16.05.2025
Captura de imágenes más allá del espectro visible
Ampliando las posibilidades de la inspección óptica con cámaras SWIR y UV
Lo esencial
Cuando se trata de aplicaciones de procesamiento de imágenes industriales, a menudo se piensa en el reconocimiento de características que también son visibles para el ojo humano. La mayoría de las cámaras industriales funcionan en el rango visible (380 nm - 780 nm) y aún alcanzan suficiente sensibilidad en el rango infrarrojo cercano.
Si uno se mueve hacia rangos de longitud de onda fuera de este rango, pueden hacerse visibles características y propiedades de los objetos que permanecen ocultas para el ojo humano y las cámaras convencionales.
Las longitudes de onda por debajo del rango visible se denominan luz ultravioleta o radiación ultravioleta (UV, 380 nm - 100 nm). En longitudes de onda superiores a 780 nm, le sigue el rango infrarrojo, denominándose el rango hasta 1000 nm infrarrojo cercano (NIR) y el rango hasta 1700 nm infrarrojo de onda corta (SWIR).
Espectro electromagnético y longitudes de onda SWIR
Con sensores de imagen adecuados, el espectro visible se puede ampliar al rango UV hasta SWIR.
Captura de imágenes en el rango UV
Ejemplo en la industria de semiconductores
Las diversas aplicaciones en el rango ultravioleta incluyen, por ejemplo, la inspección de obleas. Las estructuras semiconductoras microscópicas requieren una resolución de cámara significativamente mayor para su inspección. Al tomar fotografías de materiales como vidrio y plástico, estos aparecen transparentes o translúcidos cuando se utilizan cámaras estándar. Sin embargo, su transmitancia de luz se altera en el espectro UV, por lo que estos materiales pueden identificarse mediante imágenes UV. Las cámaras Balluff cumplen estos requisitos aprovechando las últimas tecnologías de sensores que utilizan las longitudes de onda cortas de la luz ultravioleta para lograr detalles de alta resolución.
Con el lanzamiento del sensor Sony IMX487 de la serie Pregius S, el espectro visible se complementa con el componente UV hasta 200 nm. La alta resolución de 8,1 megapíxeles del sensor también permite obtener imágenes muy detalladas en este rango espectral.
Cifras clave del sensor UV:
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Sensor de imágenes |
Sony IMX487 |
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Tipo de sensor |
CMOS con obturador global de 2/3" |
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resolución |
8,1 MP (2856 x 2848 píxeles) |
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Tamaño del píxel |
2,74 µm |
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Convertidor analógico-digital de velocidad de cuadros de 8 bits |
194 fps |
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Velocidad de cuadros ADC de 10 bits |
193 fps |
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Convertidor analógico-digital de velocidad de cuadros de 12 bits |
127 fps |
Procesamiento de imágenes SWIR
El procesamiento de imágenes en el rango infrarrojo de onda corta (IR de onda corta o SWIR, por sus siglas en inglés) está adquiriendo cada vez mayor importancia en la inspección, clasificación y control de calidad. SWIR se refiere al rango infrarrojo de onda corta de 800 nm a 1700 nm, a veces también al rango infrarrojo cercano (NIR) de 1000 nm a 1700 nm. Las longitudes de onda más largas también se denominan radiación térmica, que también es emitida por el propio objeto.
El espectro SWIR es más similar en sus propiedades a la luz visible, es decir, los objetos reflejan o absorben fotones. Gracias a las propiedades especiales de absorción de la gama SWIR, se pueden controlar los alimentos, especialmente los productos agrícolas, así como los niveles de llenado en contenedores de plástico opacos. Los sensores SWIR también ofrecen ventajas en tareas de vigilancia, ya que los objetos de interés pueden percibirse claramente incluso en presencia de humo o niebla. Los sensores SWIR también se utilizan en la inspección de semiconductores porque el silicio parece transparente a la luz SWIR.
Los sensores de la serie SWIR de Sony (IMX990, IMX991, IMX992 e IMX993) combinan de forma única la detección de longitudes de onda de luz visible y SWIR en un rango de 400 nm a 1700 nm. Al mismo tiempo, una tecnología de unión especial consigue un paso de píxeles más pequeño y tamaños de píxeles más pequeños.
Esto permite crear cámaras de alta resolución y sistemas de inspección más precisos para este rango de longitud de onda.
