關于光學檢測技術
發布時間：2022-11-28 1429人看過
隨著光學傳感器成像技術的發展，根據光的物理特性衍生出多種光學檢測技術，包括
一、角度分辨檢測技術
表面散射模型的光線散射區域分為4個部分，分別為漫反射光瓣、鏡面反射光瓣、鏡面反射峰以及由表面微觀紋理造成的菊花瓣。
由表面散射模型可知，相機的拍攝角度影響物體表面的微觀紋理特征在圖像中的表現，在不同的位置搭配光源和相機能夠得到不同的成像特征。
明場照明光線經工件表面反射進入傳感器，相應的像素灰度值高，當工件表面存在缺陷時，光線反射角度發生偏轉使光線偏離傳感器，相應的像素灰度值低；針對不同尺度的表面缺陷又衍生出暗場及低角度暗場照明方式。背光照明根據工件的不透光性，能夠清晰的呈現工件的輪廓特征。漫反射照明可消除陰影，并利用不同顏色表面對光的吸收性不同，能夠清晰的呈現曲面表面特殊顏色印刷的符號。同軸明場也是明場照明方式，但增加了偏振片限制了傳感器光線的接受，用于抑制其他角度的光線。
二、色彩分辨檢測技術
物體的顏色與成像顏色并不是—對應的關系，這是由光的反射決定的。正如人肉眼看到的顏色是因為物體反射了該顏色一樣，即物體對光的反射具有選擇性，這種選擇性根據光源色彩不同而不同。根據這種性質，人們制作了色溫與色盤。色彩分辨檢測技術根據冷暖色調反差不同或根據帶顏色物體對光的選擇吸收性及反射特性進行打光，根據冷暖色調進行光源選擇可增加圖像對比度。此外，對于黑白相機成像，也存在灰度關系，光源與物體顏色不同時圖像的灰度不同。
三、光譜分辨檢測技術
物體在達到絕對溫度0K以上時都會產生紅外輻射，根據溫度與紅外輻射光譜關系，物體表面溫度越高，紅外輻射的能量就越大，這種現象在可見光范圍內差異不明顯，但在紅外波段區別非常顯著。紅外成像的清晰度主要由物體的材質決定，對物體表面顏色并不敏感。此外，紅外光波長較長，對塑料薄膜、板材均具有良好的穿透性，元器件外面附有一層透明薄膜，紅外光比可見光成像對比度高。
由紅外光的發射源不同，紅外成像可分為熱紅外成像及非熱紅外成像。熱紅外成像根據物體自身輻射進行成像，圖像質量受物體溫度的影響，而非熱紅外成像需要外部照明，利用紅外反射進行成像，但易受環境輻射的影響。在食品、藥品等分選上紅外成像比可見光成像要清晰許多
四、偏振分辨檢測技術
光是一種電磁波，即光在一定的方向規律振動，具有偏振性。但光源發出的光束由大量不同方向的光波組成，沒有方向性。偏振分辨檢測技術使用物理方法對光波進行過濾，使具有特定方向的光波通過，便形成偏振光。在表面檢測中，偏振光具有提高圖像清晰度、消除強反光等作用。在金屬、玻璃等具有強反射特性的物體表面，光照在特定角度產生強烈的眩光現象，無法得到清晰的圖像細節部分，利用偏振技術，則可過濾這些雜光的影響，突出圖像細節部分。
五、紋影分辨檢測技術
紋影分辨檢測技術包括紋影成像與陰影成像兩種。紋影成像利用透明材質內部粒子密度與折射率的關系，通過計算光的折射角得到透明材質內部信息。紋影成像是最早用于流體動力學研究的可視化工具，常用于煙霧檢測、透明基材缺陷檢測，在氣體介質的觀測上也有廣泛的應用，火焰周圍紋影成像效果。陰影成像則直接對透明介質進行光束照射，能夠呈現特征均勻變化的材料的輪廓細節，但易受光源尺寸影響，光源過大時會使圖像模糊，光源過小時會產生衍射現象。
六、干涉分辨檢測技術
干涉分辨檢測技術以光源波長作為基準，可以捕捉到細微的表觀紋理變化。在自動光學檢測中，干涉分辨檢測技術包括數字全息成像技術、微分干涉差技術等。全息干涉成像包括兩個過程：首先進行參考干涉圖的生成，用相干光照射標準模板，模板反射光與分光鏡分離的光在底片上交匯，記錄此時的圖案作為參考干涉圖；接著對待測物進行照射，形成干涉圖，通過測量比較與參考干涉圖紙之間的差異，可以得到亞波長精度的表面紋理圖案。干涉分辨檢測技術在小視場、高精度尺寸測量方面有許多應用。
