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07/17
2018
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光的波长及应用
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2018-07-17 15:15:17来源: 中国机器视觉网

    背景知识
    光的波长
    光是一种电磁波,在整个电磁辐射波谱中,光波只占其中一小部分,真空中波长在380nm-780nm之间的为可见光。在可见光光谱中,红外光和紫外光分别位于整个可见光光谱的两端。从红外光到紫外光,光的波长逐渐减小,频率逐渐增大,光线透过同一介质时折射率也逐渐增大。

    色差
    白光是由各种不同波长的单色光组成的。同一介质对不同波长的光,折射率不同,白光经同一介质第一次折射后,光被分开,在光学系统内以各自的光路传播,造成各色光之间成像位置和大小的差异叫做色差。不同规格(型号)的镜头,消除色差的能力也各不相同。

    根据此特性可知,镜头工作距离不变时,使用不同颜色的光照射工件表面,反射进入镜头的光线所聚焦的位置并不完全相同;反之,当聚焦的位置完全相同时,镜头工作距离并不相同。以红外光和紫外光为例,当拍摄的目标不在同一焦平面上时,在相机和镜头不动(不调节聚焦环)的情况下,用红外光和紫外光分别照射,不同工作距离的目标也能同时聚焦清晰。

    下图是采用200万CCD相机,镜头光圈1.6,利用景深尺分别测试波段365nm的紫外光和波段940nm的红外光的效果图。其中采用波段365nm的紫外光测试,视野清晰聚焦的位置在“20”刻度左右,在不移动相机和镜头(不调节聚焦环)的情况下,用波段940nm的红外光测试,视野清晰聚焦的位置在“23”刻度左右。得知不同波段的光源清晰聚焦的位置不一样,波长越长,镜头清晰聚焦的位置越远。具体的功能实现以实际应用为准。

    应用案例
    如下图所示,在实际的工业生产中,零部件需要组装到产品中,当镜头景深不够时,正常取像需要移动Z方向视觉硬件,分别得到产品和吸嘴上部件的清晰成像效果,确定好两个产品坐标值后,再进行下压贴合。此过程中视觉部分运动占用了时间,降低了效率。如若利用波长越长,镜头清晰聚焦的位置越远的特征,设计一款由不同波段灯珠构成的光源,通过采用光源波段切换的方式,得到不同高度的部位成像效果,此技巧不仅能提高整套视觉机构的效率,而且能降低部分硬件的成本,延长视觉硬件的寿命。

 

 

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