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【光學(xué)知識(shí)】機(jī)器視覺的相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量

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  • 來源：光虎光電科技（天津）有限公司

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  • 發(fā)布時(shí)間：2026-02-05 09:31:02

對(duì)鏡面反射表面的形狀和缺陷進(jìn)行檢測(cè)是機(jī)器視覺系統(tǒng)面臨的眾所周知的復(fù)雜挑戰(zhàn)。例如，識(shí)別鏡面上的缺陷，如涂漆表面的橙皮效應(yīng)或手機(jī)屏幕上的小芯片，可能需要復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備和設(shè)備，這對(duì)集成商來說是明顯的障礙。相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量（PMD）利用圖案區(qū)域照明?（PAL）為此類應(yīng)用提供了簡單有效的解決方案。


相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量（PMD）

在最簡單的形式中，典型的單攝像機(jī)（單眼）PMD設(shè)置使用有圖案的光源，如Smart Vision Lights的有圖案區(qū)域照明?（PAL）燈和一臺(tái)攝像機(jī)。PAL光源和相機(jī)相對(duì)于物體的角度相似但相反，以便相機(jī)捕捉光源從鏡面反射的圖像。在這種設(shè)置中，鏡面可以是平坦的也可以是彎曲的。

反射產(chǎn)生的圖像會(huì)因表面形狀變化或缺陷而失真。畸變是由圖案圖像反射角度的相位移引起的。基于光反射與表面形狀的簡單數(shù)學(xué)關(guān)系，軟件算法可用于確定形狀特性并定位小缺陷。相位偏移的大小將由物體表面的散度決定。因此，對(duì)于表面形狀的漸進(jìn)變化，反射圖案也會(huì)有類似的漸進(jìn)變化。對(duì)于明顯的變化，如坑洼或劃痕，相位變化會(huì)大幅增加，導(dǎo)致背景對(duì)比度突然變化。為了獲得絕對(duì)定量結(jié)果，需要相機(jī)和光源位置校準(zhǔn)。單鏡方法可以通過額外的攝像機(jī)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)立體排列。如需使用PAL照明的應(yīng)用示例，請(qǐng)下載我們的技術(shù)說明：在反光、透明和半透明表面上尋找缺陷。

在平面上，光線以與入射光相等（但相反）的角度反射。當(dāng)存在缺陷時(shí)，光線會(huì)以相位偏移角度從缺陷反射的角度反射。通過觀察反射圖像中的相位移，可以根據(jù)大小、方向和形狀量化變化和缺陷。

透明物體與相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量

PMD也可以用于檢測(cè)透明物體。其原理與鏡面檢查相同。當(dāng)光線穿過缺陷時(shí)，如玻璃的褶皺或塑料中的小坑，光線會(huì)被偏轉(zhuǎn)或折射，且與入射射線角度相位相反。透明物體的缺陷在正常光照條件下難以定位和量化，但使用PAL光源時(shí)在圖像中可以明顯檢測(cè)到缺陷。在使用PMD方法時(shí)，通常采用單攝像機(jī)（單眼）布置來檢查透明物體。
單眼鏡相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量

單鏡（單攝像機(jī)）PMD設(shè)置使用單一PAL光源和攝像機(jī)。基于光源模式的類型和方向，可以獲得二維和三維定量/定性結(jié)果。二維成像是在使用單向模式時(shí)實(shí)現(xiàn)的，該模式顯示出平行線圖案。在這種情況下，線可以是垂直、水平或斜線。三維結(jié)果可以通過雙向圖案實(shí)現(xiàn)，例如在網(wǎng)格中放置線條;這種設(shè)置通常用于單幀圖像采集應(yīng)用。
立體相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量

立體PMD也可用于3D和2D結(jié)果。根據(jù)所需的精度和精度，可以使用定量立體設(shè)備來降低計(jì)算誤差，優(yōu)化與各種相位反射測(cè)量模型相關(guān)的表面精度。簡單的定性設(shè)置也可以通過觀察相機(jī)圖像之間的差異來實(shí)現(xiàn)。
多角度相位測(cè)量偏轉(zhuǎn)測(cè)量

多角度PMD配置包括兩個(gè)或多個(gè)PAL光源和兩個(gè)或更多攝像頭。每個(gè)帶有PAL和相機(jī)的光源都可以設(shè)置在單眼PDM、立體PDM或其任意組合中，從而實(shí)現(xiàn)二維和三維定性圖像的捕捉。多張圖像可用于尋找各種缺陷或在三維中重建被檢驗(yàn)物體。另一種實(shí)用的設(shè)置是使用X軸和Y軸相機(jī)/光線組合，將x軸和y軸圖像組合處理，無需改變圖案方向即可產(chǎn)生3D信息。


PMD已被證明是一種有效且簡單的方法，用于檢測(cè)鏡面表面上的缺陷和量化特征，適用于高速運(yùn)行的應(yīng)用。使用SVL圖案區(qū)域照明?燈配合偏轉(zhuǎn)測(cè)量圖像處理軟件，或用于視覺檢查，能快速且經(jīng)濟(jì)地解決許多棘手問題。