home / Вопросы и ответы / Камеры для ИК диапазона

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.

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.

Посмотреть все