15.04.2025
Acquisizione di immagini oltre lo spettro visibile
Ampliare le possibilità di ispezione ottica con le telecamere SWIR e UV
Principi di base
Quando si parla di elaborazione delle immagini in ambito industriale, si pensa spesso al rilevamento di caratteristiche visibili anche all’occhio umano. La maggior parte delle telecamere industriali lavora nella gamma del visibile (380 nm - 780 nm), raggiungendo comunque una sensibilità sufficiente anche in quella del vicino infrarosso.
Spostandosi in intervalli di lunghezza d'onda al di fuori di questo intervallo, si possono rivelare caratteristiche e proprietà dell'oggetto che rimangono nascoste all'occhio umano e alle telecamere convenzionali.
Le lunghezze d'onda al di sotto della gamma visibile sono definite luce ultravioletta o radiazione ultravioletta (UV, 380 nm - 100 nm), mentre quelle superiori a 780 nm rientrano nella gamma degli infrarossi, con l'intervallo fino a 1000 nm definito vicino all'infrarosso (NIR) e quello fino a 1700 nm infrarosso a onde corte (SWIR).
Spettro elettromagnetico e lunghezze d'onda SWIR
Con sensori di immagine adeguati, lo spettro di rilevamento può essere esteso alla gamma UV e SWIR.
Acquisizione di immagini nell'intervallo UV
Esempio nell'industria dei semiconduttori
Una delle numerose applicazioni nella gamma dell'ultravioletto è l'ispezione dei wafer. Le microscopiche strutture dei semiconduttori richiedono una risoluzione della telecamera significativamente più elevata per l'ispezione. Materiali come vetro e plastica, che appaiono trasparenti o semi-trasparenti con le telecamere standard, modificano la loro traslucenza nello spettro UV, permettendo la loro identificazione tramite imaging ultravioletto. Le telecamere Balluff soddisfano questi requisiti grazie all’impiego delle più moderne tecnologie di sensori, che utilizzano le corte lunghezze d’onda della luce UV per ottenere immagini ad alta risoluzione e grande livello di dettaglio.
Il nuovo sensore Sony IMX487 della serie Pregius S estende lo spettro visibile includendo l’UV fino a 200 nm e offre una risoluzione di 8,1 MPixel per immagini ad altissima definizione in questa gamma.
Caratteristiche principali del sensore UV:
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Sensore di imaging |
Sony IMX487 |
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Tipo di sensore |
CMOS con otturatore globale da 2/3 |
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Risoluzione |
8,1 MP (2856 x 2848 pixel) |
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Dimensione dei pixel |
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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Frequenza fotogrammi ADC a 12 bit |
127 fps |
Elaborazione delle immagini SWIR
L'elaborazione delle immagini nel campo dell'infrarosso a onde corte (Short Wave IR o SWIR) sta assumendo un ruolo sempre più rilevante nell'ispezione, nello smistamento e nel controllo qualità. SWIR si riferisce alla gamma di infrarossi a onde corte da 800 nm a 1700 nm, e talvolta anche alla gamma al di sopra del vicino infrarosso (NIR) da 1000 nm a 1700 nm. Le lunghezze d'onda più lunghe sono anche indicate come radiazioni termiche, emesse dall'oggetto stesso.
Lo spettro SWIR presenta caratteristiche simili a quelle della luce visibile, in quanto gli oggetti tendono a riflettere o assorbire i fotoni. Grazie alle specifiche proprietà di assorbimento in questa banda, lo SWIR risulta particolarmente utile in applicazioni come l’ispezione degli alimenti, in particolare i prodotti agricoli, e il controllo del livello di riempimento in contenitori di plastica opaca. I sensori SWIR offrono vantaggi significativi anche nelle attività di monitoraggio, poiché consentono di rilevare facilmente oggetti anche in condizioni di scarsa visibilità, ad esempio in presenza di fumo o nebbia. Sono inoltre utilizzati nell'ispezione dei semiconduttori, perché il silicio appare trasparente alla luce SWIR.
I sensori della serie SWIR di Sony (IMX990, IMX991, IMX992 e IMX993) combinano in modo unico il rilevamento della luce visibile e delle lunghezze d'onda SWIR in un intervallo compreso tra 400 e 1700 nm. Allo stesso tempo, grazie a una speciale tecnica di bonding, è possibile ottenere un pixel pitch inferiore e dimensioni dei pixel più piccole.
Ciò significa che è possibile realizzare telecamere ad alta risoluzione e sistemi di ispezione più precisi per questa gamma di lunghezze d'onda.
Panoramica dei sensori SWIR
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Sensore di imaging |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
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Tipo di sensore |
CMOS con otturatore globale da 1/4 |
CMOS con otturatore globale da 1/2 |
Otturatore globale CMOS 1/1,8 |
Otturatore globale CMOS 1/1,4 |
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Risoluzione |
0,34 MP (656 x 520 pixel) |
1,34 MP (1296 x 1032 pixel) |
3,2 MP (2080 x 1544 pixel) |
5,3 MP (2592 x 2056 pixel) |
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Dimensione dei pixel |
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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Frequenza fotogrammi ADC 10-bit |
240 fps |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
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Frequenza fotogrammi ADC 12-bit |
137 fps |
71 fps |
90 fps |
70 fps |
Nuove funzioni
Funzione HCG (High Conversion Gain) / LCG (Low Conversion Gain):funzione di commutazione che amplifica il segnale subito dopo la conversione della luce in segnale elettrico, riducendo il rumore successivo e consentendo l'acquisizione di immagini a bassa rumorosità in condizioni di scarsa illuminazione.
