• <nav id="muuwm"><nav id="muuwm"></nav></nav>
  • <nav id="muuwm"><nav id="muuwm"></nav></nav><nav id="muuwm"><nav id="muuwm"></nav></nav>
    <nav id="muuwm"></nav>
  • 短波红外(SWIR)成像简介

    • 作者:

    • 来源:光虎光电科技(天津)有限公司

    • 访问量:163

    • 发布时间:2022-02-21 08:47:17

    短波红外(SWIR)的范围在900到2500 nm之间,它占据了近红外以上的电磁波谱,完全超出了传统硅基成像传感器的能力范围。尽管如此,SWIR波段在机器视觉中的应用越来越多,因为它提供了独特的检测、分类和质量控制能力,以及环境光应用,如监视和遥感。

    由于硅的量子效率在超过800纳米后会迅速衰减,所以SWIR传感器依赖于其他化学成分,如铟镓砷化物(InGaAs)或碲化汞镉(MCT)。较新的SWIR成像仪也利用了独特的传感器架构,如量子点技术。选择正确的成像方式取决于应用场景。但所有这些技术都极大地扩展了可见光传感器之外的成像能力——不仅通过它们打开的扩展光谱,还通过SWIR光改变熟悉材料表观特征。

    SWIR的波长接近中波红外(MWIR)光谱,而MCT相机在这一点上更有效,这一光谱区域具有捕捉物体自身发射能量的能力。此外,在这个范围内光子的波长相对较长,使得它们不太容易受到由较小直径粒子引起的瑞利散射。在实际操作中,这意味着SWIR成像仪可以透过烟雾看到物体。

    SWIR传感器介绍

    InGaAs传感器是目前主流的相机技术,工作在900至1700nm的SWIR范围内。与其他SWIR成像方式相比,它们具有相对成本效益和成熟的特点,这使得它们成为包括检测、分类和质量控制在内的机器视觉应用中最常用的技术。

    与可见范围内的硅基探测器一样,InGaAs传感器具有较高的探测性能和快速的响应速度,尽管它们的光敏性取决于波长。与针对热成像应用的SWIR相机不同,InGaAs设备还可以放弃昂贵的硅或锗镜头,利用传统的光学玻璃镜头。

    图片

    一般来说,在工业机器视觉中,针对SWIR应用的InGaAs相机不需要冷却。然而,在一些应用中,冷却传感器可以显著减少暗电流,从而提高图像质量和延长曝光时间。

    短波红外(SWIR)的使用

    较短的SWIR波长——大约从900 nm到1700 nm——在可见范围内表现与光子相似。虽然SWIR中目标的光谱含量不同,但生成的图像仍然更清晰,不像MWIR和LWIR光带的低分辨率热成像。这种优势让SWIR与许多工业机器视觉应用的需求更紧密地结合在一起。

    图片

    与MWIR和LWIR相比,SWIR较短的波长使图像具有更高的分辨率和更强的对比度,这两者都是检查和分类的重要标准。

    此外,虽然SWIR的相机与可见光相机具有相似的光捕获技术,但捕获的图像看起来与用硅传感器捕获的图像非常不同——即使是成像同一个物体。

    一般来说,光和物质的任何相互作用都涉及到某种能量的交换。如果电磁能量被转移到组成物体的分子上,物体的表面就会吸收这种能量。否则,能量将被反射。由于每个离散的波长都有其独特的能量定义,在一个波长下看起来相似的材料在另一个波长会看起来完全不同。

    SWIR的优势及应用

    正如前面提到的,SWIR的波长较长,这使得它们与原子结构的相互作用非常不同,这为机器视觉应用提供了一些新的和独特的成像可能性。平常普通的物体在SWIR光谱中看起来会非常不同,这一现象已经实现了许多场景的应用。

    虽然硅分子的带隙导致材料吸收可见光和近红外波长,例如,硅可以传输低能量的SWIR波长,使半导体晶圆在这个光谱范围内透明。这为原材料检测应用提供了独特的选择,如硅片表面和内部的成像缺陷。这种SWIR光的质量也有利于晶圆键合应用,允许通过两个晶圆的背面看到对齐的基准标记,提高了精度。

    图片

    SWIR最有前途的机器视觉应用之一是产品的检测和分类。水在1450 nm和1900 nm波长处都具有很强的吸水性,这使得在这些波长照射的物体的图像中,水看起来几乎是黑色的。因此,使用适当的过滤器或光源可以帮助使受损的水果、灌溉良好的作物或散装谷物中的水分含量非常明显。

    图片

    湿度检测的价值并不局限于生产和作物。SWIR成像可以帮助确认染色的纺织品或刨花板是否足够干燥,以便进一步处理。它还可以检查密封完整性和包装的质量,特别是如果高湿度的货物包含在内。

    塑料由各种不同的聚合物化学组成。虽然它们在可见范围内看起来都很像,但不同的塑料在SWIR光照射下可以很容易地区分开来。这有助于回收设施利用SWIR相机从1100nm到2200nm识别不同的聚合物并通过分选输送机。

    图片

    【来源:Smart Vision Light


    光虎视觉专业生产由德国设计的工业镜头。
    以高精度双远心镜头为核心,涵盖高性能FA定焦镜头、变倍镜头等产品。
    可实现为客户定制化研发生产。光虎视觉还代理欧美日机器视觉全系列产品。
    如面阵与线扫工业相机、智能相机、3D相机、红外与紫外相机、光源、图像采集卡、机器视觉软件及其他周边产品。
    http://www.sebdrawing.com/


    彩票网站注册