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MAGGIO 2020 AUTOMAZIONE OGGI 422 103 Calcolare con precisione l’angolo della luce La polarizzazione perfetta, purtroppo, non esiste. Anche quando la luce è perpendicolare alla griglia (punto di trasmissione massima), si evidenziano alcune perdite. Come pure nel caso in cui la luce è parallela alla griglia (punto di trasmissione minima) si genereranno angoli di luce indesiderati. La relazione che intercorre tra la quan- tità minima e massima di luce che entra attraverso i polarizzatori wire-grid è data dal rapporto di estinzione: più elevato è tale rap- porto, maggiore sarà la precisione con cui è possibile rilevare un angolo specifico. La natura imperfetta di un polarizzatore consente di calcolare con precisione l’angolo della luce che lo attraversa e non solo relativamente ai quattro angoli specificati. Confrontando l’aumento e la diminuzione delle intensità trasmesse da ciascuno dei quattro pixel che formano l’unità di calcolo, è possibile utiliz- zare i parametri di Stokes e determinare in modo preciso l’angolo e la direzione della polarizzazione in ogni piano. L’angolo della luce: una miniera di informazioni Oltre a filtrare riflessioni indesiderate e abbagliamenti, i proget- tisti che sviluppano applicazioni di visione artificiale possono anche utilizzare colori per ciascun piano di luce per creare una rappresentazione grafica che illustri le variazioni dell’angolo di luce quando la stessa passa attraverso o si riflette sulla superficie. In questo modo è possibile ef- fettuare le seguenti rilevazioni: Rilevamento della fragilità – analisi dello stress e delle sol- lecitazioni: Il livello di stress in un oggetto trasparente, come una superficie di plexiglass o lo schermo di vetro di uno smartphone, cambierà legger- mente l’angolo della luce che viene rifratta. Facendo con- vergere una luce attraverso il vetro e assegnando un colore all’uscita per ciascun angolo di polarizzazione (ad esempio rosso per 0°, blu per 45°) il per- corso modificato della luce può essere rappresentato grafica- mente per mostrare le sezioni che sono sottoposte a sollecitazioni che altrimenti non sarebbe stato possibile notare, che possono così essere identificate con conseguente miglioramento dei pro- cessi di controllo della qualità. Identificazione di graffi: Al pari delle sollecitazioni, anche i graffi nascosti o altri difetti superficiali modificheranno l’angolo di rifles- sione, ragion per cui tutti i miglioramenti apportati in termini di misura della riflessione permetteranno di effettuare con maggiore facilità operazioni di ispezione superficiale e rilevamento di graffi. Analisi in condizioni di scarsa illuminazione: In situazioni di scarsa illuminazione non è possibile determinare con esattezza il contorno degli oggetti. Con la polarizzazione è possibile miglio- rare il contrasto degli oggetti tramite la misura dell’angolo della luce riflessa sugli oggetti stessi. Ciò consente una più accurata identificazione di parti nascoste o ‘mimetizzate’ che solitamente si mescolano con lo sfondo quando si utilizzano telecamere termiche oppure operanti nello spettro di luce visibile, siano esse prodotte da uomini o animali. Questa tec- nica si è dimostrata particolarmente efficace nell’acquisizione di immagini sott’acqua, dove le proprietà rifrangenti variano in base alla posizione, profondità, ora del giorno e direzione. In realtà, parecchie creature marine fanno affidamento su sensori di luce polarizzati evoluti per la navigazione locale e su lunga distanza e per rendere inefficace il mimetismo delle loro prede. Tramite la colorazione dell’uscita di ciascuno dei quattro sensori di luce polarizzata è possibile creare una visualizzazione che evidenzi sia guasti difficili da individuare come graffio difetti nascosti, come pure sollecitazioni e fragilità in un pannello trasparente Dimostrazioni effettuate relativamente alla misurazione dello stress Operazioni quali il rilevamento delle sollecitazioni e la rimozione delle riflessioni in modo automatico risultano molto onerose in termini di sviluppo software e di ottimizzazione in quanto è necessario operare con un frame rate molto elevato e garantire un’alta risoluzione, sottoponendo le GPU a un lavoro particolarmente impegnativo. Durante la serie di dimostrazioni di SDK tenute in occasione di Vision 2018, Sony ha mostrato anche un’applicazione di misura delle sollecitazioni dove la telecamera polarizzata XCG-CP510 è stata posizionata a una distanza di 50 cm da un blocco di PET (Polietilene Tereftalato), retroilluminato mediante una luce monocromatica e un polarizzatore. La telecamera è stata posizionata in modo da fornire in uscita un’immagine mediata (quindi non polarizzata) unitamente a un’immagine della mappa delle sollecitazioni, dove ciascun angolo di luce era colorato in maniera differente (rosso, blu, verde, giallo), mentre il software calcolava il ritardo di fase correlato alla sollecitazione applicata al blocco di PET. Sopra il blocco era posizionata una vite che gli utenti potevano girare per variare l’intensità della sollecitazione esercitata sul blocco di PET stesso. Come dimostrano le immagini, nella versione mediata (non polarizzata), sia in presenza sia in assenza di sollecitazioni, non è possibile vedere alcun effetto utilizzando una tradizionale telecamera di visione. Sfruttando gli algoritmi integrati in SDK, invece, è possibile rilevare variazioni rapide.