Che cos’è l’imaging a onde corte (SWIR)?
Lo spettro delle onde corte Short-Wave Infrared copre un intervallo luminoso compreso tra circa 950-2500 nanometri (nm).
L’imaging a infrarossi è generalmente molto efficace per ottenere dettagli visivi al disotto della superficie di un oggetto. Questa tecnologia si è rivelata incredibilmente utile nella visione artificiale poichè permette di acquisire informazioni altrimenti inaccessibili tramite la luce visibile.
Lo spettro della luce include la luce visibile (400-700 nm) e l’infrarosso (IR), che si suddivide in regioni come il vicino infrarosso (NIR), il corto infrarosso (SWIR), il medio infrarosso (MWIR), e il lontano infrarosso (LWIR).
La tecnologia SWIR viene comunemente applicata per eseguire compiti quali l’identificazione di ammaccature in prodotti freschi come frutta e verdura, l’identificazione di difetti in articoli in silicone e l’individuazione di diversi tipi di plastica nelle industrie dei rifiuti e del riciclaggio.
In questo contesto emerge la domanda: come gli infrarossi a onde corte riescono a rivelare con precisione questi dettagli e a ottimizzare le operazioni nell’ambito dell’imaging industriale?
Imaging Short-Wave Infrared nelle applicazioni di visione artificiale
Industria alimentare
Rilevamento dell’umidità
La luce SWIR manifesta risposte peculiari in presenza di acqua a specifiche lunghezze d’onda, semplificando notevolmente la individuazione di concentrazioni di umidità. L’acqua assorbe la luce infrarossa a onde corte in tre regioni chiave: 1.400 nm, 1.900 nm e 2.400 nm. L’immagine diventa più scura a queste lunghezze d’onda all’aumentare della presenza d’acqua, sia all’interno di materiali che di oggetti.
La rivelazione dei differenti livelli di umidità sulla superficie della frutta non solo suggerisce la presenza di ammaccature, ma sottolinea anche come l’adozione dell’imaging a onde corte rappresenti una svolta significativa nelle operazioni di raccolta e selezione di frutta e verdura.
La tecnologia Short-Wave Infrared permette di rivelare le ammaccature della frutta che sfuggono all’occhio umano.
L’immagine qui sopra, tratta da Photonfocus, mette in evidenza l’efficace utilizzo dell’imaging a onde corte nell’individuazione di ammaccature sulla superficie della frutta. Le lunghezze d’onda corte infrarosse, consentendo la penetrazione al di sotto della superficie, illustrano in modo tangibile come questa tecnologia sia in grado di identificare irregolarità che potrebbero sfuggire all’osservazione mediante lunghezze d’onda normali. Un esempio concreto che evidenzia il ruolo cruciale dell’imaging a infrarossi nel migliorare la selezione di prodotti freschi nell’industria alimentare.
Oggetti estranei
Oggetti diversi di colore e forma simili possono essere difficili da distinguere l’uno dall’altro quando si esegue l’imaging con la luce visibile.
L’imaging a onde corte infrarosse consente di distinguere con precisione i corpi estranei.
L’immagine qui sopra, fornita da Lucid Video Labs, evidenzia la capacità delle onde corte infrarosse di interagire in modo unico con i materiali degli oggetti. Tale interazione consente il rilevamento di oggetti estranei, spesso difficili da distinguere attraverso l’imaging con luce visibile. La variazione nell’assorbimento e nella riflessione delle lunghezze d’onda Short-Wave Infrared a seconda del materiale dell’oggetto sottolinea il potenziale di questa tecnologia nell’identificare in modo efficiente parti non desiderati durante le operazioni di visione artificiale.
Con le telecamere SWIR, la distinzione tra riso e sale è cristallina.
Farmaceutico
Identificazione dei composti
Nel settore farmaceutico, la identificazione dei composti rivela la sua criticità, soprattutto considerando che composti che potrebbero apparire simili alla luce visibile presentano differenze significative nell’assorbimento delle onde corte infrarosse. Nell’esempio fornito, la disposizione da sinistra a destra di farina, bicarbonato di sodio e zucchero evidenzia la diversa interazione con le lunghezze d’onda SWIR.
