?UV是波長范圍為10-400nm的電磁輻射，分為三個不同的波段。在300-400nm之間，光譜的波段稱為近UV波段，分為UV-A（315-400nm）和UV-B（280-315）子波段。在300nm以下，UV-C波段覆蓋100-280nm的波長。在機器視覺應用中，最常用的是UV-A波段中的波長，最常見的是365nm和395nm波長。



紫外線可用于機器視覺應用中，以檢測使用可見光無法檢測到的特征。由于紫外線被許多材料吸收，因此可以捕獲產(chǎn)品表面的圖像，并且由于它的波長比可見光短，因此會被產(chǎn)品上的表面特征所散射。



光虎視覺認為紫外線可以以兩種不同的方式應用于機器視覺系統(tǒng)。在UV照明反射成像應用中，將UV光施加到對象并使用對UV敏感的單色或彩色相機捕獲。在紫外熒光成像中，對象的表面再次用紫外光照射。在添加了熒光增白劑的產(chǎn)品中，例如油漆，塑料，印刷油墨和染料，這些熒光材料將吸收紫外線輻射，然后再輻射更長的擴散波長。吸收光譜和發(fā)射光譜的最大譜帶位置之間的波長差稱為斯托克斯位移（圖1）。







圖1：熒光材料吸收UV輻射并重新輻射更長的漫射波長。吸收光譜和發(fā)射光譜的最大譜帶位置之間的波長差稱為斯托克斯位移。



熒光成像應用



BP470、BP505、BP525、BP590和BP635



在UV熒光應用中，所需的光的強度越高越好，因為發(fā)射的光具有更長的波長，因此比吸收的輻射具有更低的能量。使用僅允許一部分光譜通過的彩色帶通濾波器是必不可少的。



之所以需要這種帶通濾光片，是因為現(xiàn)在許多基于CCD和CMOS的相機都具有明顯的紫外線敏感性。因此，當用于UV熒光應用時，UV光源和可見熒光之間可能會發(fā)生干涉。為了克服這個問題，可以使用濾光片來防止紫外線干擾相機捕獲所需的波長。在典型的熒光應用中，通常會發(fā)出青色，而470nm或505nm的帶通濾光片將使青色的光或波長通過，并阻擋所有其他波長，從而限制了圖像中不需要的顏色和環(huán)境光。紫外線最常見的帶通濾光片是BP470、BP505、BP525、BP590和BP635。在用于機器視覺的熒光應用中，最常用的是BP470，這是一個470nm帶通濾光片，當與灰度或彩色相機一起使用時，可以增強捕獲圖像的對比度。







圖2：光虎視覺代理的Smart Vision Lights開發(fā)了一種色箱測試儀，使設(shè)計人員可以用365nm和395nm的照明效果，并觀察哪種波長最有效。



例如，尿布制造商希望檢查縫合是否正確。當縫合線發(fā)熒光時，盡管彩色圖像無法顯示縫線（圖3左），但使用365nm波長的尿布（圖3中間）照明比使用波長為395nm的紫外線（圖3右）提供了更多的對比度。同樣重要的是所使用的紫外線過濾器的選擇。如果未使用濾鏡，則捕獲的圖像將無法顯示針跡。但是，通過使用BP470過濾器，尿布內(nèi)的縫線會暴露出來。







圖3：尿布制造商希望檢查針跡是否正確應用到產(chǎn)品上。當縫合線發(fā)熒光時，用于立即產(chǎn)生最高對比度可見光圖像的UV波長不是立即可見。盡管彩色圖像無法顯示出縫線（左），但使用365nm波長（中間）照亮尿布比使用波長為395nm的UV光（右）提供了更多的對比度。



反射紫外線



反射UV成像也可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷



同樣的，反射UV成像也可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷。也就是使用紫外光并捕獲反射的紫外光。例如，在用于檢測產(chǎn)品標簽上的氣泡的應用中，可以使用UV照明來增強可能存在的任何氣泡。







例如，在檢測產(chǎn)品標簽上的氣泡的應用中，反射的紫外線照明可用于增強缺陷并增強可能存在的任何氣泡。



然而，對于某些應用來說，這種打光是不符合成本的。為了突出信封上的膠水，可能需要280nm的紫外線。由于膠水吸收280nm的波長，因此它在反射圖像中將顯示為黑色。但是這樣的280nm UV LED是低效的，并且目前每個LED的成本高達20美元。因此，要產(chǎn)生足夠的光，可能需要數(shù)百個這樣的LED。







例如，要突出信封上的膠水，可能需要280nm的紫外線。由于膠水吸收280nm的波長，因此在反射的圖像中它將顯示為黑色。



但許多最新的大電流LED可以在更長的波長下工作，并具有高達10W的封裝，并且其光輸出增加了前幾代產(chǎn)品的10到30倍。此類UV高電流LED也可以選通以增加光輸出——即在高速成像中使用。這種UV高電流LED的另一個優(yōu)點是，它們可以設(shè)計成拋物線形反射鏡和透鏡，以產(chǎn)生集中的聚焦光圖案，因此可以在更長的工作距離上使用。



文章來源： 中國機器視覺網(wǎng)

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