15.04.2025
Snímání obrazu mimo viditelné spektrum
Rozšíření možností optické kontroly pomocí SWIR a UV kamer
Základy
Pokud jde o průmyslové aplikace zpracování obrazu, často se uvažuje o detekci prvků, které jsou viditelné i lidským okem. Většina průmyslových kamer pracuje ve viditelném rozsahu (380-780 nm) a stále dosahuje dostatečné citlivosti v blízkém infračerveném rozsahu.
Přesun do rozsahu vlnových délek mimo tento rozsah může odhalit vlastnosti a charakteristiky objektů, které zůstávají lidskému oku a běžným kamerám skryté.
Vlnové délky pod viditelným rozsahem se označují jako ultrafialové světlo nebo ultrafialové záření (UV, 380 nm - 100 nm). Na vlnové délky nad 780 nm navazuje infračervený rozsah, přičemž rozsah do 1000 nm se označuje jako blízké infračervené záření (NIR) a rozsah do 1700 nm jako krátkovlnné infračervené záření (SWIR).
Elektromagnetické spektrum a vlnové délky SWIR
Pomocí vhodných obrazových snímačů lze rozšířit viditelné spektrum do oblasti UV až SWIR.
Snímání obrazu v UV oblasti
Příklad v polovodičovém průmyslu
Jednou z mnoha aplikací v ultrafialovém rozsahu je kontrola destiček. Mikroskopicky malé polovodičové struktury vyžadují pro kontrolu výrazně vyšší rozlišení kamery. Při pořizování snímků materiálů, jako je sklo a plast, se při použití standardních kamer jeví jako průhledné nebo průsvitné. Jejich průsvitnost se však v UV spektru mění, takže tyto materiály lze pomocí UV snímání identifikovat. Kamery Balluff tyto požadavky splňují díky použití nejnovějších technologií snímačů, které využívají krátké vlnové délky ultrafialového světla k dosažení detailů s vysokým rozlišením.
S uvedením snímače Sony IMX487 z řady Pregius S je viditelné spektrum rozšířeno o UV složku až do 200 nm. Vysoké rozlišení snímače 8,1 MPixelů umožňuje pořizovat velmi detailní snímky i v tomto spektrálním rozsahu.
UV snímače klíčové údaje:
|
Snímač obrazu |
Sony IMX487 |
|
Typ snímače |
2/3" CMOS s globální závěrkou |
|
Rozlišení |
8,1 MP (2856 x 2848 pixelů) |
|
Velikost pixelů |
2,74 µm |
|
Snímková frekvence ADC 8 bitů |
194 snímků za sekundu |
|
Snímková frekvence ADC 10-bit |
193 snímků/s |
|
Snímková frekvence ADC 12 bitů |
127 snímků za sekundu |
Zpracování obrazu SWIR
Zpracování obrazu v krátkovlnném infračerveném pásmu (krátkovlnné IR nebo zkráceně SWIR) nabývá stále většího významu při kontrole, třídění a kontrole kvality. SWIR označuje krátkovlnný infračervený rozsah od 800 nm do 1700 nm, někdy také rozsah nad blízkou infračervenou oblastí (NIR) od 1000 nm do 1700 nm. Delší vlnové délky se označují také jako tepelné záření, které vyzařuje i samotný objekt.
Spektrum SWIR se svými vlastnostmi více podobá viditelnému světlu, tj. objekty fotony odrážejí nebo pohlcují. Díky zvláštním absorpčním vlastnostem v oblasti SWIR je možné například kontrolovat potraviny, zejména zemědělské produkty, a také hladiny náplně v neprůhledných plastových nádobách. Senzory SWIR nabízejí výhody také při monitorovacích úlohách, protože zájmové objekty lze snadno rozpoznat i v kouři nebo mlze. Senzory SWIR se používají také při kontrole polovodičů, protože křemík se ve světle SWIR jeví jako průhledný.
Senzory řady Sony SWIR (IMX990, IMX991, IMX992 a IMX993) jedinečným způsobem kombinují detekci viditelného světla i vlnových délek SWIR v rozsahu 400 nm až 1700 nm. Zároveň je díky speciální technice lepení dosaženo menší rozteče pixelů a jejich menších rozměrů.
To znamená, že pro tento rozsah vlnových délek lze realizovat kamery s vysokým rozlišením a přesnější kontrolní systémy.
Přehled senzorů SWIR
|
Zobrazovací senzor |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
|
Typ snímače |
1/4" CMOS s globální závěrkou |
1/2" CMOS s globální závěrkou |
1/1,8" CMOS s globální závěrkou |
1/1,4" CMOS s globální závěrkou |
|
rozlišení |
0,34 MP (656 x 520 pixelů) |
1,34 MP (1296 x 1032 pixelů) |
3,2 MP (2080 x 1544 pixelů) |
5,3 MP (2592 x 2056 pixelů) |
|
Velikost pixelů |
5 µm |
5 µm |
3,45 µm |
3,45 µm |
|
Snímková frekvence ADC 8 bitů |
258 snímků za sekundu |
134 snímků za sekundu |
170 snímků za sekundu |
130 snímků za sekundu |
|
Snímková frekvence ADC 10-bit |
240 snímků za sekundu |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
|
Snímková frekvence ADC 12 bitů |
137 fps |
71 snímků za sekundu |
90 snímků za sekundu |
70 fps |
Nové funkce
Funkce HCG (High Conversion Gain) / LCG (Low Conversion Gain):Funkce přepínání, která zesiluje signál ihned po převodu světla na elektrický signál, čímž snižuje následný šum a umožňuje pořizovat snímky s nízkým šumem za nízké hladiny osvětlení.
