15.04.2025
Snímanie obrazu mimo viditeľného spektra
Rozšírené možnosti optickej kontroly pomocou SWIR a UV kamier
Základy
Keď sa hovorí o priemyselných aplikáciách na spracovanie obrazu, myslí sa rozpoznávanie prvkov, ktoré sú viditeľné aj ľudským okom. Väčšina priemyselných kamier pracuje vo viditeľnom rozsahu vlnových dĺžok svetla (380 nm - 780 nm) a stále dosahuje dostatočnú citlivosť v blízkom infračervenom rozsahu.
Snímanie obrazu mimo tohto rozsahu vlnových dĺžok môže odhaliť znaky a vlastnosti objektov, ktoré zostávajú ľudskému oku a bežným kamerám skryté.
Vlnové dĺžky pod viditeľným spektrom sa označujú ako ultrafialové svetlo alebo ultrafialové žiarenie (UV, 380 nm - 100 nm). Vlnové dĺžky nad 780 nm definujú infračervené spektrum, pričom rozsah do 1000 nm sa označuje ako blízke infračervené žiarenie (NIR) a rozsah do 1700 nm ako krátkovlnné infračervené žiarenie (SWIR).
Elektromagnetické spektrum a vlnové dĺžky SWIR
S vhodnými obrazovými snímačmi možno rozšíriť viditeľné spektrum o UV aj SWIR spektrum
Snímanie obrazu v UV spektre
Príklad pri výrobe polovodičov
Jednou z mnohých aplikácií v ultrafialovom spektre je kontrola kremíkových plátkov - waferov. Mikroskopicky malé polovodičové štruktúry vyžadujú výrazne vyššie rozlíšenie kamery. Pri snímaní materiálov, ako sú sklo a plast, sa pri použití štandardných kamier materiály javia ako priehľadné alebo priesvitné. Ich priesvitnosť sa však v UV spektre mení, takže tieto materiály možno snímať s UV kamerou. Kamery Balluff spĺňajú tieto požiadavky vďaka použitiu najnovších technológií snímačov, ktoré využívajú krátke vlnové dĺžky ultrafialového svetla na zobrazenie detailov s vysokým rozlíšením.
Uvedením snímača Sony IMX487 zo série Pregius S sa viditeľné spektrum rozšírilo o UV zložku až do vlnovej dĺžky 200 nm. Vysoké rozlíšenie snímača 8,1 MPixelov umožňuje zhotovovať detailné snímky aj v tomto spektrálnom rozsahu.
Kľúčové údaje UV snímača:
|
Snímač obrazu |
Sony IMX487 |
|
Typ snímača |
2/3" CMOS s globálnou uzávierkou |
|
Rozlíšenie |
8,1 MP (2856 x 2848 pixelov) |
|
Veľkosť pixelov |
2,74 µm |
|
Snímková frekvencia ADC 8-bitov |
194 snímok za sekundu |
|
Snímková frekvencia ADC 10-bit |
193 snímok za sekundu |
|
Snímková frekvencia ADC 12-bit |
127 snímok za sekundu |
Spracovanie obrazu SWIR
Spracovanie obrazu v krátkovlnnom infračervenom rozsahu (skrátene krátkovlnné IR alebo SWIR) je čoraz dôležitejšie pri triedení a kontrole kvality. Pod pojmom SWIR sa rozumie krátkovlnný infračervený rozsah od 800 nm do 1700 nm, niekedy aj rozsah nad blízkou infračervenou oblasťou (NIR) od 1000 nm do 1700 nm. Dlhšie vlnové dĺžky sa označujú aj ako tepelné žiarenie, ktoré vyžaruje aj samotný objekt.
Spektrum SWIR sa svojimi vlastnosťami viac podobá viditeľnému svetlu, t. j. objekty odrážajú alebo absorbujú fotóny. Vďaka špeciálnym absorpčným vlastnostiam v rozsahu SWIR je možné napríklad kontrolovať potraviny, najmä poľnohospodárske produkty, ako aj hladiny náplne v nepriehľadných plastových nádobách. Snímače SWIR ponúkajú výhody aj pri monitorovacích úlohách, pretože objekty záujmu sa dajú ľahko rozpoznať aj v dyme alebo hmle. Senzory SWIR sa používajú aj pri kontrole polovodičov, pretože kremík sa vo svetle SWIR javí ako priehľadný.
Snímače série Sony SWIR (IMX990, IMX991, IMX992 a IMX993) jedinečným spôsobom kombinujú detekciu viditeľného svetla aj vlnových dĺžok SWIR v rozsahu 400 nm až 1700 nm. Zároveň sa vďaka špeciálnej technike lepenia dosahuje menšia rozteč pixelov a menšie veľkosti pixelov, a tým vyššie rozlíšenie.
To značí, že pre tento rozsah vlnových dĺžok možno vyrobiť kamery s vysokým rozlíšením vhodné pre presnejšie kontrolné systémy.
Prehľad senzorov SWIR
|
Zobrazovací senzor |
Sony IMX991 |
Sony IMX990 |
Sony IMX993 |
Sony IMX992 |
|
Typ snímača |
1/4" CMOS s globálnou uzávierkou |
1/2" CMOS s globálnou uzávierkou |
1/1,8" CMOS s globálnou uzávierkou |
1/1,4" CMOS s globálnou uzávierkou |
|
Rozlíšenie |
0,34 MP (656 x 520 pixelov) |
1,34 MP (1296 x 1032 pixelov) |
3,2 MP (2080 x 1544 pixelov) |
5,3 MP (2592 x 2056 pixelov) |
|
Veľkosť pixelov |
5 µm |
5 µm |
3,45 µm |
3,45 µm |
|
Rýchlosť snímkovania ADC 8-bitov |
258 snímok za sekundu |
134 snímok za sekundu |
170 snímok za sekundu |
130 snímok za sekundu |
|
Snímková frekvencia ADC 10-bit |
240 snímok za sekundu |
125 fps |
150 fps |
120 fps |
|
Snímková frekvencia ADC 12-bit |
137 fps |
71 fps |
90 fps |
70 fps |
Nové funkcie
Funkcia HCG (High Conversion Gain) / LCG (Low Conversion Gain):Funkcia prepínania, ktorá zosilňuje signál bezprostredne po premene svetla na elektrický signál, čím znižuje následný šum a umožňuje snímanie s nízkym šumom v podmienkach slabého osvetlenia.
