대부분의 레이저는 원형 또는 타원형 단면의 빔을 방출합니다. 이런 광선이 평평한 표면에 닿으면 작은 둥근 점이 생깁니다. 그러나 레이저 광선을 사용하는 것이 더 유용한 경우가 많이 있습니다. 예를 들어, 투사된 레이저 라인은 건설, 제조 조립 공정, 심지어 CAT 스캐너 및 기타 의료 영상 시스템에서 환자 위치를 지정할 때 정렬 참조로 자주 사용됩니다. 또한 유세포 분석기의 빔 형성에도 사용됩니다.
레이저 라인의 중요한 상업적 응용 분야 중 하나는 머신 비전 시스템입니다. 이는 부품 모양과 치수를 자동으로 측정하는 데 사용됩니다. 이 유형의 머신 비전 시스템의 기본 요소는 그림 1에 나와 있습니다.
레이저 라인을 활용한 머신 비전 시스템의 기본 요소입니다. 빔에 대한 각도에서 카메라로 볼 때 부품 높이의 변화는 카메라 감지기의 라인 위치 이동으로 표시됩니다.
레이저가 부품에 선을 투영하고 카메라는 이 투영된 선을 비스듬히 봅니다. 그런 다음 카메라의 관점에서 본 선의 변위를 사용하여 기하학적 공식을 사용하여 물체의 높이 프로필을 계산합니다.
이 기술은 컨베이어 벨트에서 움직이는 부품을 검사하는 데 자주 사용됩니다. 레이저 라인은 고정된 상태로 유지되며 부품은 이를 통해 이동합니다. 이렇게 하면 부품의 전체 길이에 걸쳐 레이저 라인이 스캔됩니다. 이를 통해 부품의 전체 3차원 형상 프로파일을 측정할 수 있습니다.
이러한 유형의 머신 비전 시스템의 경우 레이저 라인이 전체 길이에 걸쳐 균일한 강도를 갖는 경우 매우 유용합니다. 이를 통해 이미지를 분석하고 정확하고 정량적인 데이터를 얻는 작업이 단순화됩니다.
그러나 대부분의 레이저는 가장자리보다 중앙에서 훨씬 더 밝은 소위 "가우시안 빔"을 생성합니다. 가우시안 빔의 독특한 특성 중 하나는 기존 광학 장치를 사용하여 초점을 맞추거나 확장하거나 다른 방식으로 모양을 변경할 때 가우스 강도 프로필을 유지한다는 것입니다. 실제로 없애는 것은 꽤 어렵습니다.
파월 렌즈
가우시안 빔을 균일한 강도의 레이저 라인으로 변환하는 매우 영리하고 효과적인 방법 중 하나는 Powell 렌즈(창시자인 Ian Powell 박사의 이름을 따서 명명)입니다. Powell 렌즈는 비구면 원통형 렌즈입니다.
파웰 렌즈는 원형 레이저 빔을 받아 1차원으로 부채꼴 모양으로 만듭니다. 이렇게 하면 빔이 평평한 표면에 닿을 때 점이 아닌 선을 형성하게 됩니다.
Powell 렌즈의 모양은 레이저 빛을 빔의 중앙에서 가장자리로 방향을 바꾸도록 특별히 설계되었습니다. 이는 중앙의 "핫스팟"을 제거하고 가우스 빔을 "탑햇" 프로파일이라고도 하는 균일한 강도의 빔으로 변환합니다.
그림은 Powell 렌즈의 단면 모양을 보여주고 그 작동을 기존 원통형 렌즈(선을 생성하지만 가우스 강도 프로파일을 유지함)와 비교합니다.
Powell 렌즈(왼쪽)는 기존 원통형 렌즈(오른쪽)와 비교됩니다. 두 광학 장치 모두 둥근 가우스 프로파일 레이저 빔을 빛이 투사되는 표면에 선을 만드는 발산하는 빛의 팬으로 변환합니다. Powell 렌즈는 빛을 빔의 중심에서 가장자리로 이동시켜 균일한 강도 선을 생성하는 반면, 원통형 렌즈는 빔의 가우스 프로파일을 유지하므로 선이 중앙에서 훨씬 더 밝습니다.
