光的偏振特性被廣泛應(yīng)用于視覺檢測里的圖像采集，在進(jìn)行圖像采集時(shí)，由于金屬或絕緣表面反射光線時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分偏振，造成鏡面反射，影響成像效果。解決的方法是，在相機(jī)前面加上偏振濾鏡，旋轉(zhuǎn)偏振濾鏡到一定位置可以抑制部分偏振。但由于非偏振光被物體反射后會(huì)產(chǎn)生部分偏振，所以更好的解決方法是使光線到達(dá)檢測物時(shí)先轉(zhuǎn)換成偏振光。這樣我們用2個(gè)偏振片，安裝在鏡頭上的偏振片起到檢偏鏡的作用，光源上的偏振片起到起偏鏡的作用。只要將檢偏鏡和起偏鏡呈90度，反射造成的偏振光就會(huì)被消除或減弱了。

偏振光原理

偏振光檢測原理圖如圖所示

旋轉(zhuǎn)檢偏器P2一周，可以看到屏幕上會(huì)逐漸交替顯現(xiàn)兩次最明兩次最暗，其光強(qiáng)變化分析如下：

自然光經(jīng)過起偏器P1后，得到振動(dòng)平面平行于P1偏振化方向的平面偏振光，其振幅為Ａ。在經(jīng)過晶片其光強(qiáng)為

Ａo＝Ａsinα，Ａe＝Ａcosα，

α為起偏器主界面與晶片光軸的夾角。過檢偏P2器后，只存在振動(dòng)平面平行于檢偏器P2主截面的分量Ａoe和Ａee。

Ａoe＝Ａosinβ＝Asinαsinβ， （１）

Ａee＝Ａecosβ＝Acosαcosβ，（２）

這兩束光是同頻率、不等振幅、振動(dòng)平面在同一平面的相干光。透射光的光強(qiáng)為

I2＝A2oe＋A2ee＋2ＡoeＡeecosδ＝I1[cos2(α-β)-sin2αsin2βsin2(δ/2)] , （3）

若強(qiáng)度為 I 的平面偏振光直接通過檢偏器，即δ＝０，出射光強(qiáng)為

I=Icos2（α-β）=Icos2θ

其中θ為平面偏振光偏振面和檢偏器主截面的夾角。

LED偏振光源在機(jī)器視覺中的應(yīng)用

在機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)中，LED偏振光源克服了大量的工件反光問題。在視覺基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行打光實(shí)驗(yàn)，采用LED光源結(jié)合偏光鏡片和偏光板，可以消除打光時(shí)產(chǎn)生的反光現(xiàn)象。在對金屬螺釘進(jìn)行打光實(shí)驗(yàn)時(shí)，金屬螺釘紋理光滑且有部分突起特征。左圖為采用普通LED環(huán)光照明時(shí)，檢測目標(biāo)與背景對比不夠突出，檢測目標(biāo)較為模糊。右圖為采用 LED雙偏振環(huán)光打光的效果，金屬螺釘與背景對比突出，便于圖像處理。

在工業(yè)應(yīng)用上，以工件表面字符檢測為例。左圖的工件上包著包裝膜。若用常規(guī)LED光源照明，會(huì)因?yàn)楸∧ど系膹?qiáng)反光而阻止大部分光進(jìn)入到工件，而使工件模糊不清。右圖為采用LED雙偏振光源能克服反光，增加漫反射，讓大部分光進(jìn)入到工件從而使工件更清楚。因此，采用偏振光源進(jìn)行打光可以消除或減弱光滑工件表面的反光或亮斑。