Loading...

Камеры для ИК диапазона

Инфракрасные камеры используются в самых разных системах для обеспечения безопасности, видеонаблюдения, здравоохранении и производстве. Их способность обнаруживать излучаемый тепловым излучением инфракрасный свет (тепло) делает их хорошим инструментом для ночного видения, обнаружения повышения температуры и многое другое, и это лишь некоторые из растущего списка применений этой универсальной технологии.
 
Видимый спектр позволяет анализировать поверхностные слои компонента или элемента. Инфракрасное излучение - следующий за видимым спектром спектр излучения в длинах волн от 650 до 12 000 нм, его лучи проникают глубже в объект, предоставляя информацию о его внутренней структуре.
 
Подразделяется на четыре диапазона:
NIR (near infrared) - ближний ИК
SWIR (short-wave infrared) - коротковолновый ИК
MWIR (mid-wave infrared) - средний ИК
LWIR (long-wave infrared) - длинноволновой или дальний ИК
 
В ИК диапазоне мы можем видеть мир в совершенно иных оттенках. У каждого диапазона есть свое применение и свой тип камер для съемки в нем. 
Длина волны
У волн есть еще одно полезное свойство - чем длиннее волна - тем глубже она проникает. Это позволяет выбрать то, что будет исследоваться, поверхность или внутренняя часть.
 
Пример: снимок печатной платы с нанесенным покрытием под
a) ультрафиолетом (400 нм)
b) в видимом диапазоне
c) в NIR диапазоне с подсветкой в 850 нм. 
 
 
Длинные волны NIR прошли под слой лака и отразились уже медными печатными дорожками платы - мы можем проверить их целостность. А в УФ мы можем проверить качество нанесения защитного покрытия.

Визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR)

В диапазоне NIR (от 650 до 1100 нм) работает "ночное виденье" у большинства камер, позволяя видеть объекты в ИК, без подсветки их видимым светом. На производстве также широко применяют ИК диапазон благодаря особому функционалу и отсутствию видимого света.
 
Для съемки в NIR диапазоне достаточно использования камер с NIR сенсорами (улучшенные кремневые сенсоры). Такие камеры, как Dalsa Genie Nano-M1280-NIR в паре с ИК просветленным объективом и фильтром позволят вам увидеть изображение в ближнем ИК (от 650 до 1000 нм). 
 

 


NIR диапазон

В диапазоне ближнего ИК на камере видно отражение инфракрасного цвета от поверхности. Нанесенная светлая цветная краска уже не влияет на получаемое изображение — таким образом красные, синие и зеленые предметы будут «белыми» на изображении, а поглощающие ИК цвета (черный и темные оттенки) - остаются черными на снимке.
 
В ближнем ИК (NIR) можно качественно заснять следующее объекты: 
  • дорожную инфраструктуру для автопилота (автоведение поезда, автомобиля и т.д.) без видимых вспышек для человека
  • контроль объектов на конвейере (подсчет птенцов без пугающих вспышек света, работа системы вблизи людей)
  • инспекция нагретых материалов (литейные ковши, трубопрокат, контроль на прогар, нагревательные элементы)
  • инспекция не прозрачных жидкостей (многие из темных и цветных жидкостей становятся прозрачными в ИК, что позволяет своевременно обнаруживать посторонние предметы и включения)
  • контроль печати маркировки, срока годности и штрих-кода
  • лазерная триангуляция. Многие системы лазерной 3D инспекции используют ИК лазеры большой мощности в паре с камерой, оснащенной ИК-пропускающим фильтром.
  • контроль за здоровьем растений (здоровые листья значительно лучше отражают NIR диапазон)
В сельском хозяйстве для анализа продуктов питания и сельскохозяйственных культур используется технология визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне. Отражение света от зелени зависит от их "здоровья" - у здоровой листвы отражение света в NIR диапазоне значительно больше, нежели у подверженных болезни листьев. Таким образом на снимке больные листья будут темнее, тогда как в визуальном спектре это не столь заметно. 
 

 

 
NIR камеры обнаруживают влагу, жир, крахмал и белок в сельскохозяйственных культурах, что позволяет фермерам быстро вносить улучшения, улучшая качество и количество продукции, повышая доход и прибыльность.

