短波紅外增強(qiáng)機(jī)器視覺(jué)

機(jī)器視覺(jué)專業(yè)的收益與短波紅外的新工具。

短波紅外（SWIR）機(jī)器視覺(jué)成像是一個(gè)關(guān)鍵的工具，在制造業(yè)和工業(yè)過(guò)程測(cè)量、監(jiān)視、控制或管理的可靠和質(zhì)量符合不到標(biāo)準(zhǔn)范圍機(jī)器視覺(jué)相機(jī)響應(yīng)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(jìn)核心機(jī)器視覺(jué)概念“我可以控制，我可以可靠地測(cè)量”和援助數(shù)字通過(guò)/失敗在一個(gè)給定的檢查過(guò)程決策。短波紅外相機(jī)的美在于數(shù)據(jù)的感覺(jué)在觀察到的圖像以及在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流標(biāo)準(zhǔn)的黑色和白色的信號(hào)，熟悉的，因?yàn)榈讓拥墓韬蜕榛夈煟?/span>InGaAs）傳感器是光電效應(yīng)檢測(cè)器，快速結(jié)果是正常的。

短波紅外相機(jī)在二維成像相機(jī)和一維線掃描相機(jī)可。就像在可見(jiàn)光一樣，二維圖像的格式為一個(gè)易于解釋的圖像進(jìn)行離散檢查，而行掃描有一個(gè)框架大小無(wú)限的運(yùn)動(dòng)方向，非常適合于移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)瀑布圖像。室溫短波二維相機(jī)工作在標(biāo)準(zhǔn)的視頻速率通常是30到60幀每秒（fps）以及數(shù)字的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中快。對(duì)于關(guān)鍵的，高速機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用，考慮一個(gè)連續(xù)的幀速率的相機(jī)，超過(guò)每秒90000行，在一個(gè)完整的1024像素分辨率在12位。    

 

紅外顏色

短波是一種獨(dú)特的波長(zhǎng)的顏色光：物理方式的光在可見(jiàn)光看到同樣適用于近紅外和短波紅外的方法。光從一個(gè)源輻射，它吸收，反射或與場(chǎng)景交互，并檢測(cè)到由一個(gè)電荷產(chǎn)生相機(jī)。因此，短波紅外圖像看起來(lái)很像一個(gè)黑色和白色硅相機(jī)的圖像，具有一些獨(dú)特的信息添加。由于顏色是人眼的功能，沒(méi)有真正的“顏色”超出了可見(jiàn)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(zhǎng)波紅外（LWIR）熱應(yīng)用，樣品的溫度信號(hào)的主要來(lái)源，但短波可以杠桿當(dāng)物體有足夠的溫度比沸水。中間中波紅外（MWIR）樂(lè)隊(duì)融合了短波和長(zhǎng)波紅外的一些性質(zhì)，但中波紅外探測(cè)器材料需要低溫冷卻，使非常昂貴，消耗饑餓，獨(dú)特的透鏡，集中維護(hù)，和其他不適當(dāng)?shù)臋C(jī)器視覺(jué)相機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)1700納米（nm）或0.9到1.7微米（?m）。InGaAs增強(qiáng)版本可以延長(zhǎng)藍(lán)截止到400 nm（紫色）：這種相機(jī)覆蓋硅相機(jī)的全方位加添加范圍超過(guò)1000 nm，普通硅相機(jī)變得無(wú)效，如果不是徹頭徹尾的無(wú)用。通常情況下，這樣的擴(kuò)展的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的應(yīng)用是罕見(jiàn)的，往往是不可取的，需要過(guò)濾器，以消除額外的區(qū)域。此外，線掃描相機(jī)可以推動(dòng)靈敏度的紅端2.2?米以外，使用改變探測(cè)器晶體矩陣不適宜地區(qū)相機(jī)，導(dǎo)致噪聲限制相機(jī)的青睞更明亮，更紅的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的玻璃光學(xué)和照明光源

一種紅外成像機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)點(diǎn)是，光學(xué)玻璃和窗戶都青睞的材料。放置一個(gè)短波紅外相機(jī)到不友好的制造環(huán)境是很容易實(shí)現(xiàn)的商業(yè)相機(jī)外殼，不需要特殊的昂貴的窗口材料具有獨(dú)特的護(hù)理或有毒的屬性。雖然COTS鏡頭可以工作，短波近紅外光學(xué)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?jiàn)和藍(lán)色而不是紅色和傳輸?shù)淖罴呀裹c(diǎn)。特別是短波紅外光學(xué)的可用性已經(jīng)在過(guò)去幾年顯著增加。

