短波紅外增強機器視覺

機器視覺專業(yè)的收益與短波紅外的新工具。

短波紅外（SWIR）機器視覺成像是一個關鍵的工具，在制造業(yè)和工業(yè)過程測量、監(jiān)視、控制或管理的可靠和質(zhì)量符合不到標準范圍機器視覺相機響應以及商品生產(chǎn)。短波紅外成像增加了更多的解決方案工具促進核心機器視覺概念“我可以控制，我可以可靠地測量”和援助數(shù)字通過/失敗在一個給定的檢查過程決策。短波紅外相機的美在于數(shù)據(jù)的感覺在觀察到的圖像以及在數(shù)字數(shù)據(jù)流標準的黑色和白色的信號，熟悉的，因為底層的硅和砷化鎵銦（InGaAs）傳感器是光電效應檢測器，快速結果是正常的。

短波紅外相機在二維成像相機和一維線掃描相機可。就像在可見光一樣，二維圖像的格式為一個易于解釋的圖像進行離散檢查，而行掃描有一個框架大小無限的運動方向，非常適合于移動的網(wǎng)絡瀑布圖像。室溫短波二維相機工作在標準的視頻速率通常是30到60幀每秒（fps）以及數(shù)字的機器視覺應用中快。對于關鍵的，高速機器視覺應用，考慮一個連續(xù)的幀速率的相機，超過每秒90000行，在一個完整的1024像素分辨率在12位。    

 

紅外顏色

短波是一種獨特的波長的顏色光：物理方式的光在可見光看到同樣適用于近紅外和短波紅外的方法。光從一個源輻射，它吸收，反射或與場景交互，并檢測到由一個電荷產(chǎn)生相機。因此，短波紅外圖像看起來很像一個黑色和白色硅相機的圖像，具有一些獨特的信息添加。由于顏色是人眼的功能，沒有真正的“顏色”超出了可見的范圍，和黑色和白色，甚至偽彩色顯示器可以使用。短波與長波紅外（LWIR）熱應用，樣品的溫度信號的主要來源，但短波可以杠桿當物體有足夠的溫度比沸水。中間中波紅外（MWIR）樂隊融合了短波和長波紅外的一些性質(zhì)，但中波紅外探測器材料需要低溫冷卻，使非常昂貴，消耗饑餓，獨特的透鏡，集中維護，和其他不適當?shù)臋C器視覺相機。

標準紅外攝像頭是使用砷化銦鎵（InGaAs）制成的焦平面和看到~ 940波長1700納米（nm）或0.9到1.7微米（?m）。InGaAs增強版本可以延長藍截止到400 nm（紫色）：這種相機覆蓋硅相機的全方位加添加范圍超過1000 nm，普通硅相機變得無效，如果不是徹頭徹尾的無用。通常情況下，這樣的擴展的波長范圍內(nèi)的應用是罕見的，往往是不可取的，需要過濾器，以消除額外的區(qū)域。此外，線掃描相機可以推動靈敏度的紅端2.2?米以外，使用改變探測器晶體矩陣不適宜地區(qū)相機，導致噪聲限制相機的青睞更明亮，更紅的應用。

傳統(tǒng)的玻璃光學和照明光源

一種紅外成像機器視覺的優(yōu)點是，光學玻璃和窗戶都青睞的材料。放置一個短波紅外相機到不友好的制造環(huán)境是很容易實現(xiàn)的商業(yè)相機外殼，不需要特殊的昂貴的窗口材料具有獨特的護理或有毒的屬性。雖然COTS鏡頭可以工作，短波近紅外光學甚至保證最大的性能，由于膠輥的鏡頭往往是專為在附近經(jīng)?？梢姾退{色而不是紅色和傳輸?shù)淖罴呀裹c。特別是短波紅外光學的可用性已經(jīng)在過去幾年顯著增加。

照明是機器視覺成功的關鍵。另一個優(yōu)勢是基于短波燈絲燈泡會產(chǎn)生比可見光更短波的光。因此，無論是較小的，較低的功率燈泡可以使用，或一個標準的燈泡可以運行在低得多的功率，大大提高壽命。LED照明是正確的“顏色”也變得越來越普遍，注意的白光LED具有最小的短波內(nèi)容可用于輔助照明，如果需要。

 