SWIR диапазон

Коротковолновый ИК диапазон (SWIR) - позволяет увидеть куда больше, чем в NIR. Его главной особенностью стало способность видеть сквозь туман и дым. Однако и в промышленности, и в науке SWIR диапазон позволяет увидеть объекты иначе.
 
Кремниевые сенсоры не подходят для SWIR, в данных камерах используются InGaAs сенсоры. Подробнее о SWIR камерах в статье www.cameraiq.ru/faq/chto-takoe-SWIR-kamera-i-kak-proverit-ei-frukty
 
Что видно в SWIR? 
  • с помощью SWIR реализуют фотосепарацию на гниль для овощей и фруктов. Волны SWIR диапазона проникают через кожуру и отражаются непосредственно мякотью, в месте гнили на снимке камеры будет отлично видно скопление жидкости в виде потемнения.
  • контролируют обледенение
  • способны видеть сквозь туман и дым, тонировку и жидкости. SWIR часто применяют для навигации в порту, при спасательных работах.
  • контроль нагретых объектов (термоскопия от 200 градусов)
  • ночное виденье без подсветки за счет излучения звезд (при ясном небе)
  • проверка подлинности картин (в SWIR диапазоне масляная краска становится прозрачной, таким образом на снимке видны карандашные штрихи художника)
  • проверка солнечных панелей
 
Снимок сквозь туман в SWIR диапазоне: 
 
 
В то же время в видимом спектре: 
 

MWIR диапазон

MWIR (Midwavelength infrared) - средневолновый диапазон охватывает излучение с длинами волн от 3 мкм до 5 мкм. Данный диапазон используется в тепловизорах. Оптимальной детектируемой температурой для данного диапазона является несколько сотен градусов, но регистрация объектов возможна от 0°C. MWIR идеально подходит для наблюдения на большом расстоянии. MWIR обеспечивает детальное изображение днем ​​и ночью даже в сложных условиях, таких как влажность, туман, дымка, дождь или дым.
 
Наиболее подходящими применениями для инфракрасных камер MWIR диапазона являются:
  • баллистика
  • химическая идентификация
  • обнаружение, идентификация и распознавание техники по тепловому излучению самого объекта или следу от него
  • анализ горения (в т.ч. инфракрасная спектроскопия)
  • 3Д печать и др.
 

Съемка процесса 3D печати металлом в MWIR диапазоне на DMLS принтере.


LWIR диапазон

LWIR (Long-wavelength infrared) и VLWIR (Very Long wavelength infrared)
LWIR и VLWIR находятся в спектральном диапазоне от 8 мкм до 15 мкм, сенсоры с чувствительностью в LWIR и VLWIR детектируют излучение исходящее от тел с температурой близкой к нулю градусов Цельсия, а наиболее чувствительные камеры способны регистрировать излучение от объектов с температурой до -40С.
 
Инфракрасные камеры LWIR спектрального диапазона применяются в:
  • экспериментальной механике
  • неразрушающем контроле
  • минеральной идентификации и др. 
В LWIR диапазоне можно наблюдать излучения от нагретых окружающих вещей. В данном диапазоне работают охлаждаемые тепловизоры
 
С помощью LWIR камер можно зафиксировать даже небольшой нагрев материалов, например при забивании гвоздя: 
 

 

Одно из новейших применений LWIR - определение повышенной температуры у человека (лихорадки). В качестве альтернативы классическим  термометрам LWIR камера проверяет людей на повышенную температуру бесконтактно и с безопасного расстояния. Инфракрасные камеры не требуют физического контакта, снижают риск ошибок медперсонала и обеспечивают почти мгновенное считывание. Такая камера недостаточно точна, по сравнению с ртутным градусником, тем не менее, она может быстро идентифицировать людей с повышенной температурой кожи. 
 
Для такого применения в поле зрения камеры должен размещаться излучатель черного тела, откалиброванный при известной температуре, он обеспечивает эталон температуры для большей точности. У смарт-камер IRS Calilux от AT присутствует Smart Blackbody - эта новая разработка является дополнением к инфракрасным камерам и позволяет повысить точность измерения температуры до границ +/- 0,3 градуса.
 
Резюме: Камеры для ИК диапазона - это не только ночное видение, очень много задач невозможно решить в видимом спектре и они решаются в разных ИК диапазонах и разными камерами. 
 
 
Нажимая кнопку "Отправить", я даю согласие на обработку моих Персональных данных.