Funkce DRRS (Dual Read Rolling Shutter):Snižuje šum přibližně na 1/4 úrovně šumu běžně pozorovaného bez DRRS, což umožňuje pořizovat snímky se sníženým šumem.
Další výhody fotoaparátu:
Nízká spotřeba energie:Například kamera BVS CA-GX0 GigE se snímačem IMX991 spotřebuje pouze přibližně 2,9 W energie.
Možnosti chlazení fotoaparátu:Varianty s chladičem, chladicí trubicí a termoelektricky chlazené (TEC) pro náročná prostředí a aplikace.
Zajímá vás, zda je inspekce v krátkovlnném infračerveném spektru (SWIR) vhodná pro vaše potřeby?
Zašlete nám materiály k bezplatnému testování v naší laboratoři SWIR ještě dnes. Naše aplikační laboratoř SWIR otestuje vaše materiály a zjistí, zda je pro vaše procesy snímání SWIR přínosné.Přehled řad kamer a rozhraní pro kamery SWIR a UV.
Naše stávající platformy kamer GigE umožňují mimořádně snadné použití technologií SWIR a UV. V porovnání se stávajícími průmyslovými kamerami můžete využívat výhod kompatibility s technologiemi GigE Vision a GenICam, aniž byste museli měnit integraci a manipulaci s kamerami.
GigEŘada BVS CA-GX0 |
5GigEŘada BVS CA-GV |
10GigEŘada BVS CA-GT |
25GigEŘada BVS CA-GW |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
Škálovatelné rozhraní pro strojové vidění Maximální individuální konfigurovatelnost mechanických a elektrických vlastností, největší výběr senzorů až do 31,5 MP, možnost různých digitálních vstupů a výstupů, kompaktní pouzdro s mnoha možnostmi montáže, k dispozici s průmyslovými konektory M12 pro rozhraní GigE a I/O, volitelné pouzdro IP67. |
Nejnižší spotřeba energie ve velmi kompaktním pouzdře Malé rozměry 29 × 29 mm, nejlepší tepelné vlastnosti díky nejnižší spotřebě energie, napájení a přenos dat jedním kabelem pomocí PoE, zpětně kompatibilní s rozhraními 2,5 GigE a 1 GigE, volitelně s větším držákem objektivu pro velké senzory. |
Vysoká přenosová rychlost s vynikající kvalitou obrazu Přesná synchronizace pomocí protokolu PTP (Precision Time Protocol) v souladu s IEEE1588, napájení a přenos dat jedním kabelem pomocí PoE+, integrované chlazení kamery, držák objektivu dostupný v provedení C a M42, připojení 10 GigE přes standardní optické vlákno SFP+, optimalizátor MAO (Multi-Core Acquisition Optimizer), 1245 MB/s bez ztráty obrazu. |
Nejvyšší výkon ve všech rozměrech Použití protokolu RoCE v2 pro přenos dat s nízkou latencí a vysokou propustností, jednoduchá implementace se standardem GigE Vision, cenově výhodné připojení na dlouhé vzdálenosti pomocí standardní technologie připojení optických vláken SFP28, malé rozměry 40 x 40 mm, volitelně s větším držákem objektivu pro velké senzory. |
| Ke kamerám | PŘIJDE BRZY | Ke kamerám | PŘIJDE BRZY |
USB 3 - řada BVS CA-SF
Vysoký výkon s funkcí plug-and-play
Vysoce kvalitní snímače CMOS s rozlišením až 31,5 MP a až 12 bitů na pixel, interní předzpracování obrazu v reálném čase, řízení toku pro sekvence v reálném čase, rozšířené rozhraní plug-and-play, hardwarová a softwarová kompatibilita díky standardu USB3 Vision a GenICam, k dispozici také jako kamera na úrovni desky.
Příklady použití
Spektrum SWIR lze využít například ke kontrole zemědělských produktů nebo hladiny náplně v neprůhledných plastových nádobách. Senzory SWIR nabízejí výhody i pro monitorovací úlohy, protože objekty zájmu lze snadno rozpoznat i v kouři nebo mlze.
Například v potravinářském průmyslu lze kamery SWIR použít k detekci cizích předmětů v potravinách.
Vlevo: viditelné spektrum | vpravo: SWIR
Vzhledem k tomu, že křemík se ve spektru SWIR jeví jako průhledný, používají se kamery SWIR také v polovodičovém průmyslu k detekci poškození a výrobních vad.
Vlevo: viditelné spektrum | vpravo: SWIR
Máte nějaké dotazy, požadavky nebo návrhy?
Máte nějaké dotazy nebo se chcete dozvědět více? Neváhejte nás kontaktovat přímo. Těšíme se na vaše dotazy.
Downloads
-
Industrial cameras with SWIR and UV sensors