Descripción general de los sensores SWIR
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Sensor de imágenes |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
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Tipo de sensor |
CMOS con obturador global de 1/4" |
CMOS con obturador global de 1/2" |
CMOS con obturador global de 1/1,8" |
CMOS con obturador global de 1/1,4" |
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resolución |
0,34 MP (656 x 520 píxeles) |
1,34 MP (1296 x 1032 píxeles) |
3,2 MP (2080 x 1544 píxeles) |
5,3 MP (2592 x 2056 píxeles) |
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Tamaño del píxel |
5 µm |
5 µm |
3,45 µm |
3,45 µm |
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Convertidor analógico-digital de velocidad de cuadros de 8 bits |
258 fps |
134 fps |
170 fps |
130 fps |
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Velocidad de cuadros ADC de 10 bits |
240 fps |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
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Convertidor analógico-digital de velocidad de cuadros de 12 bits |
137 fps |
71 fps |
90 fps |
70 fps |
Nuevas funciones
Función HCG (alta ganancia de conversión) / LCG (baja ganancia de conversión):Función de conmutación que amplifica la señal inmediatamente después de que la luz se convierte en una señal eléctrica, reduciendo así el ruido posterior y permitiendo la captura de imágenes con poco ruido en condiciones de poca luz.
Función DRRS (obturador giratorio de lectura dual):Reduce el ruido a aproximadamente 1/4 del nivel de ruido que normalmente se observa sin DRRS, lo que permite la captura de imágenes con ruido reducido.
Otras ventajas de la cámara:
Bajo consumo de energía:Por ejemplo, la cámara BVS CA-GX0 GigE con el sensor IMX991 consume solo unos 2,9 W de energía.
Opciones de refrigeración de la cámara:Disipadores de calor, tubos de refrigeración y variantes refrigeradas termoeléctricamente (TEC) para entornos y aplicaciones exigentes.
Descripción general de las familias de cámaras e interfaces para cámaras SWIR y UV
Nuestras plataformas de cámaras GigE existentes hacen que el uso de la tecnología SWIR y UV sea especialmente fácil. Se beneficiará de la compatibilidad de GigE Vision y GenICam sin cambiar la integración y el manejo de las cámaras en comparación con las cámaras industriales existentes.
GigESerie BVS CA-GX0 |
5GigESerie BVS CA-GV |
10 GigESerie BVS CA-GT |
25 GigasSerie BVS CA-GW |
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La interfaz de imagen de máquina escalable Máxima configurabilidad individual de propiedades mecánicas y eléctricas, la mayor selección de sensores hasta 31,5 MP, varias entradas y salidas digitales posibles, carcasa compacta con muchas opciones de montaje, disponible con conectores industriales M12 para interfaces GigE y E/S, carcasa IP67 opcional. |
El menor consumo de energía en una carcasa muy compacta Factor de forma pequeño con 29 × 29 mm, mejores propiedades térmicas debido al menor consumo de energía, suministro de energía y transmisión de datos a través de un cable mediante PoE, compatible con versiones anteriores de interfaces de 2,5 GigE y 1 GigE, opcionalmente con soporte de lente más grande para sensores grandes. |
Alta velocidad de transferencia con excelente calidad de imagen Sincronización precisa con Precision Time Protocol (PTP) según IEEE1588, alimentación y transmisión de datos a través de un cable mediante PoE+, refrigeración de cámara integrada, soporte de lente disponible en montura C y M42, conexión 10 GigE mediante fibra óptica estándar SFP+, Multi-Core Acquisition Optimizer (MAO), 1245 MB/s sin pérdida de imagen. |
Máximo rendimiento en todas las dimensiones. Utiliza el protocolo RoCE v2 para transmisión de datos de baja latencia y alto rendimiento, fácil implementación con el estándar GigE Vision, conexión de larga distancia rentable con tecnología de conexión de fibra óptica SFP28 estándar, factor de forma pequeño con 40 x 40 mm, opcionalmente con soporte de lente más grande para sensores grandes. |
| A las cámaras | MUY PRONTO | A las cámaras | MUY PRONTO |
USB 3 – Serie BVS CA-SF
Alto rendimiento con plug-and-play
Sensores CMOS de alta calidad de hasta 31,5 MP y hasta 12 bits por píxel, preprocesamiento de imágenes interno en tiempo real, control de flujo para secuencias en tiempo real, interfaz plug-and-play ampliamente utilizada, compatibilidad de hardware y software a través del estándar USB3 Vision y GenICam, también disponible como cámara de nivel de placa.
Ejemplos de aplicación
En el espectro SWIR se pueden comprobar, por ejemplo, productos agrícolas o niveles de llenado en contenedores de plástico opacos. Los sensores SWIR también ofrecen ventajas en tareas de vigilancia, ya que los objetos de interés pueden detectarse claramente incluso en presencia de humo o niebla.
En la industria alimentaria, por ejemplo, se pueden utilizar cámaras SWIR para detectar cuerpos extraños en los alimentos.
Izquierda: espectro visible | derecha: SWIR
Dado que el silicio parece transparente en el espectro SWIR, las cámaras SWIR también se utilizan en la industria de semiconductores para detectar daños y defectos de producción.
Izquierda: espectro visible | derecha: SWIR
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Industrial cameras with SWIR and UV sensors