کاربردها، اصول و کاربردهای صنعتی سیستم های تصویربرداری SWIR

تصویربرداری کوتاه موج مادون قرمز (SWIR) به طور گسترده ای از فناوری های کلیدی در بینایی صنعتی مدرن، بازرسی نیمه هادی ها و سیستم های الکترونیک نوری پیشرفته استفاده می شود. کارکرد در محدوده طول موج تقریبی0.9 میکرومتر تا 1.7 میکرومتردوربین‌های SWIR نور مادون قرمز منعکس شده را که برای چشم انسان نامرئی است، می‌گیرند و ویژگی‌های تصویربرداری متمایز را ممکن می‌سازند که دوربین‌های نور مرئی معمولی و حتی سیستم‌های تصویربرداری حرارتی نمی‌توانند به آن دست یابند.

برخلاف تصویربرداری حرارتی که گرمای ساطع شده را تشخیص می دهد،سیستم های تصویربرداری SWIR بر اساس نور مادون قرمز منعکس شده کار می کنند، آنها را برای بازرسی دقیق، تمایز مواد و کاربردهای صنعتی با وضوح بالا بسیار مناسب می کند.

بنابراین، SWIR واقعاً چه چیزی را می‌تواند ببیند، و چرا در بینایی ماشین و سیستم‌های بازرسی صنعتی ضروری است؟

1. SWIR و شفافیت سیلیکونی:تکنولوژی تشخیص جریان اصلیبرای بازرسی نیمه هادی

یکی از مزیت های اصلی تصویربرداری SWIR، قابلیت دید از طریق آن استمواد مبتنی بر سیلیکون-. در حالی که سیلیکون در نور مرئی مات است، در محدوده طول موج SWIR تا حدی شفاف می شود.

این ویژگی منحصر به فرد سیستم های تصویربرداری SWIR را در موارد زیر ضروری می کند:

• بازرسی ویفر نیمه هادی
• تشخیص نقص داخلی تراشه
• تجزیه و تحلیل ریزساختار در تولید الکترونیک

در تولید نیمه هادی، حتی عیوب میکروسکوپی می تواند منجر به خرابی محصول شود. دوربین های SWIR به سازندگان اجازه می دهد تا ساختارهای داخلی ویفرها را بدون آسیب رساندن به آنها بازرسی کنندبازرسی غیرمخرب-با دقت بالا.

به همین دلیل، تصویربرداری SWIR به یک فناوری تشخیص اصلی تبدیل شده استسیستم های بازرسی ویفر نیمه هادی و پلت فرم های ماشین بینایی صنعتی.

2. بازرسی پلاستیک و پلیمر در خطوط تولید صنعتی

بسیاری از پلاستیک ها و مواد پلیمری که در زیر نور مرئی کاملاً مات به نظر می رسند، در تصویربرداری SWIR نیمه شفاف می شوند.

این دوربین‌های SWIR را قادر می‌سازد تا موارد زیر را بررسی کنند:

• بسته بندی پلاستیکی مهر و موم شده
• یکپارچگی اجزای پلیمری
• ساختار داخلی قطعات پلاستیکی صنعتی

در خطوط تولید خودکار، سیستم‌های بینایی ماشین مبتنی بر{0}SWIR می‌توانند:

• اجسام خارجی داخل بسته بندی مهر و موم شده
• سطوح پر کردن نادرست
• عیوب ساختاری در قطعات قالب گیری شده

این باعث می شود SWIR راه حل تشخیص موثر برایدوربین های بازرسی صنعتی و سیستم های کنترل کیفیتدر صنایع غذایی، دارویی و تولیدی.

3. تشخیص رطوبت و تجزیه و تحلیل ترکیب مواد

تصویربرداری SWIR بسیار حساس استویژگی های جذب آب. آب به شدت طول موج های خاصی را در طیف SWIR جذب می کند و تفاوت های کنتراست قوی بین مناطق خشک و مرطوب ایجاد می کند.

این ویژگی به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

• تجزیه و تحلیل محصولات کشاورزی
• کنترل کیفیت فرآوری مواد غذایی
• نظارت بر خشک شدن چوب
• بازرسی پودر دارویی

به عنوان مثال، سیستم های تصویربرداری SWIR می توانند به وضوح توزیع رطوبت را در موادی که در زیر نور مرئی یکنواخت به نظر می رسند، تشخیص دهند. این قابلیت در آن حیاتی استسیستم های کنترل فرآیند صنعتی و بازرسی کیفیت مواد.

4. تصویربرداری از طریق دود، مه، و انسدادهای محیطی

علاوه بر بازرسی مواد، تصویربرداری SWIR عملکرد تصویربرداری پایداری را در محیط‌های دید ضعیف ارائه می‌کند، مانند:

• دود
• مه
• گرد و غبار
• مه

در مقایسه با دوربین‌های نور مرئی، سیستم‌های SWIR به میزان قابل‌توجهی پراکندگی را کاهش می‌دهند و امکان تصویربرداری واضح‌تر در فواصل طولانی را فراهم می‌کنند.