La tecnologia a onde corte agevola la distinzione tra composti simili come farina, bicarbonato e zucchero, garantendo un processo di identificazione rapido e preciso.
Selezionando una specifica banda stretta dello spettro SWIR, è facile distinguere tra i vari materiali, il che è particolarmente indicato per le applicazioni nell’industria farmaceutica, dove è fondamentale identificare con certezza i diversi composti.
Ispezione
Guarnizioni termiche
Gli elementi ad altissima temperatura “brillano” nella regione delle onde corte-infrarosse, sottolineando l’essenza della tecnologia termografica.
Grazie alle onde corte infrarosse è possibile rivelare le variazioni di temperatura delle guarnizioni termiche.
Alcuni materiali non cambiano colore nello spettro della luce visibile quando si riscaldano (come si vede a sinistra). L’infrarosso a onde corte è molto più sensibile nel rilevare variazioni di temperatura da 100°C a oltre 1600°C negli oggetti (come si vede a destra).
Wafer di silicio
Lo SWIR può essere utilizzato per ispezionare i wafer di silicio in quanto il silicio diventa traslucido a lunghezze d’onda comprese tra 1100 e 1400 nm.
Mentre la luce visibile può essere utilizzata per rilevare problemi sul lato anteriore del wafer (a sinistra), l’imaging a infrarossi consente di evidenziare più facilmente oggetti estranei o imperfezioni sia sul lato anteriore che su quello posteriore del wafer (a destra).
Lo SWIR permette di ispezionare i wafer di silicio grazie alla traslucidità di quest’ultimo tra 1100 e 1400 nm.
Arte
Le telecamere SWIR possono rivelare dettagli che non sono visibili all’occhio umano anche in campo artistico. Grazie agli infrarossi a onde corte è possibile ispezionare materiali nascosti sotto strati di pittura, come restauri precedenti, modifiche non documentate o firme.
Le onde Short-Wave Infrared permettono inoltre di analizzare i pigmenti presenti in un’opera d’arte, rivelando informazioni sulla loro composizione chimica e facilitano l’individuazione di danni non visibili all’occhio nudo, come craquelures, umidità o danni causati da insetti.
Grazie all’imaging infrarosso, si può rivelare la composizione chimica dei pigmenti e individuare strati non visibili nelle opere d’arte.
Componenti per applicazioni SWIR
Filtri
I filtri passa-banda sono un ottimo strumento per ottimizzare la sensibilità della telecamera. La loro funzione è quella di consentire solo alla luce nell’intervallo specifico dello spettro a onde corte di raggiungere il sensore della telecamera. Questa capacità di selezione accurata contribuisce in modo significativo a migliorare la qualità delle immagini catturate, fornendo dettagli nitidi e affidabili nella fascia di lunghezze d’onda desiderata
Filtri passa banda per applicazioni machine vision.
Telecamere Short-Wave Infrared
La scelta della telecamera SWIR per un’applicazione specifica è un passo fondamentale per ottenere risultati di imaging di alta qualità. Nel processo decisionale, è essenziale valutare diversi fattori, tra cui la marca, il modello e le specifiche del sensore.
Offriamo una vasta gamma di telecamere ad infrarossi, con alcune opzioni esemplificative di produttori rinomati:
– Photonfocus: Azienda svizzera specializzata nella produzione di telecamere industriali ad alte prestazioni. Scopri le telecamere SWIR Photonfocus.
– Lucid Video Labs: Produttore canadese di telecamere per visione industriale, offre telecamere SWIR ad elevate prestazioni. Esplora le opzioni di telecamere SWIR Lucid.
– Xenics: Azienda belga specializzata nello sviluppo e produzione di telecamere infrarosse (IR) e SWIR. Scopri le telecamere SWIR Xenics.
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