在工业视觉测量领域,选择正确的光学成像技术往往决定了检测的成败。明场、暗场和偏振作为三种基础却各具特色的观察方式,在不同应用场景下展现出截然不同的成像效果。据统计,在机器视觉系统应用中,超过70%的成像质量问题源于不恰当的照明方式选择。合适的成像技术不仅能提升图像对比度,还能减少后续图像处理的复杂度,在微米级精密检测领域尤为关键。
一、 明场成像:工业检测的“主力军”
明场成像是最基础、最常用的光学成像技术。利用可见光直接透射或反射样品,通过样品不同区域对光吸收或反射的差异形成图像对比度。
在明场照明下,光源位于相机视野的反射锥内(高角度照明)。样品特征表现为:
① 吸收/散射光的区域呈现暗色;
② 反射/透射光的区域呈现亮色;
③ 背景整体明亮。
二、暗场成像:微观缺陷的“放大镜”
当常规明场无法揭示样品微妙结构时,暗场成像便展现出独特价值。屏蔽直射光,仅收集样品的散射光或衍射光。通过特殊光路设计(如暗场光阑)形成倾斜照明。
在暗场成像中表现为:
① 背景通常呈现黑暗;
② 只有样品的边缘或细微结构被高亮显示;
③ 微小结构在暗背景下清晰可见。
三、偏振成像:晶体材料的“鉴别师”
偏振观察利用光的偏振特性,专门用于鉴定物质的双折射性。其核心是通过起偏器与检偏器组合,产生并检测偏振光的变化。
当偏振光通过具有双折射特性的材料时:
① 晶体结构会改变光的偏振状态;
② 通过分析这些变化,可以识别材料特性;
③ 样品的光学各向异性被转化为可见对比度。
现代工业检测的精髓在于为每个特定问题选择最合适的“光学钥匙”。明场、暗场和偏振成像不是相互竞争的技术,而是互补的工具集,共同构成了精密视觉测量的基础框架。
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