?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，因此可以捕獲產品表面的圖像，并且由于它的波長比可見光短，因此會被產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。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開發了一種色箱測試儀，使設計人員可以用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品上。當縫合線發熒光時，用于立即產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成像也可以發現產品缺陷



同樣的，反射UV成像也可以發現產品缺陷。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，要產生足夠的光，可能需要數百個這樣的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的另一個優點是，它們可以設計成拋物線形反射鏡和透鏡，以產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



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