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07/17
2018
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光学镜片组解决方案
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2018-07-17 15:05:54来源: 中国机器视觉网

    背景知识
    光在两种不同的介质中传播速度不同,在两种介质的交界处传播方向发生了变化,这就是光的折射。在折射现象中, 光路是可逆的。如图所示:

    在聚焦清晰的图像上,加上同轴光源后成像变的模糊,这是因为同轴光源结构上配置了光学镜片改变了光路,所以光程被拉长,结果出现成像模糊,效果图及光照示意图如下图所示。当需要清晰的成像效果时,需要对图像进行重新聚焦。由此现象,可推断出光学镜片可以使得光程变长。

    行业应用
    五金加工件、电子零部件、汽车零部件等表面检测。    
    通常拍摄同一物体多个表面时,如方案一所示,采用一组相机镜头拍摄五个面,此方案工件需要转动,结构复杂, 效率低。如方案二所示,采用五组相机镜头分别取像,此视觉方案复杂,成本高,一般不采用。

 

    在视觉领域中,通过转角棱镜拍摄工件多个表面已是成熟方案。此方案只需一个相机,节省相机镜头成本,同时不需要转动工件,机构精简且高效(如左下图)。此方案中通过棱镜反射所成的像高于物方聚焦平面,所以周围四个面与顶面到镜头的光程不一致(如右下图),光程B(含虚线部分)大于光程A,镜头难以同时聚焦,使得镜头选型有一定的局限性。对于上述现象我们推荐采用光学镜片组方案。 

    光程是一个折合量,可理解为相同时间内光线在真空中传播的距离。当传播时间相同或相位改变相同的条件下,把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。在数值上,光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程(d=n*r),增透镜的折射率大于空气的折射率,而传播的路程相等。所以在增透镜中传播的光程大于在空气中传播的光程。

    根据以上分析,总结出以下方案:

 如下图所示,工件顶面直接取像,侧面采用特制反射棱镜,形成顶面与侧面同时聚焦的现象,从而提高检测效率。下图侧面采用特制棱镜反射效果,与侧面未采用特制反射棱镜效果对比。

 


 

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