Funkcia DRRS (Dual Read Rolling Shutter):Znižuje šum na približne 1/4 úrovne šumu bežne pozorovaného bez DRRS, umožňuje snímanie obrazu so zníženým šumom.
Ďalšie výhody kamery:
Nízka spotreba energie:Napríklad kamera BVS CA-GX0 GigE so snímačom IMX991 spotrebuje približne len 2,9 W energie.
Možnosti chladenia kamery:Varianty s chladičom, chladiacou trubicou a termoelektrickým chladením (TEC) pre náročné prostredia a aplikácie.
Zaujíma vás, či je kontrola pomocou krátkovlnného infračerveného žiarenia (SWIR) vhodná pre vaše potreby?
Pošlite materiály na bezplatné testovanie v našom laboratóriu SWIR ešte dnes. Naše aplikačné laboratórium SWIR otestuje vaše materiály, aby zistilo, či je zobrazovanie SWIR pre vaše procesy výhodné.Prehľad rôznych druhov kamier a rozhraní pre kamery SWIR a UV
Naša existujúca platforma, kamery GigE umožňujú mimoriadne jednoduché použitie technológie SWIR a UV. Možno využívať výhody kompatibility GigE Vision a GenICam bez zmeny spôsobu integrácie a manipulácie s kamerami.
GigESéria BVS CA-GX0 |
5GigESéria BVS CA-GV |
10GigESéria BVS CA-GT |
25GigESéria BVS CA-GW |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
Rôzna kapacita prenosu dát rozhrania, na výber podľa potreby Individuálne prispôsobenie mechanických a elektrických vlastností, najväčší výber obrazových snímačov až do 31,5 MP, možnosť rôznych digitálnych vstupov a výstupov, kompaktné puzdro s mnohými možnosťami montáže, k dispozícii s priemyselnými konektormi M12 pre rozhranie GigE a I/O, opcia puzdro s krytím IP67. |
Najnižšia spotreba energie vo veľmi kompaktnom puzdre Malé rozmery 29 × 29 mm, najlepšie tepelné vlastnosti vďaka najnižšej spotrebe energie, napájanie a prenos údajov cez jeden kábel pomocou PoE, spätná kompatibilita s rozhraniami 2,5 GigE a 1 GigE, voliteľne s väčším držiakom objektívu pre veľké snímače. |
Vysokorýchlostný prenos s vynikajúcou kvalitou obrazu Presná synchronizácia pomocou protokolu PTP (Precision Time Protocol) v súlade s normou IEEE1588, napájanie a prenos údajov jedným káblom pomocou PoE+, integrované chladenie kamery, držiak objektívu dostupný v prevedení C a M42, pripojenie 10 GigE prostredníctvom štandardného optického vlákna SFP+, viacjadrový optimalizátor akvizície obrazu (MAO), 1245 MB/s bez straty obrazu. |
Najvyšší výkon pre všetky veľkostiach kamery Použitie protokolu RoCE v2 na prenos dát s nízkou latenciou a vysokou priepustnosťou, jednoduchá implementácia so štandardom GigE Vision, nákladovo efektívne pripojenie na dlhé vzdialenosti pomocou štandardnej technológie pripojenia optických vlákien SFP28, malé rozmery 40 x 40 mm, voliteľne s väčším držiakom objektívu pre veľké snímače. |
| Ku kamerám | ČOSKORO v PONUKE | Ku kamerám | ČOSKORO v PONUKE |
USB 3 - séria BVS CA-SF
Vysoký výkon s funkciou plug-and-play
Vysokokvalitné snímače CMOS s rozlíšením až 31,5 MP a kontrastom až 12 bitov na pixel, interné predbežné spracovanie obrazu v reálnom čase, riadenie toku pre sekvencie v reálnom čase, rozšírené rozhranie plug-and-play, hardvérová a softvérová kompatibilita vďaka štandardu USB3 Vision a GenICam, k dispozícii aj ako zabudovateľná kamera na PCB bez puzdra.
Príklady použitia
Spektrum SWIR možno využiť napríklad na kontrolu poľnohospodárskych produktov alebo hladiny náplne v nepriehľadných plastových nádobách. Senzory SWIR ponúkajú výhody aj pri monitorovacích úlohách, pretože objekty záujmu sa dajú ľahko rozpoznať aj v dyme alebo hmle.
V potravinárskom priemysle sa kamery SWIR môžu používať na detekciu cudzích predmetov v potravinách.
Vľavo: viditeľné spektrum | vpravo: SWIR
Keďže kremík sa v spektre SWIR javí ako priehľadný, kamery SWIR sa používajú aj v polovodičovom priemysle na zisťovanie poškodení a výrobných chýb.
Vľavo: viditeľné spektrum | vpravo: SWIR
Máte nejaké otázky, požiadavky alebo návrhy?
Máte nejaké otázky alebo sa chcete dozvedieť viac? Neváhajte nás kontaktovať priamo. Tešíme sa na vaše odpovede.
Downloads
-
Industrial cameras with SWIR and UV sensors
