Polarização na sua aplicação de machine vision
Gaspar van Elmbt
Este artigo explora os princípios básicos da polarização e como pode ser aplicada em diversas aplicações de machine vision.
Além disso, dá ênfase à cruz-polarização; uma técnica avançada que melhora a qualidade da imagem ao minimizar o brilho e revelar detalhes ocultos. Está atualmente a trabalhar numa aplicação que envolve inspeção de superfícies, a ter problemas com brilho ou precisa de aconselhamento sobre uma aplicação semelhante? Podemos ajudar na seleção do hardware de polarização adequado.
Table of contents
O que exatamente é polarização em machine vision?
A polarização alinha a orientação das ondas de luz numa direção específica. Oferece aos sistemas de machine vision uma ferramenta única que pode extrair informação de uma cena invisível quando se utilizam métodos convencionais de imagem. As técnicas baseadas em polarização acrescentam uma nova camada de contraste e detalhe, tornando-as indispensáveis para uma variedade de aplicações industriais, científicas e médicas.
Fontes de luz externas, como o sol ou luzes LED, emitem ondas de luz com orientações aleatórias dos seus campos elétricos. Isto é conhecido como luz não polarizada porque as oscilações ocorrem em todas as direções possíveis perpendiculares à direção de propagação. Quando a luz não polarizada passa por certos materiais ou filtros, pode tornar-se polarizada. Por exemplo, um filtro polarizador permite apenas a passagem de ondas de luz que oscilam num plano específico (alinhado com o eixo de polarização do filtro), bloqueando a luz que oscila noutros planos.
Quando a luz reflete na superfície, pode tornar-se parcialmente polarizada. Em certos ângulos, a luz refletida é polarizada paralelamente à superfície. Estas propriedades da luz podem ser utilizadas em machine vision para tornar características visíveis e melhorar os resultados.
• Inspeção de Superfícies: A polarização destaca defeitos, riscos e imperfeições na superfície que poderiam passar despercebidos sob iluminação normal.
• Redução de Reflexos: A polarização pode mitigar o brilho e os reflexos de superfícies brilhantes, melhorando a qualidade da imagem.
Que solução de polarização posso utilizar para a minha aplicação de visão artificial?
Ao utilizar a polarização em machine vision para eliminar o brilho, é importante que todas as fontes de luz externas e a lente tenham um filtro polarizador.
Se pretende minimizar os reflexos provenientes de fontes de luz externas, a nossa folha de filtro polarizador linear oferece uma excelente solução. Esta folha de filtro pode ser cortada à medida e colocada em frente à fonte de luz de machine vision. Esta folha de filtro polarizador é frequentemente utilizada em combinação com bar lights.
Para a lente pode utilizar o filtro polarizador linear, disponível numa variedade de tamanhos. Por exemplo: Filtro polarizador | Linear | M30.5. O filtro pode ser rodado para alterar a direção da polarização, permitindo ajustes para obter resultados ótimos. Oferecemos um vasto portefólio de filtros polarizadores para lente, a maioria dos quais é ativa entre 400 e 780nm.
Precisa de ajuda para selecionar a configuração adequada? Leia mais informações abaixo ou contacte-nos.
Cruzamento de polarização para melhorar a sua configuração de machine vision
A cruzamento de polarização é uma técnica avançada de polarização que envolve a utilização de um par de polarizadores orientados em ângulos retos entre si. Esta disposição permite que apenas a luz com polarização perpendicular ao segundo polarizador passe, bloqueando eficazmente o brilho e os reflexos especulares. A cruzamento de polarização é utilizada para:
• Minimizar o Brilho: Ao eliminar os reflexos, a cruzamento de polarização aumenta o contraste, revelando detalhes finos e imperfeições.
• Inspeção de Superfícies: A técnica expõe características e defeitos ocultos que os reflexos especulares podem esconder.
Que solução de polarização cruzada preciso?
Na nossa configuração de teste, utilizámos filtros polarizadores em frente a uma luz de machine vision existente e à lente. Uma solução pronta a usar é a nossa Industrial polarized ring light bright field. A luz vem com dois filtros polarizadores lineares pré-instalados. Assim, não é necessário encontrar uma forma de instalar o filtro na luz.
Ao comparar as imagens, repare na diferença na visibilidade do cartão de referência e no reflexo na superfície da chave Allen. Note como não há detalhe visível na imagem da esquerda em comparação com a imagem da direita, que tem o filtro polarizador perpendicular. Observe também a nitidez da chave Allen.
Os nossos testes revelaram que a luz industrial polarizada ring teve uma redução de intensidade luminosa de dez vezes ao iluminar um objeto refletor. O tempo de exposição para a imagem da esquerda foi de 1ms, enquanto o tempo de exposição para a imagem da direita foi de 10ms. Devido a esta perda de intensidade luminosa, aumentámos o tempo de exposição para compensar.
Da mesma forma, ao testar num objeto difuso, a perda de luz foi ligeiramente inferior. Neste caso, ao utilizar uma luz polarizada, tivemos de aumentar a intensidade luminosa entre 6 a 10 vezes mais para obter a mesma intensidade de luz que ao utilizar luz não polarizada.
Câmaras de Machine vision com funcionalidades de polarização integradas
Em machine vision, a imagem por polarização envolve a captura e análise do estado de polarização da luz refletida ou transmitida por objetos. Isto pode fornecer informações sobre as propriedades do material, características da superfície e muito mais.
As seguintes são aplicações chave de câmeras de machine vision com polarização:
• Diferenciação de Materiais: Diferentes materiais apresentam propriedades de polarização distintas, permitindo a discriminação entre substâncias visualmente semelhantes.
• Inspeção de Superfícies: A polarização destaca defeitos, riscos e imperfeições na superfície que podem passar despercebidos sob iluminação normal.
Uma introdução sobre este tema pode ser encontrada noutro dos nossos artigos do Knowledge Center: O whitepaper sobre câmeras de polarização explica como funcionam os filtros de polarização.
Conclusão
A imagem por polarização em machine vision expande as capacidades dos métodos tradicionais de imagem, permitindo a deteção de características e detalhes que de outra forma poderiam permanecer ocultos. A polarização cruzada, em particular, oferece uma ferramenta poderosa para melhorar a qualidade da imagem, reduzir o brilho,
e revelar informações críticas em várias aplicações.
