启用一个完整的对象视图,只有一个相机。gydF4y2Ba

360°光学教程gydF4y2Ba

由|贡献gydF4y2Ba光电子工程gydF4y2Ba

许多机器视觉应用需要物体表面的完整视图,因为许多要检查的特征位于物体的两侧而不是顶部。gydF4y2Ba

大多数圆柱形物体,如不同类型的瓶子和容器,以及许多种类的机械部件,都需要检查其侧面,以检测划痕和杂质,或读取条形码,或再次确保某些文字已正确打印。gydF4y2Ba

在这种情况下,最常见的方法是使用更多的摄像机(通常是3或4个),以便在标准的俯视图之外实现被检查部件的几个侧面视图。这种解决方案,除了增加系统的成本,往往导致系统性能的限制,因为电子设备或软件必须同时管理来自不同相机的不同图像。gydF4y2Ba

在许多其他情况下,机器视觉系统工程师更喜欢集成直线摄像机来逐行扫描物体的外表面。这种方法也显示出许多技术和成本问题,因为物体必须通过一些昂贵的机构进行旋转,这也会影响控制速度;此外,线扫描相机需要很强的照度,而线探测器的宽度增加了光学系统的放大倍率,从而减小了视场深度。gydF4y2Ba

由于这些原因,一些集成商寻求光学解决方案,允许单摄像机检查,而不需要任何部件旋转。gydF4y2Ba
不同类型的光学装置使这成为可能:环心透镜,孔检测光学,反射率,多镜系统和其他类型的光学探头和系统。gydF4y2Ba

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环心透镜的光学工作原理gydF4y2Ba

环绕中心透镜为系统集成商提供了他们最喜欢的东西:包含所有待检查物体特征的单一图像;这样的图像通常是软件展开,以获得物体的直接视图,使图像分析更容易。gydF4y2Ba

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周围中心透镜如何成像样品的侧面gydF4y2Ba
标签的未包装图像gydF4y2Ba

外表面检测可以受益于基于使用多镜系统的光学技术。gydF4y2Ba

一种不常见的方法是通过物体周围的镜子来观察物体的远心透镜。gydF4y2Ba

可以获得物体的四个或更多不同的侧面视图,如果镜子的定位方式在每个图像中实现相同的光路,则物体的聚焦将是完美的。远心镜头还将确保不同的图像具有完全相同的放大倍率和相同的视角,从而允许完美的图像匹配软件程序;由于这个原因,这种配置也适用于测量目的。gydF4y2Ba

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TCCAGE是一个集成的光机械系统,旨在全面检查和测量零件的侧面,而不需要任何旋转。一个物体的四个标准正交视图是由远心透镜通过一组镜子提供的。gydF4y2Ba

Polyview光学公司给出了一种光学解决方案,它兼备了带镜面组件的近心透镜和远心透镜的一些优点。这些多镜光学系统提供多个(4,6,8或更多)的同一物体的侧面视图,从一个方便的角度观察,这使得这些光学系统适用于外部和内部(孔)表面检查。所有侧面图像显示在同一相机拍摄,以便所有相关信息都在同一照片中找到,就像在周围中心镜头。gydF4y2Ba

Polyview光学还提供非常好的图像分辨率,并实现高速图像采集,因为它们可以在低F/#s下工作。gydF4y2Ba

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介绍了PolyView光学系统的工作原理以及利用该透镜实现的实例图像。gydF4y2Ba

内表面检测光学gydF4y2Ba

多视光学可以有效地检测腔体的内壁。然而,在某些情况下,其他解决方案被证明更有效和更紧凑。例如,当孔检测光学元件被用于检测空腔时,可以获得与周围中心透镜提供的图像相似的图像。gydF4y2Ba

与周围中心透镜一样,孔检测光学器件的设计符合曲线视场,而不是平面视场:孔检测光学器件完美聚焦于圆柱腔,从而能够有效控制孔和容器表面。宽视角提供了表面的详细视图,而不需要在部件内部放置光学探头。gydF4y2Ba

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孔检测光学的工作原理和显示这些透镜如何显示空腔或有孔物体的图像。gydF4y2Ba
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孔检测光学适用于大多数应用,但不允许垂直观察孔表面,这在观察某些螺纹物体或检查从外部观察不会出现相关特征的空腔时可能是必要的。gydF4y2Ba

在这种情况下,插入光学探头是必要的。一种常见的方法是使用基于光纤的组件,如光纤镜、管道镜或其他集成相干光纤束的设备,将图像从腔体传输到相机探测器。不幸的是,由于一束光纤的最大数量,通常比低分辨率相机的像素数量要少得多,这种设备受到了很大的限制。因此,当需要高对比度图像时,首选与相机直接光学耦合:这可以通过通过球形或非球面镜观察腔壁的特殊微距透镜制成的光学探头来提供。这样的解决方案使得在特定的厚度范围内检测小缺陷成为可能:如果检查仅限于某个孔的高度,这种光学探头就无需对腔体的整个厚度进行扫描。gydF4y2Ba

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一种钻孔探头的工作原理gydF4y2Ba

当腔内的缺陷变得非常小时,需要更高的光学放大倍率,因此必须检查较小的视场。由于在单个相机拍摄中只能检查表面的一小部分,探头必须扫描腔体高度,并旋转放置以提供完整的360°视图。gydF4y2Ba

这种方法除了需要精确的探头运动定位系统外,还需要特定的软件算法来进行图像匹配,因为空腔的图像将由大量不同的图像组成,这些图像是通过扫描洞的周围表面和通过洞的深度获得的。gydF4y2Ba

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金属部件的微小缺陷需要内部同轴照明的移动光学探头来观察。gydF4y2Ba
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