Funzione DRRS (Dual Read Rolling Shutter):riduce il rumore a circa 1/4 del livello normalmente osservato senza DRRS, consentendo la cattura di immagini con rumore ridotto.
Altri vantaggi della telecamera:
Basso consumo energetico:ad esempio, la telecamera BVS CA-GX0 GigE con sensore IMX991 consuma solo circa 2,9 W di energia.
Opzioni di raffreddamento della telecamera:varianti con dissipatore di calore, tubo di raffreddamento e raffreddamento termoelettrico (TEC) per ambienti e applicazioni difficili.
Vi state chiedendo se l'ispezione a infrarossi a onde corte (SWIR) sia adatta alle vostre esigenze?
Inviate oggi stesso i vostri materiali per un test gratuito nel nostro laboratorio SWIR. Il nostro laboratorio applicativo SWIR testerà i vostri materiali per verificare se l'imaging SWIR è vantaggioso per i vostri processi.Panoramica delle famiglie di telecamere e delle interfacce per le telecamere SWIR e UV
Le nostre piattaforme di telecamere GigE attuali semplificano notevolmente l'utilizzo delle tecnologie SWIR e UV. È possibile beneficiare della compatibilità con GigE Vision e GenICam senza modificare l'integrazione e la gestione delle telecamere rispetto alle telecamere industriali esistenti.
GigESerie BVS CA-GX0 |
5GigESerie BVS CA-GV |
10GigESerie BVS CA-GT |
25GigESerie BVS CA-GW |
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L'interfaccia scalabile per la visione industriale Massima configurabilità individuale delle proprietà meccaniche ed elettriche, ampia scelta di sensori fino a 31,5 MP, possibilità di diversi ingressi e uscite digitali, alloggiamento compatto con numerose opzioni di montaggio, disponibile con connettori industriali M12 per GigE e interfaccia I/O, alloggiamento IP67 opzionale. |
Consumo di energia minimo in un alloggiamento molto compatto Fattore di forma ridotto 29 × 29 mm, migliori proprietà termiche grazie al consumo energetico minimo, alimentazione e trasmissione dati tramite un unico cavo utilizzando PoE, retrocompatibile con le interfacce 2,5 GigE e 1 GigE, in opzione con supporto lenti più grande per sensori di dimensioni maggiori. |
Velocità di trasmissione elevata con un'eccellente qualità dell'immagine Sincronizzazione precisa con Precision Time Protocol (PTP) secondo IEEE1588, alimentazione e trasmissione dati tramite un unico cavo con PoE+, raffreddamento integrato della telecamera, supporto dell'obiettivo disponibile con attacco C e M42, connessione 10 GigE tramite fibra ottica standard SFP+, Multi-Core Acquisition Optimizer (MAO), 1245 MB/s senza perdita di immagine. |
Massime prestazioni in tutte le dimensioni Utilizzo del protocollo RoCE v2 per una trasmissione dei dati a bassa latenza e ad alto rendimento, semplice implementazione con lo standard GigE Vision, connessione a lunga distanza a costi contenuti con la tecnologia di connessione in fibra ottica standard SFP28, fattore di forma ridotto con 40 x 40 mm, opzionalmente con supporto per lenti più grandi per sensori di grandi dimensioni. |
| Alle telecamere | Alle telecamere | Alle telecamere | Alle telecamere |
USB 3 - Serie BVS CA-SF
Prestazioni elevate con plug-and-play
Sensori CMOS di alta qualità fino a 31,5 MP e fino a 12 bit per pixel, pre-elaborazione interna delle immagini in tempo reale, controllo del flusso per sequenze in tempo reale, interfaccia plug-and-play diffusa, compatibilità hardware e software grazie allo standard USB3 Vision e a GenICam, disponibile anche come telecamera a livello di scheda.
Esempi di applicazione
Lo spettro SWIR può essere utilizzato, ad esempio, per controllare i prodotti agricoli o i livelli di riempimento in contenitori di plastica opachi. I sensori SWIR offrono vantaggi anche per le attività di monitoraggio, in quanto gli oggetti di interesse possono essere facilmente riconosciuti anche in presenza di fumo o nebbia.
Nell'industria alimentare, ad esempio, le telecamere SWIR possono essere utilizzate per rilevare oggetti estranei nei prodotti alimentari.
A sinistra: spettro visibile | a destra: SWIR
Poiché il silicio appare trasparente nello spettro SWIR, le telecamere SWIR sono utilizzate anche nell'industria dei semiconduttori per rilevare danni e difetti di produzione.
A sinistra: spettro visibile | a destra: SWIR
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Industrial cameras with SWIR and UV sensors