این باعث می شود که دوربین های SWIR به طور گسترده در موارد زیر استفاده شوند:

• سیستم های مراقبت مرزی
• پایش پدافند ساحلی
• محیط های ایمنی صنعتی
• عملیات جستجو و نجات

در این برنامه ها، تصویربرداری SWIR اغلب در یکپارچه شده استسیستم‌های تصویربرداری الکترونیک نوری برای نظارت بر برد بلند- و تشخیص امنیتی.

5. مواد نازک و اثرات شفافیت انتخابی

تصویربرداری SWIR همچنین می‌تواند تا حدی به برخی مواد نازک یا نیمه شفاف نفوذ کند، از جمله:

• فیلم های پلاستیکی نازک
• برخی از منسوجات
• پوشش های نوری خاص

با این حال، این قابلیت به شدت به ترکیب و ضخامت مواد بستگی دارد. SWIR یک فناوری جهانی "see-از طریق" نیست، بلکه یک فناوری استروش تصویربرداری حساس به مواد-.

به عنوان مثال، شیشه استاندارد به طور کلی در SWIR مات است، در حالی که موادی مانند کوارتز یا یاقوت کبود انتقال بالاتری را در این محدوده طول موج ارائه می دهند.

6. SWIR در مقابل تصویربرداری حرارتی: تفاوت فنی کلیدی

تشخیص تصویربرداری SWIR از سیستم های تصویربرداری حرارتی مهم است:

دوربین های SWIR گرما را تشخیص نمی دهند. در عوض، آنها سیگنال های مادون قرمز منعکس شده را تجزیه و تحلیل می کنند و آنها را برای موارد زیر ایده آل می کنند:

• سیستم های بینایی ماشین
• بازرسی نیمه هادی
• اندازه گیری نوری صنعتی

این تمایز هنگام انتخاب راه حل های تصویربرداری برای کاربردهای صنعتی یا دفاعی بسیار مهم است.

7. کاربردهای صنعتی سیستم های تصویربرداری SWIR

سیستم‌های تصویربرداری مدرن SWIR به طور گسترده در صنایع{0}تکنولوژی پیشرفته، از جمله:

ماشین بینایی و اتوماسیون صنعتی

• تشخیص عیب
• تایید مونتاژ
• بازرسی تولید سریع-

صنعت نیمه هادی

• بازرسی ویفر
• تجزیه و تحلیل تراز تراشه
• تشخیص عیب ریزساختاری

سیستم های اپتوالکترونیک

• پروفیل پرتو لیزر
• سیستم های تراز نوری
• اندازه گیری دقیق

امنیت و دفاع

• سیستم های مراقبت مرزی
• سکوهای نظارت بر ساحل
• تشخیص هدف با برد بلند-
• همانطور که اتوماسیون و ساخت دقیق همچنان در حال رشد هستند، تصویربرداری SWIR در حال تبدیل شدن به یک فناوری سنجش اصلی دربینایی ماشین پیشرفته و سیستم های الکترونیک نوری.

8. راه حل های یکپارچه تصویربرداری SWIR

سیستم های تصویربرداری مدرن SWIR دیگر دوربین های مستقل نیستند. آنها به طور فزاینده ای ادغام می شوند:

• ماژول های محاسباتی بینایی هوش مصنوعی تعبیه شده
• سیستم های تصویربرداری اپتوالکترونیک
• سکوهای بازرسی صنعتی

به عنوان مثال، ماژول های دوربین پیشرفته SWIR با آشکارسازهای InGaAs (محدوده 0.9-1.7 میکرومتر) ارائه می دهند:

• تصویربرداری با حساسیت بالا
• عملکرد کم صدا
• طراحی مدولار جمع و جور
• رابط‌های خروجی صنعتی{0} زمان واقعی (CameraLink / GigE / SDI)

این ویژگی ها سیستم های SWIR را قادر می سازد تا در آن مستقر شوندبازرسی صنعتی و محیط‌های تولید هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی-.

نتیجه گیری

بنابراین، SWIR چه چیزی را می تواند ببیند؟

تصویربرداری SWIR یک فناوری{0}منظور عمومی «دیدن-از طریق» نیست، بلکه یک روش تصویربرداری بسیار تخصصی است که ویژگی‌های پنهان مواد و ساختارهای داخلی را در سیلیکون، پلاستیک و مواد حساس به رطوبت{2}} آشکار می‌کند. همچنین دارای مزایای تصویربرداری خاصی در زیر مه / دود در محیط های چالش برانگیز مانند مه، دود و گرد و غبار است.

ارزش واقعی آن در توانمندسازی نهفته استسطح هوش-به جای تصویربرداری سطح-به طور گسترده ای در فرآیند تولید در ساخت نیمه هادی ها، سیستم های بینایی ماشین و فن آوری های بازرسی نوری استفاده می شود.

از آنجایی که صنایع همچنان به تقاضای دقت بالاتری می‌پردازند، سیستم‌های تصویربرداری SWIR نقش فزاینده‌ای در نسل بعدی اتوماسیون صنعتی، بازرسی نیمه‌هادی‌ها و کاربردهای الکترونیک نوری هوشمند خواهند داشت.