16.05.2025
Capture d'images au-delà du spectre visible
Elargir les possibilités d'inspection optique avec des caméras SWIR et UV
Principes de base
Lorsque l'on parle d'applications de vision industrielle, on pense souvent à la détection de caractéristiques qui sont également visibles à l'œil nu. Ainsi, la plupart des caméras industrielles fonctionnent dans le domaine visible (380 nm -780 nm) et atteignent encore une sensibilité suffisante dans le domaine du proche infrarouge.
Si l'on se déplace dans des plages de longueurs d'onde en dehors de ce domaine, des caractéristiques et propriétés d'objets qui restent cachées à l'œil humain et aux caméras traditionnelles peuvent devenir visibles.
Pour les longueurs d'onde inférieures au domaine visible, on parle de lumière ultraviolette ou de rayonnement ultraviolet (UV, 380 nm - 100 nm). Pour les longueurs d'onde supérieures à 780 nm, le domaine infrarouge s'y rattache, la zone jusqu'à 1000 nm étant appelée proche infrarouge (NIR) et la zone jusqu'à 1700 nm étant appelée infrarouge à ondes courtes ou Short Wave Infrared (SWIR).
Spectre électromagnétique et longueurs d'onde SWIR
Avec des capteurs d'images appropriés, le spectre visible peut être étendu dans la plage des UV à SWIR.
Capture d'images dans le domaine UV
Exemple dans l'industrie des semi-conducteurs
Parmi les nombreuses applications dans le domaine de l'ultraviolet, on trouve par exemple l'inspection des wafers. Les structures microscopiques des semi-conducteurs nécessitent une résolution de caméra nettement plus élevée pour l'inspection. Lors de l'enregistrement d'images de matériaux tels que le verre et le plastique, ceux-ci apparaissent transparents ou translucides lorsque des caméras standard sont utilisées. Cependant, leur translucidité est modifiée dans le spectre UV, de sorte que ces matériaux peuvent être identifiés à l'aide de l'imagerie UV. Les caméras Balluff répondent à ces exigences en utilisant les dernières technologies de capteurs, qui utilisent les courtes longueurs d'onde de la lumière ultraviolette pour obtenir des détails à haute résolution.
Avec l'apparition du capteur Sony IMX487 de la série Pregius S, le spectre visible est complété par la partie UV jusqu'à 200 nm. La haute résolution du capteur de 8,1 MPixels permet en outre de prendre des photos très détaillées dans ce domaine spectral.
Chiffres clés du capteur UV :
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Capteur d'imagerie |
Sony IMX487 |
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Type de capteur |
2/3" global shutter CMOS |
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Résolution |
8.1 MP (2856 x 2848 pixels) |
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Taille des pixels |
2,74 µm |
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Frame rate ADC 8-bit |
194 fps |
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Frame rate ADC 10-bit |
193 fps |
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Frame rate ADC 12-bit |
127 fps |
Traitement d'image SWIR
Le traitement d'images dans la zone infrarouge à ondes courtes (short wave IR ou SWIR en abrégé) revêt une importance croissante dans l'inspection, le tri et le contrôle qualité. Le SWIR désigne la zone infrarouge à ondes courtes de 800 nm à 1700 nm, parfois aussi la zone située au-dessus du proche infrarouge (NIR) de 1000 nm à 1700 nm. Les longueurs d'onde plus longues sont également appelées rayonnement thermique, comme celui émis par l'objet lui-même.
Les propriétés du spectre SWIR ressemblent davantage à celles de la lumière visible, c'est-à-dire que les objets réfléchissent ou absorbent des photons. En raison des propriétés d'absorption spéciales dans le domaine SWIR, il est possible de contrôler par exemple des produits alimentaires, en particulier des produits agricoles, ainsi que des niveaux de remplissage dans des récipients en plastique opaques. Les capteurs SWIR offrent également des avantages dans les tâches de surveillance, car même en présence de fumée ou de brouillard, les objets intéressants peuvent encore être bien perçus. Les capteurs SWIR sont également utilisés dans l'inspection des semi-conducteurs, car le silicium apparaît transparent dans la lumière SWIR.
Les capteurs de la série Sony SWIR (IMX990, IMX991, IMX992 et IMX993) combinent de manière unique la détection de la lumière visible et des longueurs d'onde SWIR sur une plage de 400 nm à 1700 nm. En même temps, une technique de liaison spéciale permet d'obtenir un pitch de pixel plus faible et des tailles de pixels plus petites.
Il est ainsi possible de réaliser des caméras à haute résolution et des systèmes d'inspection plus précis pour cette gamme de longueurs d'onde.
