SWIR Kameras

Was ist SWIR?

Sichtbares Licht umfasst Wellenlängen von 400nm bis 780nm. Das Spektrum der Wellenlängen von 780nm bis 1000µm wird als Infrarotlicht bezeichnet. SWIR steht für: Short Wave Infrared Light, also kurzwelliges Infrarotlicht. Dies weist darauf hin, dass dieses Infrarot-Spektrum nahe dem sichtbaren Licht liegt und Wellenlängen von 900nm bis 2500nm umfasst. Im Gegensatz zum sichtbaren Licht und dem thermischen Infrarotlicht nimmt SWIR eine einzigartige Mittelstellung ein. Sensoren, die in der SWIR-Bildgebung verwendet werden, decken normalerweise den Bereich von 900nm bis 1700nm ab. Dieser spektrale Bereich zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, bestimmte Materialien und atmosphärische Bedingungen zu durchdringen. SWIR-Bildgebung bietet klare Vorteile in Anwendungen für hochauflösende Bilder, wie zum Beispiel bei der Inspektion von Siliziumwafern.


 

Sind SWIR Kameras für Maschine Vision geeignet?

Die SWIR-Kameras bieten hervorragende Eigenschaften für die industriellen Bildverarbeitung, da sie die Fähigkeit haben, Informationen aufzunehmen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Sie können Details bei schwachem Licht offenbaren und durch mache Materialen hindurchsehen, die im sichtbaren Spektrum undurchsichtig sind. Visible-SWIR-Kameras ersetzen mehrerer Kameras, die in verschiedenen Spektren arbeiten, und vereinfachen so die Anwendung. Diese Vereinheitlichung führt zu Kosteneinsparungen und vereinfachter Wartung.

Ein weiterer Vorteil von SWIR-Kameras ist die verbesserte Bildgebung in anspruchsvollen Umgebungen. SWIR-Kameras sind im Allgemeinen weniger von üblichen Umweltfaktoren wie Nebel, Rauch und Dunst betroffen, was sie in Außen- und im anspruchsvollen Innenbereichen äußerst wertvoll macht. Diese Widerstandsfähigkeit gegen Umweltbedingungen gewährleistet eine zuverlässige Leistung in vielfältigen Anwendungen der maschinellen Bildverarbeitung. Darüber hinaus können SWIR-Kameras Temperaturschwankungen erkennen, indem sie Wärmestrahlung in Helligkeitsinformationen umwandeln. Wir bieten SWIR-Kameras an, die für die Beobachtung von Temperaturen über 250°C geeignet sind. Substanzen bei dieser Temperatur oder höher emittieren Licht im SWIR-Bereich. Diese Eigenschaft ist in Branchen wie der Stahlindustrie nützlich.

Ein letzter Vorteil von SWIR-Kameras ist, dass sie eine gute Lösung für die Analyse verschiedener Materialtypen bieten. SWIR-Kameras können Materialien basierend auf ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Die Infrarot-Reflexions- und -Absorption variiert von einem Material zum anderen und bietet so die Möglichkeit zur Unterscheidung zwischen Materialien an. Die ist in vielen Branchen nützlich und kann insbesondere für Aufgaben wie die Qualitätskontrolle oder der  Analyse der Zusammensetzung von Schüttgütern hilfreich sein. Insbesondere für Anwendungen, bei denen ähnliche Materialien zu unterscheiden sind, haben SWIR-Kameras die Fähigkeit, diese zu isolieren. Das Bild unten zeigt ein Beispiel für die Erkennung von Kunststoff- und Metallstücken in einem Haufen schwarzer Bohnen sowie die Erkennung von Gummischläuchen in einem Haufen trockener Pasta.


