【光学知识】机器视觉的相位测量偏转测量

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  • 来源:光虎光电科技(天津)有限公司

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  • 发布时间:2026-02-05 09:31:02

对镜面反射表面的形状和缺陷进行检测是机器视觉系统面临的众所周知的复杂挑战。例如,识别镜面上的缺陷,如涂漆表面的橙皮效应或手机屏幕上的小芯片,可能需要复杂的专业设备和设备,这对集成商来说是明显的障碍。相位测量偏转测量(PMD)利用图案区域照明PAL为此类应用提供了简单有效的解决方案。


相位测量偏转测量(PMD

在最简单的形式中,典型的单摄像机(单眼)PMD设置使用有图案的光源,如Smart Vision Lights的有图案区域照明PAL)灯和一台摄像机。PAL光源和相机相对于物体的角度相似但相反,以便相机捕捉光源从镜面反射的图像。在这种设置中,镜面可以是平坦的也可以是弯曲的。

反射产生的图像会因表面形状变化或缺陷而失真。畸变是由图案图像反射角度的相位移引起的。基于光反射与表面形状的简单数学关系,软件算法可用于确定形状特性并定位小缺陷。相位偏移的大小将由物体表面的散度决定。因此,对于表面形状的渐进变化,反射图案也会有类似的渐进变化。对于明显的变化,如坑洼或划痕,相位变化会大幅增加,导致背景对比度突然变化。为了获得绝对定量结果,需要相机和光源位置校准。单镜方法可以通过额外的摄像机扩展,实现立体排列。如需使用PAL照明的应用示例,请下载我们的技术说明:在反光、透明和半透明表面上寻找缺陷

在平面上,光线以与入射光相等(但相反)的角度反射。当存在缺陷时,光线会以相位偏移角度从缺陷反射的角度反射。通过观察反射图像中的相位移,可以根据大小、方向和形状量化变化和缺陷。

透明物体与相位测量偏转测量

PMD也可以用于检测透明物体。其原理与镜面检查相同。当光线穿过缺陷时,如玻璃的褶皱或塑料中的小坑,光线会被偏转或折射,且与入射射线角度相位相反。透明物体的缺陷在正常光照条件下难以定位和量化,但使用PAL光源时在图像中可以明显检测到缺陷。在使用PMD方法时,通常采用单摄像机(单眼)布置来检查透明物体。
单眼镜相位测量偏转测量

单镜(单摄像机)PMD设置使用单一PAL光源和摄像机。基于光源模式的类型和方向,可以获得二维和三维定量/定性结果。二维成像是在使用单向模式时实现的,该模式显示出平行线图案。在这种情况下,线可以是垂直、水平或斜线。三维结果可以通过双向图案实现,例如在网格中放置线条;这种设置通常用于单帧图像采集应用。
立体相位测量偏转测量

立体PMD也可用于3D2D结果。根据所需的精度和精度,可以使用定量立体设备来降低计算误差,优化与各种相位反射测量模型相关的表面精度。简单的定性设置也可以通过观察相机图像之间的差异来实现。
多角度相位测量偏转测量

多角度PMD配置包括两个或多个PAL光源和两个或更多摄像头。每个带有PAL和相机的光源都可以设置在单眼PDM、立体PDM或其任意组合中,从而实现二维和三维定性图像的捕捉。多张图像可用于寻找各种缺陷或在三维中重建被检验物体。另一种实用的设置是使用X轴和Y轴相机/光线组合,将x轴和y轴图像组合处理,无需改变图案方向即可产生3D信息。


PMD已被证明是一种有效且简单的方法,用于检测镜面表面上的缺陷和量化特征,适用于高速运行的应用。使用SVL图案区域照明灯配合偏转测量图像处理软件,或用于视觉检查,能快速且经济地解决许多棘手问题。