição. E calcula o ângulo e a direção da polarização com base na intensidade de cada direção de polarização. O filtro incorpora um padrão 2x2, onde cada pixel tem um filtro com um ângulo diferente. Ao utilizar luz polarizada, apenas a porção de luz perpendicular ao ângulo do filtro irá passar.
Ângulos do filtro de polarização
Resumidamente, as características do filtro de polarização são:
- Quando o filtro bloqueia a luz a um ângulo de 90º, deixa passar 0º através do filtro.
- Quando bloqueia a luz a um ângulo de 45º, deixa passar 135º através do filtro.
- Quando bloqueia a luz a um ângulo de 135º, deixa passar 45º através do filtro.
- Finalmente, quando bloqueia a luz a um ângulo de 0º, deixa passar a luz através de um ângulo de 90º.
O modelo desta câmera de polarização é MER2-502-79U3M-POL. Dispõe de uma interface USB3 interface, resolução de 2448(H)x2048(V), 79 fps, 2/3”, global-shutter e tamanho de célula de 3,45µm x 3,45µm.
Especificação da câmera de polarização Sony IMX264MZR
A nossa câmera de polarização MER2-503-36U3M-POL com o sensor de imagem Sony IMX264MZR utiliza um tamanho de pixel de 3,45µm e tem uma resolução total de 5,03 Megapixel. A câmera de polarização possui um filtro polarizador, que é um polarizador de quatro direções colocado no fotodíodo do sensor de imagem. Isto significa que esta câmera polarizada é capaz de captar uma imagem em quatro direções numa única captura. E calcula o ângulo e a direção da polarização com base na intensidade de cada direção de polarização. O filtro incorpora um padrão 2x2, onde cada pixel tem um filtro com um ângulo diferente. Ao utilizar luz polarizada, apenas a porção de luz perpendicular ao ângulo do filtro irá passar.
Ângulos do filtro de polarização
Resumidamente, as características do filtro de polarização são:
- Quando o filtro bloqueia a luz a um ângulo de 90º, deixa passar 0º através do filtro.
- Quando bloqueia a luz a um ângulo de 45º, deixa passar 135º através do filtro.
- Quando bloqueia a luz a um ângulo de 135º, deixa passar 45º através do filtro.
- Finalmente, quando bloqueia a luz a um ângulo de 0º, deixa passar a luz a um ângulo de 90º.
O modelo da nossa câmera de polarização é MER2-503-36U3M POL. Dispõe de uma interface USB3 interface, resolução de 2448(H)x2048(V), 36 fps, 2/3”, global-shutter e tamanho de célula de 3,45µm x 3,45µm.
Sensores de câmeras de polarização convencionais comparados com o IMX250MZR / IMX264MZR
Ao falar de sensores de câmeras de polarização convencionais, verifica-se que o polarizador é colocado sobre a camada de lente do chip. O sensor Sony IMX250MZR / IMX264MZR, por outro lado, é colocado sob a camada de lente do chip. Como resultado, o ângulo de incidência e a razão de extinção melhoraram devido à menor distância entre o fotodíodo e o polarizador. Muitas vezes, os integradores de visão também tendem a utilizar um filtro de polarização montado na lente. Este filtro só consegue bloquear a luz polarizada num único ângulo, enquanto a nossa câmera de polarização com o Sony IMX250MZR / IMX264MZR pode bloquear e detetar luz em 4 ângulos simultaneamente.
VA Imaging e Câmaras de Polarização?
A Daheng Imaging dispõe de uma câmera de polarização com o sensor de imagem Sony IMX250MZR e lançou recentemente uma câmera de polarização com o sensor de imagem Sony IMX264MZR. Se considera que a sua aplicação necessita de uma câmera polarizada, por favor contacte-nos. Teremos todo o gosto em ajudar a selecionar a câmera de polarização mais adequada para si.
