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.
Telecamere SWIR per applicazioni di visione artificiale
Nei sistemi di machine vision a onde corte, la scelta della telecamera SWIR è determinante per ottenere immagini affidabili e ripetibili in condizioni dove la luce visibile non è sufficiente.
Oltre alla sensibilità spettrale del sensore, è fondamentale valutare:
– intervallo di lunghezze d’onda supportato
– risoluzione e frame rate
– interfaccia di comunicazione
– grado di protezione per ambienti industriali
– integrazione meccanica e software
Telecamere Atlas e Triton SWIR: alta qualità al miglior prezzo
Telecamere SWIR Atlas e Triton
Le telecamere SWIR Atlas e Triton di Lucid Vision Labs rappresentano una soluzione completa per applicazioni di visione artificiale industriale a onde corte, combinando qualità d’immagine elevata, affidabilità operativa e ottimo rapporto prestazioni/prezzo.
Progettate per ambienti industriali anche gravosi, le serie Atlas e Triton coprono un’ampia gamma di applicazioni SWIR, dal controllo qualità all’ispezione avanzata, offrendo sensori sensibili nello spettro Short-Wave Infrared, integrazione semplificata nei sistemi di machine vision e compatibilità con infrastrutture industriali esistenti.
Ottiche SWIR per visione industriale
Per sfruttare appieno le prestazioni di una telecamera SWIR è essenziale abbinare ottiche specifiche per lo spettro a onde corte, progettate per garantire trasmissione, nitidezza e uniformità dell’immagine.
A differenza delle ottiche progettate per lo spettro visibile, gli obiettivi SWIR sono ottimizzati per operare alle lunghezze d’onda tipiche dello Short-Wave Infrared, riducendo attenuazioni e degradazioni del segnale. L’utilizzo di ottiche non progettate per applicazioni SWIR può compromettere le prestazioni complessive del sistema, introducendo perdite di segnale, aberrazioni e riduzione del contrasto.
Per questo motivo, nelle applicazioni di visione industriale SWIR è fondamentale adottare obiettivi dedicati all’infrarosso a onde corte, in grado di garantire stabilità e affidabilità anche in ambienti produttivi complessi.
Obiettivo SWIR SMA11F12
Obiettivo industriale SWIR Tamron SMA11F12
L’obiettivo SWIR SMA11F12 di Tamron è progettato per applicazioni di visione industriale a onde corte, dove è richiesta un’elevata qualità ottica nello spettro Short-Wave Infrared.
L’ottimizzazione specifica per le lunghezze d’onda SWIR consente di ottenere alta trasmissione, buon contrasto e uniformità dell’immagine, valorizzando le prestazioni della telecamera e garantendo stabilità operativa nelle applicazioni di controllo qualità, ispezione e analisi dei materiali.
Filtri ottici per imaging SWIR
Filtri passa banda per applicazioni machine vision
I filtri passa-banda SWIR consentono di lasciare passare esclusivamente la luce in uno specifico intervallo dello spettro a onde corte, migliorando in modo significativo la qualità e il contrasto dell’immagine acquisita.
L’utilizzo di filtri ottici dedicati è particolarmente indicato per:
– rilevamento dell’umidità
– distinzione di materiali simili
– identificazione di composti chimici
– ispezioni multispettrali
Produttori di telecamere Short Wave Infrared
Oltre alle più recenti soluzioni Atlas e Triton SWIR, Visionlink propone a catalogo un’ampia selezione di telecamere IR e SWIR di produttori specializzati, pensate per applicazioni specifiche o per esigenze particolari in ambito di visione industriale.
Tra i principali produttori disponibili:
– Photonfocus: Azienda svizzera specializzata nella produzione di telecamere industriali ad alte prestazioni, con soluzioni SWIR adatte ad applicazioni di ispezione avanzata.
– Lucid Video Labs: Produttore canadese di telecamere per visione artificiale, offre una gamma completa di telecamere SWIR progettate per applicazioni industriali ad elevate prestazioni.
– Xenics: Azienda belga specializzata nello sviluppo e nella produzione di telecamere infrarosse (IR) e Short-Wave Infrared, utilizzate in ambito industriale e scientifico.
– Kaya Instruments: Azienda specializzata in soluzioni ad alte prestazioni per la visione industriale, con competenze avanzate su interfacce, acquisizione dati e sistemi per applicazioni di imaging ad alta velocità.
– HIKROBOT: Produttore di soluzioni per la visione industriale che offre telecamere e sistemi di imaging utilizzati in numerose applicazioni di ispezione automatica, controllo qualità e automazione industriale
Considerazioni sull’imaging SWIR
L’imaging Short-Wave Infrared (SWIR) amplia le capacità dei sistemi di visione artificiale permettendo di acquisire informazioni non accessibili nello spettro visibile, con benefici concreti in termini di affidabilità e precisione nei processi industriali.
Quando la visione tradizionale non è sufficiente – ad esempio nella distinzione dei materiali, nel rilevamento dell’umidità o nelle ispezioni avanzate – le tecnologie SWIR consentono di affrontare applicazioni complesse in modo più efficace. In questi contesti, la corretta selezione di telecamere, ottiche e filtri SWIR è determinante per garantire prestazioni stabili e ripetibili nel tempo.
Visionlink supporta progettisti e integratori nella scelta delle soluzioni SWIR più adatte alle specifiche esigenze applicative, mettendo a disposizione competenze tecniche e un catalogo dedicato alla visione industriale.
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SCHEDE DEI PRODOTTI
