Na visão mecânica, filtros ópticos são empregados para isolar a luz útil, rejeitando componentes espectrais ou estados de polarização indesejados. Isso melhora a visibilidade de bordas, texturas e defeitos, resultando em melhor relação sinal-ruído (SNR) e repetibilidade de medição. De acordo com referências oficiais, os filtros ópticos são definidos como dispositivos que transmitem seletivamente porções específicas do espectro eletromagnético e são amplamente utilizados em visão artificial, bem como em aplicações de microscopia e espectroscopia.
Em implementações práticas, os sistemas de visão normalmente utilizam um conjunto de tipos de filtros padrão, incluindo passa-banda, passa-longo/passa-curto (por exemplo, corte IR), densidade neutra (ND) e polarizadores. Cada tipo de filtro contribui para a melhoria do contraste através de mecanismos distintos.
Uma estratégia amplamente adotada envolve combinar o filtro óptico com a fonte de iluminação. Por exemplo, filtros passa-banda vermelho, azul ou visível (VIS), bem como filtros passa-banda de infravermelho próximo (NIR) de 850 nm ou 940 nm, são usados para bloquear a luz ambiente durante a transmissão de comprimentos de onda específicos de LED ou laser. Muitos fabricantes oferecem filtros NIR e câmeras de tempo de voo (ToF)/NIR otimizadas especificamente para esses comprimentos de onda.
Dado que os sensores de imagem baseados em silício normalmente exibem sensibilidade na faixa de 320 a 1100 nm, o uso de filtros passa-banda NIR ou passa-curta com corte IR é crucial para aplicações que exigem reprodução precisa de cores ou imagens apenas visíveis.
As técnicas de polarização são particularmente eficazes na mitigação do brilho das superfícies especulares. Ao empregar um polarizador na fonte de luz e um analisador na lente – conhecido como polarização cruzada – os reflexos podem ser significativamente suprimidos, revelando assim detalhes finos da superfície. As diretrizes da indústria e os materiais de treinamento recomendam consistentemente o uso coordenado de polarizadores de fonte e de lente para alcançar o desempenho ideal de extinção.
Em situações em que a cena é excessivamente clara, os filtros de densidade neutra (ND) fornecem uma solução prática para controle de exposição sem alterar a velocidade do obturador ou as configurações de abertura. Isso permite a preservação da capacidade de captura de movimento e da profundidade de campo (DoF), garantindo a estabilidade da medição.
Os filtros de interferência são conhecidos por suas transições espectrais acentuadas e forte rejeição fora de banda (normalmente densidade óptica OD ≈ 4+), tornando-os ideais para isolar linhas espectrais específicas. Em contraste, os filtros de vidro colorido oferecem contraste confiável e insensível a ângulos a um custo menor. Uma compreensão abrangente de ambas as tecnologias de filtro permite decisões de compensação informadas.
Além disso, devido à dependência angular dos filtros de interferência de película fina - que podem exibir um desvio para o azul no comprimento de onda da banda passante com o aumento do ângulo de incidência (AOI) - é recomendado manter a luz colimada e um AOI próximo de 0°. As notas técnicas de aplicação frequentemente quantificam esse efeito e fornecem recomendações de alinhamento adequadas.
Em última análise, a seleção estratégica e a integração de filtros ópticos resultam em uma configuração de filtro robusta que transmite os comprimentos de onda desejados, bloqueia a radiação indesejada e mantém a consistência do desempenho em todas as variações de produção – atendendo com precisão às demandas das aplicações de visão mecânica.
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