 

Machine Vision Anwendungen mit SWIR Cameras

SWIR-Kameras können in einer Vielzahl von maschinellen Bildverarbeitungsanwendungen eingesetzt werden:

• Industrielle Inspektion: SWIR-Kameras werden in der Industrie zur Inspektion und Fehlererkennung eingesetzt, um die Qualität des Endprodukts sicherzustellen. Licht in diesem Wellenlängenbereich hat die Eigenschaft, Materialien wie Silizium und Glas zu durchdringen, die beide in der Glasindustrie häufig verwendet werden. Sie werden auch häufig in der Lebensmittelindustrie zur Sortierung von Obst und Gemüse sowie zur Feuchtigkeitserkennung eingesetzt. In Bildern, die mit einer SWIR-Kamera bei der Wellenlänge von 1450nm aufgenommen wurden, absorbiert das Wasser das Licht und wird schwarz. Diese Eigenschaft erleichtert die Identifizierung des Feuchtigkeitsgehalts im Sortierprozess.
• Medizinische Bildgebung: In medizinischen Anwendungen unterstützen SWIR-Kameras bei der Diagnose, der Bildgebung durch biologisches Gewebe und der Untersuchung molekularer Zusammensetzung.
• Landwirtschaftliche Überwachung: Im Gegensatz zu Farbkameras unterstützen SWIR-Kameras die Überwachung der Pflanzengesundheit, die Bewertung der Bodenzusammensetzung und die Erkennung des Feuchtigkeitsgehalts. Ein Beispiel hierfür ist im Bild unten dargestellt, wo Feuchtigkeit in den Vertiefungen der Apfelhaut erkannt wird. Mit diesen Informationen kann eine genauere Analyse durchgeführt werden. Dies ist entscheidend für die Präzisionslandwirtschaft und die Optimierung landwirtschaftlicher Techniken.

Die SWIR-Technologie entwickelt sich weiter, und der Einsatz von SWIR-Kameras im Bereich der industriellen Bildverarbeitung wird voraussichtlich zunehmen. Die Kombination von SWIR-Kameras mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen kann die Anwendungen in der Bildverarbeitung verbessern und eine präzisere
Prozessautomatisierung ermöglichen.

Die Vorteile einer Visible-SWIR Kamera

Im Gegensatz zur traditionellen SWIR-Kamera verfügt die visible-SWIR-Kamera über die Fähigkeit, Bilder sowohl im sichtbaren als auch im kurzwelligen Infrarotbereich aufzunehmen. Diese doppelte Fähigkeit bietet eine umfassendere Ansicht und kombiniert die Vorteile eines einzigen Geräts mit sichtbarer und SWIR-Bildgebung.
Auf diese Weise kann der Benutzer das Bild besser verstehen und interpretieren. Der sichtbare Bereich ist vertrauter und leichter zu erkennen. Durch das Vorhandensein beider Bildinformationen können Wieder-Erkennung und Analyse durchgeführt werden, anstatt sich ausschließlich auf die SWIR-Informationen zu verlassen. Dies ist in beiden unten gezeigten Bildern zu sehen, wo SWIR-Bildgebung es ermöglicht, Speiseöl von Wasser und den Inhalt verschiedener Behälter zu unterscheiden.

 


 
Ein praktischer Vorteil der visible-SWIR-Kamera ist ihre Fähigkeit, unter verschiedenen Lichtbedingungen zu arbeiten. Ob bei hellem Tageslicht oder bei schwachem Licht in der Nacht, die Kamera kann sich an die unterschiedlichen Lichtverhältnisse anpassen und ein scharfes Bild liefern. Diese Fähigkeit ist in einer Vielzahl von Bereichen sehr nützlich, wie zum Beispiel bei wissenschaftlichen Untersuchungen und industriellen Inspektionen. Es handelt sich um ein sehr flexibles Gerät und kann das traditionelle Dual-Detektionsschema aus Industriekamera und SWIR-Kamera ersetzen. Der Einsatz von SWIR-Kameras reduziert die Kosten, erweitert den Erfassungsbereich und verbessert die Verarbeitungsgeschwindigkeit.