16.05.2025
Captura de imágenes más allá del espectro visible
Ampliación de las posibilidades de inspección óptica con cámaras SWIR y UV
Conceptos básicos
Cuando se habla de aplicaciones industriales de procesamiento de imágenes, a menudo se piensa en la detección de características que también son visibles para el ojo humano. La mayoría de las cámaras industriales trabajan en el rango visible (380 nm -780 nm) y aún así alcanzan una sensibilidad suficiente en el rango del infrarrojo cercano.
El paso a rangos de longitud de onda fuera de este rango puede revelar rasgos y características del objeto que permanecen ocultos 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). A las longitudes de onda por encima de 780 nm les sigue la gama infrarroja, en la que la gama hasta 1000 nm se denomina infrarrojo cercano (NIR) y la gama hasta 1700 nm infrarrojo de onda corta (SWIR).
Espectro electromagnético y longitudes de onda SWIR
Con los sensores de imagen adecuados, el espectro visible puede ampliarse al rango UV a SWIR.
Captación de imágenes en la gama UV
Ejemplo en la industria de semiconductores
Una de las muchas aplicaciones en la gama ultravioleta es la inspección de obleas. Las estructuras microscópicas de los semiconductores requieren una resolución de cámara mucho mayor para su inspección. Al capturar imágenes de materiales como el vidrio y el plástico, éstos aparecen transparentes o translúcidos cuando se utilizan cámaras estándar. Sin embargo, su translucidez se ve alterada en el espectro UV, de modo que estos materiales pueden identificarse utilizando imágenes UV. Las cámaras Balluff cumplen estos requisitos gracias a las últimas tecnologías de sensores que utilizan las longitudes de onda cortas de la luz ultravioleta para obtener detalles de alta resolución.
Con el lanzamiento del sensor Sony IMX487 de la serie Pregius S, el espectro visible se amplía para incluir el componente UV hasta 200 nm. La alta resolución del sensor, de 8,1 megapíxeles, también permite tomar imágenes muy detalladas en este rango espectral.
Ratios del sensor UV:
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Sensor de imagen |
Sony IMX487 |
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Tipo de sensor |
CMOS de 2/3" con obturador global |
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Resolución |
8,1 MP (2856 x 2848 píxeles) |
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Tamaño de píxel |
2,74 µm |
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Frecuencia de imagen ADC 8 bits |
194 fps |
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Frecuencia de imagen ADC 10 bits |
193 fps |
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Frecuencia de imagen ADC 12 bits |
127 fps |
Procesado de imágenes SWIR
El procesamiento de imágenes en el rango de infrarrojos de onda corta (IR de onda corta o SWIR para abreviar) es cada vez más importante en la inspección, la clasificación y el control de calidad. SWIR se refiere al rango infrarrojo de onda corta de 800 nm a 1700 nm, a veces también al rango por encima del 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 a la luz visible en sus propiedades, es decir, los objetos reflejan o absorben fotones. Debido a las propiedades especiales de absorción en el rango SWIR, es posible, por ejemplo, inspeccionar alimentos, especialmente productos agrícolas, así como 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 seguir reconociéndose fácilmente incluso con humo o niebla. Los sensores SWIR también se utilizan en la inspección de semiconductores, ya que 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 tanto de luz visible como de longitudes de onda SWIR en un rango de 400 nm a 1700 nm. Al mismo tiempo, gracias a una técnica de unión especial, se consigue un paso de píxel más bajo y tamaños de píxel más pequeños.
Esto permite realizar cámaras de alta resolución y sistemas de inspección más precisos para esta gama de longitudes de onda.
Visión general de los sensores SWIR
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Sensor de imagen |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
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Tipo de sensor |
CMOS con obturador global de 1/4 |
CMOS de obturador global de 1/2 |
CMOS de obturador global de 1/1,8 |
1/1,4" obturador global CMOS |
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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 de píxel |
5 µm |
5 µm |
3,45 µm |
3,45 µm |
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Frecuencia de imagen ADC 8 bits |
258 fps |
134 fps |
170 fps |
130 fps |
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Frecuencia de imagen ADC 10 bits |
240 fps |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
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Frecuencia de imagen ADC 12 bits |
137 fps |
71 fps |
90 fps |
70 fps |
Nuevas funciones
Función HCG (High Conversion Gain) / LCG (Low Conversion Gain):Función de conmutación que amplifica la señal inmediatamente después de convertir la luz en señal eléctrica, lo que reduce el ruido posterior y permite capturar imágenes con poco ruido en condiciones de poca luz.
Función DRRS (Dual Read Rolling Shutter):Reduce el ruido a aproximadamente 1/4 del nivel de ruido que se observa normalmente sin DRRS, lo que permite capturar 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 sólo unos 2,9 W de energía.
Opciones de refrigeración de la cámara:Disipador de calor, tubo de refrigeración y variantes con refrigeración termoeléctrica (TEC) para entornos y aplicaciones exigentes.
¿Se pregunta si la inspección por infrarrojos de onda corta (SWIR) se adapta a sus necesidades?
Envíe hoy mismo materiales para probarlos gratuitamente en nuestro Laboratorio SWIR. Nuestro laboratorio de aplicaciones SWIR probará sus materiales para ver si la imagen SWIR es beneficiosa para sus procesos.Visión general de las familias de cámaras e interfaces para cámaras SWIR y UV
Nuestras plataformas de cámaras GigE existentes facilitan especialmente el uso de la tecnología SWIR y UV. Se beneficiará de la compatibilidad con 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 |
10GigESerie BVS CA-GT |
25GigESerie BVS CA-GW |
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La interfaz de visión artificial escalable Máxima configurabilidad individual de las propiedades mecánicas y eléctricas, mayor selección de sensores de hasta 31,5 MP, varias entradas y salidas digitales posibles, carcasa compacta con muchas opciones de montaje, disponible con conectores industriales M12 para GigE e interfaz de 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 gracias al menor consumo de energía, alimentación y transmisión de datos a través de un solo cable mediante PoE, compatible con versiones anteriores con interfaces de 2,5 GigE y 1 GigE, opcionalmente con soporte de lente más grande para sensores grandes. |
Alta velocidad de transmisión 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 integrada de la cámara, portaobjetivos disponible en montura C y M42, conexión 10 GigE a través de fibra óptica estándar SFP+, Multi-Core Acquisition Optimizer (MAO), 1245 MB/s sin pérdida de imagen. |
Máximo rendimiento en todas las dimensiones Uso del protocolo RoCE v2 para una transmisión de datos de baja latencia y alto rendimiento, implementación sencilla con el estándar GigE Vision, conexión rentable a larga distancia con la tecnología de conexión de fibra óptica estándar SFP28, factor de forma pequeño con 40 x 40 mm, opcionalmente con un soporte de objetivo más grande para sensores grandes. |
| A las cámaras | A las cámaras | A las cámaras | A las cámaras |
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 interno de imágenes en tiempo real, control de flujo para secuencias en tiempo real, interfaz plug-and-play muy extendida, compatibilidad de hardware y software gracias al estándar USB3 Vision y GenICam, también disponible como cámara a nivel de placa.
Ejemplos de aplicación
El espectro SWIR puede utilizarse, por ejemplo, para controlar productos agrícolas o niveles de llenado en recipientes de plástico opacos. Los sensores SWIR también ofrecen ventajas para las tareas de vigilancia, ya que los objetos de interés pueden reconocerse fácilmente incluso con humo o niebla.
En la industria alimentaria, por ejemplo, las cámaras SWIR pueden utilizarse para detectar objetos extraños en los alimentos.
Izquierda: espectro visible | derecha: SWIR
Como 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