熱處理

而短波紅外和可見光攝像機通常不測量溫度，熾熱的電爐的元素是可見的溫度測量的一個例子。SWIR同樣用于測量溫度時，長波紅外相機是不恰當?shù)?。熱玻璃瓶檢測是一個應用程序同時使用掃描和二維數(shù)組。在這種情況下，熱玻璃，正確的模具或爐，可以檢查的缺陷。玻璃基質(zhì)是短波紅外攝像機的透明，同時熱材料發(fā)出柔和的光亮讓機器視覺的程序來評估瓶的關鍵缺陷如壁厚、楔形底和其他技術玻璃形成諸如鳥擺動，狀，穗狀花序，薄點和夾雜物。通過監(jiān)測在熱端，產(chǎn)品質(zhì)量可以得到解決，任何過程中的錯誤迅速糾正在預防模式，而不是拒絕質(zhì)量差，在冷端作為一個昂貴的校正模式。與其他生產(chǎn)方式的競爭，玻璃與塑料或金屬成為生存和SWIR機器視覺關鍵成本控制是一項明智的投資。

SWIR已被證明有利于熔融金屬處理行業(yè)。由于幾噸鋼水的鋼包將有殘留的不必要的渣量，這是有利的，知道時，倒是優(yōu)質(zhì)的鋼或受渣污染的鋼。而熱成像攝像機已經(jīng)在這個技術的一些能力，短波是在輻射相關的鋼和渣之間的變化特別敏感。這種結合的優(yōu)勢，容易維修窗戶，防止在鋼鐵廠環(huán)境飛濺：玻璃窗罩是迄今為止更便宜和更容易獲得，處理和處置或更換較貴，對長波紅外相機需要外來的窗戶。作為相機的款式可以在高溫下工作，沒有相機功能的移動部件，優(yōu)勢在短波紅外相機在預期使用壽命。

檢測填充水平和水分含量

在室溫下，不同波長的圖像會發(fā)生意想不到的顏色變化。例如，一瓶干凈，在可見清澈的水成為短波紅外黑漆黑的解決方案，由于在這個范圍內(nèi)幾個強吸水性。利用濾波器以強吸收（S）在一個非常敏感的安排能夠?qū)Ρ人穆窂介L度為100微米（十分之一毫米短結果的）。機器視覺應用，從篩選的短波紅外相機的好處包括：控制醫(yī)療注射器泡沫填充的水平和/或存在質(zhì)量、管材和現(xiàn)代一次性微噴頭。在宏觀尺度上，厚厚的填充水平，高彩色塑料洗滌劑瓶在SWIR易事。因為食物也含水率高，一個公司考察法國油炸土豆條為理想的水分含量以確保完美品質(zhì)的魚苗，避免燒傷或感傷的碎片。

 

高科技：硅和太陽能

在短波紅外波段的另一個令人驚訝的顏色發(fā)生變化，硅。一種用于半導體芯片的硅晶片可能是下一個手機，記憶芯片或植入心臟起搏器成為超過1100納米的透明狀玻璃。正是這種“清晰”的屬性，有助于硅相機無法看到到短波紅外光譜區(qū)。短波紅外InGaAs相機可以安裝到顯微鏡系統(tǒng)和用于驗證晶片對準雙面面具，多晶片堆疊，甚至MEMS器件的三維結構建立在硅層厚度。一個應用程序來快速驗證一個薄的器件厚度只是衡量設備到舞臺的Z軸平移表面之間的距離為重點到設備層。將轉(zhuǎn)換為在一個快速，方便的光學密度的結果，精度優(yōu)于2?M.但非接觸測量系統(tǒng)，薄晶只有一個應用程序。鑄態(tài)非晶硅太陽能電池用的是一塊6 x 6 x 10英寸的“毛坯”可能含有夾雜物，會損壞金剛石繩鋸機。短波紅外成像通過這一大塊（無危險的X射線）告訴操作者在片塊為個人200?米厚的空白。

短波紅外相機提供許多優(yōu)點，越來越多的陣列的機器視覺應用。由于沒有移動部件，如風扇和百葉窗，他們很容易使用和整合。他們以類似的方式運作，常用的，更熟悉的硅相機。為減少需求的大小、重量和功率增加的像素數(shù)和速度的增加，短波紅外相機將繼續(xù)加強應用如生物醫(yī)學檢測、OCT和其他機器視覺任務，將受益于成像超出可見光波長。