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棱镜在视觉检测中的应用

棱镜是一种实心的玻璃光学材料,是透明材料(如玻璃、水晶等)经磨砂和抛光而成的多面体,在光学仪器中应用很广。

按照性质和用途,棱镜主要分为4种:色散棱镜、偏转或反射棱镜、旋转棱镜和偏移棱镜。

色散棱镜

根据棱镜基片的波长和反射率,棱镜色散取决于棱镜的几何及其折射率色散曲线。较常用的是等边三棱镜。

偏转/反射棱镜

偏转光线路径的棱镜,或将图像从其原始轴偏移,在很多成像系统中很有帮助。光线通常在45°、60°、90°和180°角度偏转。这有助于聚集系统大小或调整光线路径而不影响其余的系统设置。例如在潜望镜、双目望远镜等仪器中改变光的进行方向,从而调整其成像位置的称“全反射棱镜”,一般都采用直角棱镜。

旋转棱镜

例如道威棱镜,用于旋转倒位后的图像。

偏移棱镜

保持光线路径的方向,还会将其关系调整为正常。

机器视觉中我们常用的是直角棱镜,那么直角棱镜有哪些妙用呢?

功能:

将光线偏转90°或180°(根据反射面反射涂层位置的不同)

用于图像/光束的旋转或偏移

作用:

将光的方向转角90°或180°;

解决了狭小空间里相机以及光源放置的问题;

多个棱镜可对检测物侧边进行图像的90°转角,实现一个相机环产品四周的作用。

应用场景

1、采用全反射原理,当光从棱镜任意一个直角面入射时,光束会在直角棱镜的斜面上发生全反射,反射光线从另一个直角面出射,实现90°反射。

2、当入射光从棱镜的斜面入射时,光会在直角面发生全反射,在经过下一个直角面时发生第二次全反射,最后从斜面反射出去,反射光线方向与入射光线平行,光线发生180°偏转,且与入射角无关。

3、在直角棱镜的斜边上镀一层反射膜,则可称之为直角棱镜反射镜,此时,光束入射至斜边将被反射膜反射,而不是由于全反射。这种反射棱镜可以减少材料对光束的吸收等影响。

棱镜的应用案例

1、芯片正面二维码及侧面焊点有无检测

JL-AR12030W

产品表面金属材质,高反光,机构限制,既要坚持正面二维码,还要同时检测侧面焊点有无,不加棱镜,只能看到正面,无法检测4个侧面。

JL-AR12030W+直角棱镜x4

使用低角度光源搭配4个直角棱镜,将产品侧面转角90°,可以将侧面的焊点给打清晰,同时还能兼顾二维码检测,符合机构要求,便于检测。

2、芯片正面及侧面划伤检测

JL-AR7060W

需要检测产品正面及侧面4个面的划伤,机构限制,只有一台相机需拍摄5个面,不加棱镜,正上方相机只能拍到正上方,4个侧面无法看到。

JL-AR7060W+直角棱镜x4

使用高角度环光搭配4个直角棱镜,侧面的光线被棱镜转角90度,可以清晰地看到侧面及正面的缺陷,符合机构要求,便于检测。

3、二氧化碳气体钢瓶一圈字符检测

JL-DM-175W

字符所在瓶身一圈是弧度的,表面高反光,机构限制,只能使用一台相机,希望能完整地看到一圈字符,不加环形棱镜,相机只能观察到产品正上方视角,侧面字符完全检测不到。

JL-DM-175W+定制环形棱镜

产品一圈光滑且反光,使用环形棱镜将侧面字符转角90度,节省空间,再搭配碗灯,弥补因表面不平整造成的阴暗干扰,光线均匀,对比度高。

上海嘉励同轴方形无影组合光源JL-COX-18×16.6-FSQ-36×36-C,运用直角棱镜反射工件侧面的光线,起到转像作用。