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工业镜头成像中偏振片的应用

发布时间：2023年11月27日

镜头在机器视觉行业的应用很广泛，传统工业检测利用人眼对产品外观进行观察并根据对良品/次品的检测标准，来区分产品的好坏。而机器视觉自动化行业则利用工业相机机器视觉成像，并对图像进行软件处理分析，利用PLC控制Robot对产品进行剔除筛选。在利用自动化技术对产品进行检测时，图像成为整个检测过程中最为关键的一步。

在成像过程中，为了得到一幅均匀性好，对比度高的图片，在视觉成像时，会用机器视觉光源进行打光，以便得到便于软件处理的图片。选用合适的光源，一般情况下都能得到一副好的图像，但有时由于产品的特殊材质或特殊的结构而很难得到一副好的图像。

例如光源照在光滑的包装袋上，光滑的包装袋表面在一定角度下反射形成的眩光在成像中是有害的，使我们看不到清晰图像。能够滤除反光的滤镜叫做偏振镜。即在工业镜头前面滤镜螺纹加装偏振镜，传统消除反光的做法是在光源上加偏振片，然后把偏振镜装到镜头的前端，仔细旋转偏振镜，使得有害眩光减至最小甚至消失，这样就能拍摄出没有眩光的照片了。

偏振镜原理

光是一定波段范围的电磁波，是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。我们的眼睛能够看到的只是电磁波中的一个很小的波长范围，即380纳米到780纳米左右，这个范围的电磁波称为可见光。电磁波的振动方向与传播方向是垂直的，我们称之为横波。横波就必然有一个偏振的问题。由于和光学发展历史有关的原因，人们常把磁矢量的方向叫做偏振方向，并把磁矢量的传播方向所决定的平面叫做偏振面。

自然光：虽然光从本质上来说是偏振的，但是自然界的大多数情况下，光表现出非偏振的。这是因为我们所看到的自然光（如太阳光，灯光）是由许多光波串组成的。这些光波串中每一串都是偏振的，但是它们的偏振方向是随机的，不断变化着的。在我们的观察时间段里平均后，在任何一个方向上都没有优势。这就是自然光，也叫非偏振光。

线偏振光：让自然光通过一个起偏振器件后，只有一个方向的偏振光能够通过这个器件，我们就得到了线偏振光。线偏振光的振动方向是确定的。

圆偏振光：这种光的偏振方向是有规律地旋转着的。而光矢量在旋转过程中的强度是保持一定的。也就是光矢量是沿着一个圆旋转的。这就是圆偏振光。在我们的观察时间段中平均后，圆偏振光看上去是与自然光一样的。但是圆偏振光的偏振方向是按一定规律变化的，而自然光的偏振方向变化是随机的，没有规律的。

用偏振滤镜可以消除水面、玻璃面和其他非金属表面反射光，这是因为在这些介面上反射光的偏振状态发生了变化。

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