Aperçu des capteurs SWIR
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Capteur d'imagerie |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
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Type de capteur |
1/4" global shutter CMOS |
1/2" obturateur global CMOS |
1/1.8" obturateur global CMOS |
1/1.4" obturateur global CMOS |
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Résolution |
0.34 MP (656 x 520 pixels) |
1.34 MP (1296 x 1032 pixels) |
3.2 MP (2080 x 1544 pixels) |
5.3 MP (2592 x 2056 pixels) |
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Taille des pixels |
5 µm |
5 µm |
3,45 µm |
3,45 µm |
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Frame rate ADC 8-bit |
258 fps |
134 fps |
170 fps |
130 fps |
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Frame rate ADC 10-bit |
240 fps |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
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Frame rate ADC 12-bit |
137 fps |
71 fps |
90 fps |
70 fps |
Nouvelles fonctions
Fonction HCG (High Conversion Gain) / LCG (Low Conversion Gain) :Fonction de commutation qui amplifie le signal immédiatement après la conversion de la lumière en signal électrique, ce qui réduit le bruit subséquent et permet de prendre des images à faible bruit dans des conditions de faible luminosité.
Fonction DRRS (Dual Read Rolling Shutter) :Réduit le bruit à environ 1/4 du niveau de bruit normalement observé sans DRRS, ce qui permet de prendre des images avec un bruit réduit.
Autres avantages de la caméra :
Faible consommation d'énergie :Par exemple, la caméra GigE BVS CA-GX0 avec le capteur IMX991 ne consomme qu'environ 2,9 W de puissance.
Options de refroidissement de la caméra :Dissipateurs thermiques, tubes de refroidissement et variantes à refroidissement thermoélectrique (TEC) pour les environnements et applications exigeants.
Vous vous demandez si l'inspection par infrarouge à ondes courtes (SWIR) répond à vos besoins ?
Envoyez dès aujourd'hui vos matériaux pour qu'ils soient testés gratuitement dans notre laboratoire SWIR. Notre laboratoire d'application SWIR testera vos matériaux pour voir si l'imagerie SWIR est bénéfique pour vos processus.Aperçu des familles de caméras et des interfaces pour les caméras SWIR et UV
Nos plateformes de caméras GigE existantes rendent l'utilisation de la technologie SWIR et UV particulièrement simple. Vous bénéficiez de la compatibilité GigE Vision et GenICam sans que l'intégration et la manipulation des caméras ne changent par rapport aux caméras industrielles existantes.
GigEBVS Série CA-GX0 |
5GigEBVS Série CA-GV |
10GigESérie BVS CA-GT |
25GigEBVS Série CA-GW |
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L'interface d'image machine évolutive Configurabilité individuelle maximale des caractéristiques mécaniques et électriques, plus grand choix de capteurs jusqu'à 31,5 MP, différentes entrées et sorties numériques possibles, boîtier compact avec de nombreuses possibilités de montage, disponible avec des connecteurs industriels M12 pour l'interface GigE et E/S, boîtier IP67 en option. |
Très faible consommation d'énergie dans un boîtier très compact Petit facteur de forme de 29 × 29 mm, meilleures propriétés thermiques en raison de la consommation d'énergie la plus faible, alimentation et transmission de données par un seul câble grâce au PoE, rétrocompatibilité avec les interfaces 2,5 GigE et 1 GigE, en option avec un support d'objectif plus grand pour les grands capteurs. |
Taux de transmission à haute vitesse avec une excellente qualité d'image Synchronisation précise avec Precision Time Protocol (PTP) selon IEEE1588, alimentation et transmission de données par un seul câble grâce à PoE+, refroidissement intégré de la caméra, support d'objectif disponible en montage C et M42, connexion 10 GigE via fibre optique SFP+ standard, Multi-Core Acquisition Optimizer (MAO), 1245 Mo/s sans perte d'image. |
La plus haute performance dans toutes les dimensions Utilisation du protocole RoCE v2 pour une transmission de données à faible latence et à haut débit, mise en œuvre simple avec le standard GigE Vision, connexion longue distance économique avec la technologie de connexion par fibre optique standard SFP28, petit facteur de forme de 40 x 40 mm, en option avec un support d'objectif plus grand pour les grands capteurs. |
| Vers les caméras | COMING SOON | Vers les caméras | COMING SOON |
USB 3 - Série BVS CA-SF
Haute performance avec plug-and-play
Capteurs CMOS de haute qualité jusqu'à 31,5 MP et jusqu'à 12 bits par pixel, prétraitement interne de l'image en temps réel, contrôle du flux pour les séquences en temps réel, interface plug-and-play largement répandue, compatibilité matérielle et logicielle grâce à la norme USB3 Vision et GenICam, également disponible en tant que caméra de niveau carte.
Exemples d'applications
Dans le spectre SWIR, il est par exemple possible de contrôler des produits agricoles ou des niveaux de remplissage dans des récipients en plastique opaques. Les capteurs SWIR offrent également des avantages dans les tâches de surveillance, car les objets d'intérêt peuvent encore être bien détectés même en présence de fumée ou de brouillard.
Dans l'industrie alimentaire par exemple, les caméras SWIR peuvent être utilisées pour détecter des corps étrangers dans les aliments.
gauche : spectre visible | droite : SWIR
Comme le silicium apparaît transparent dans le spectre SWIR, les caméras SWIR sont également utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs pour détecter les dommages et les défauts de production.
gauche : spectre visible | droite : SWIR
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Industrial cameras with SWIR and UV sensors