照明是機(jī)器視覺(jué)成功的關(guān)鍵。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是基于短波燈絲燈泡會(huì)產(chǎn)生比可見(jiàn)光更短波的光。因此，無(wú)論是較小的，較低的功率燈泡可以使用，或一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的燈泡可以運(yùn)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(lái)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(jiàn)光攝像機(jī)通常不測(cè)量溫度，熾熱的電爐的元素是可見(jiàn)的溫度測(cè)量的一個(gè)例子。SWIR同樣用于測(cè)量溫度時(shí)，長(zhǎng)波紅外相機(jī)是不恰當(dāng)?shù)?。熱玻璃瓶檢測(cè)是一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)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(jī)的透明，同時(shí)熱材料發(fā)出柔和的光亮讓機(jī)器視覺(jué)的程序來(lái)評(píng)估瓶的關(guān)鍵缺陷如壁厚、楔形底和其他技術(shù)玻璃形成諸如鳥(niǎo)擺動(dòng)，狀，穗狀花序，薄點(diǎn)和夾雜物。通過(guò)監(jiān)測(cè)在熱端，產(chǎn)品質(zhì)量可以得到解決，任何過(guò)程中的錯(cuò)誤迅速糾正在預(yù)防模式，而不是拒絕質(zhì)量差，在冷端作為一個(gè)昂貴的校正模式。與其他生產(chǎn)方式的競(jìng)爭(zhēng)，玻璃與塑料或金屬成為生存和SWIR機(jī)器視覺(jué)關(guān)鍵成本控制是一項(xiàng)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(shí)，倒是優(yōu)質(zhì)的鋼或受渣污染的鋼。而熱成像攝像機(jī)已經(jīng)在這個(gè)技術(shù)的一些能力，短波是在輻射相關(guān)的鋼和渣之間的變化特別敏感。這種結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，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(duì)長(zhǎng)波紅外相機(jī)需要外來(lái)的窗戶。作為相機(jī)的款式可以在高溫下工作，沒(méi)有相機(jī)功能的移動(dòng)部件，優(yōu)勢(shì)在短波紅外相機(jī)在預(yù)期使用壽命。

檢測(cè)填充水平和水分含量

在室溫下，不同波長(zhǎng)的圖像會(huì)發(fā)生意想不到的顏色變化。例如，一瓶干凈，在可見(jiàn)清澈的水成為短波紅外黑漆黑的解決方案，由于在這個(gè)范圍內(nèi)幾個(gè)強(qiáng)吸水性。利用濾波器以強(qiáng)吸收（S）在一個(gè)非常敏感的安排能夠?qū)Ρ人穆窂介L(zhǎng)度為100微米（十分之一毫米短結(jié)果的）。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用，從篩選的短波紅外相機(jī)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?yàn)槭澄镆埠矢撸粋€(gè)公司考察法國(guó)油炸土豆條為理想的水分含量以確保完美品質(zhì)的魚(yú)苗，避免燒傷或感傷的碎片。

 

高科技：硅和太陽(yáng)能

在短波紅外波段的另一個(gè)令人驚訝的顏色發(fā)生變化，硅。一種用于半導(dǎo)體芯片的硅晶片可能是下一個(gè)手機(jī)，記憶芯片或植入心臟起搏器成為超過(guò)1100納米的透明狀玻璃。正是這種“清晰”的屬性，有助于硅相機(jī)無(wú)法看到到短波紅外光譜區(qū)。短波紅外InGaAs相機(jī)可以安裝到顯微鏡系統(tǒng)和用于驗(yàn)證晶片對(duì)準(zhǔn)雙面面具，多晶片堆疊，甚至MEMS器件的三維結(jié)構(gòu)建立在硅層厚度。一個(gè)應(yīng)用程序來(lái)快速驗(yàn)證一個(gè)薄的器件厚度只是衡量設(shè)備到舞臺(tái)的Z軸平移表面之間的距離為重點(diǎn)到設(shè)備層。將轉(zhuǎn)換為在一個(gè)快速，方便的光學(xué)密度的結(jié)果，精度優(yōu)于2?M.但非接觸測(cè)量系統(tǒng)，薄晶只有一個(gè)應(yīng)用程序。鑄態(tài)非晶硅太陽(yáng)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(huì)損壞金剛石繩鋸機(jī)。短波紅外成像通過(guò)這一大塊（無(wú)危險(xiǎn)的X射線）告訴操作者在片塊為個(gè)人200?米厚的空白。

短波紅外相機(jī)提供許多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的陣列的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用。由于沒(méi)有移動(dòng)部件，如風(fēng)扇和百葉窗，他們很容易使用和整合。他們以類似的方式運(yùn)作，常用的，更熟悉的硅相機(jī)。為減少需求的大小、重量和功率增加的像素?cái)?shù)和速度的增加，短波紅外相機(jī)將繼續(xù)加強(qiáng)應(yīng)用如生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、OCT和其他機(jī)器視覺(jué)任務(wù)，將受益于成像超出可見(jiàn)光波長(zhǎng)。