가우시안 빔을 균일한 선으로 변환하기 위한 Powell 렌즈 외에 다음과 같은 다른 방법이 있습니다.회절 광학 요소그리고렌즈렛 어레이. 그러나 이들 중 어느 것도 동일한 광학 효율성을 제공하지 않으며(라인에 도달하는 레이저 광의 양이 적다는 의미), 강도가 균일하게 균일화된 빔을 제공하는 것도 없습니다.
Powell 렌즈의 또 다른 유용한 특성은 입력 파장에 상당히 둔감하다는 것입니다. 이는 파장에 따라 매우 특정한 회절 광학 요소에 비해 큰 장점입니다.
이 특성을 통해 Powell 렌즈를 다이오드 레이저와 결합하여 매우 작고 저렴한 라인 생성기를 만들 수 있습니다. 다이오드 레이저는 일반적으로 파장이 단위별로 크게 변하며, 대역폭과 파장도 온도에 따라 달라집니다. 그러나 파장 무감각 Powell 렌즈를 사용하면 파장을 선택하거나 비닝할 필요 없이 다이오드 레이저와 함께 사용할 수 있습니다.
파월 렌즈 구입
Powell 렌즈에서 원통형 비구면을 만드는 것은 어려우며 올바르게 만들려면 전문 장비와 전문 지식이 필요합니다. 결과적으로 Powell 렌즈의 품질은 제조업체마다 다릅니다.
일반적으로 사용자는 해당 응용 분야에 필요한 입력 빔 직경, 파장 및 "팬 각도"를 지정합니다. 광학 제조업체는 이러한 요구 사항에 맞는 Powell 렌즈 디자인을 선택하거나 제작합니다.
물론 실제 부품에는 장치 간 성능 차이로 이어지는 허용 오차가 있습니다. 대부분의 응용 분야에서 가장 중요한 성능 기준은 균일성, "내전력" 및 라인 직진성입니다.
그러나 모든 제조업체가 이러한 사양을 동일한 방식으로 정의하는 것은 아닙니다. 따라서 구매자가 제공된 정보를 해석하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다.
우선, 팬 각도는 일반적으로 전력이 최고치의 80%로 떨어지는 지점으로 정의됩니다. 이는 일반적으로 레이저 빔 크기를 계산하는 방식과 다릅니다. 가우스 레이저 빔의 직경은 출력이 피크 값의 1/e²(13.5%)인 지점으로 정의됩니다. 그러나 물론 Powell 렌즈의 핵심은 가우스 빔을 생성하지 않는다는 것입니다.
파워 렌즈 팬 각도는 일반적으로 강도가 최고값의 80%로 떨어지는 지점에서 측정됩니다. 강도 균일성은 다양한 제조업체에 따라 다르게 지정됩니다.
그러나 선의 강도 균일성(그림의 공식으로 제공됨)이 항상 같은 방식으로 지정되는 것은 아닙니다. 가장 중요한 점은 많은 제조업체가 가장자리(100%)가 아닌 라인의 중앙 80%(그림에 표시됨)에만 강도 균일성을 적용한다는 것입니다. 그러나 빔의 가장자리를 제외하면 실제 성능에 대한 비현실적인 그림이 생성됩니다. 일반적으로 여기에서 불균일성이 가장 뚜렷하게 나타나기 때문입니다.
바카라 카지노는 균일성 사양에 대해 보다 엄격한 100% 기준을 사용합니다. 그 결과 바카라 카지노 Powell 렌즈는 더 나은 측정 정확도, 신호 대 잡음비, 단위 대 단위 일관성을 제공합니다. 고성능에 대해 자세히 알아보기 일관된 파월 렌즈 머신 비전, 생명 과학 등에 가져오는 이점을 설명합니다.
