Klienci poszukujący kamer NIR często zakładają, że obrazowanie w bliskiej podczerwieni wymaga dedykowanego czujnika zoptymalizowanego do NIR. Gdy takie kamery są trudne do zidentyfikowania, może się wydawać, że niektóre zastosowania NIR nie są obsługiwane. W praktyce wiele zastosowań bliskiej podczerwieni można skutecznie realizować przy użyciu standardowych kamer monochromatycznych w połączeniu z odpowiednimi filtrami i oświetleniem podczerwonym.
Ponieważ czujniki monochromatyczne nie wykorzystują mozaiki filtrów barwnych Bayera, zachowują wysoką czułość w zakresie bliskiej podczerwieni 700–1000 nm, dzięki czemu dobrze nadają się do zastosowań takich jak widzenie maszynowe, inspekcja, automatyzacja i obrazowanie przy słabym oświetleniu.
W połączeniu z filtrami przepuszczającymi NIR oraz dopasowanymi źródłami światła IR kamery te mogą zapewniać obrazy NIR o wysokim kontraście, stabilne i powtarzalne, porównywalne z obrazami uzyskiwanymi przez kamery oferowane specjalnie do zastosowań w bliskiej podczerwieni.
Kamera NIR to kamera zdolna do wykrywania światła w zakresie bliskiej podczerwieni, zazwyczaj między 700 a 1000 nm.
Wiele kamer reklamowanych jako „wzmocnione NIR” wykorzystuje standardowe monochromatyczne sensory z optymalizacjami konstrukcyjnymi mającymi na celu zwiększenie czułości w tym zakresie długości fali.
Nowoczesne monochromatyczne sensory obrazu zapewniają jednak już silną natywną odpowiedź w zakresie długości fali bliskiej podczerwieni. Ponieważ nie są ograniczone przez filtry barwne, mogą skutecznie rejestrować zarówno światło widzialne, jak i NIR, co sprawia, że nadają się do szerokiego zakresu zadań obrazowania w bliskiej podczerwieni bez konieczności stosowania specjalistycznego wariantu sensora.
W przypadku każdej kamery bliskiej podczerwieni najważniejszym wskaźnikiem wydajności jest wydajność kwantowa (QE), a nie terminologia marketingowa. Wysokiej jakości czujniki monochromatyczne zazwyczaj charakteryzują się:
W wielu praktycznych scenariuszach czułość NIR standardowego czujnika monochromatycznego jest porównywalna z czułością wersji zoptymalizowanej pod kątem NIR. W przypadku zadań związanych z widzeniem maszynowym, inspekcją i automatyzacją ten poziom wydajności jest więcej niż wystarczający.
Użytkownicy poszukujący kamer bliskiej podczerwieni często oczekują produktów wyraźnie oznaczonych jako „kamery NIR”. Gdy nie znajdują takiego oznaczenia, mogą błędnie założyć:
To nieporozumienie odwraca uwagę od elastycznych i sprawdzonych rozwiązań. Ogólna wydajność systemu zależy bardziej od QE sensora, filtracji optycznej i oświetlenia niż od tego, czy kamera ma oznaczenie specyficzne dla NIR.
Chociaż czujnik ze zwiększoną czułością NIR zapewnia rozszerzoną czułość przy dłuższych długościach fal bliskiej podczerwieni, standardowy czujnik monochromatyczny już oferuje wysoką wydajność NIR dla typowych długości fal, takich jak 850 nm, w połączeniu z odpowiednim filtrowaniem i oświetleniem.
Porównanie czułości spektralnej między standardowym czujnikiem monochromatycznym (IMX421) a czujnikiem ze zwiększoną czułością NIR (AR0522 NIR).
Niezawodna konfiguracja obrazowania NIR zależy od kilku współpracujących ze sobą komponentów. W większości przypadków wydajność zależy w mniejszym stopniu od tego, czy kamera jest reklamowana jako „NIR”, a bardziej od tego, jak dobrze kamera, filtr, oświetlenie i optyka są dopasowane do zastosowania.
Odpowiednia kamera monochromatyczna powinna zapewniać czułość i wydajność przy słabym oświetleniu niezbędne do obrazowania w bliskiej podczerwieni.
Te kamery naturalnie wykrywają światło bliskiej podczerwieni do około 1000 nm, co zapewnia ich kompatybilność z większością zastosowań widzenia maszynowego NIR.
Filtry optyczne do obiektywów określają, które długości fal docierają do sensora, i silnie wpływają na kontrast oraz spójność obrazu.
Odpowiedni filtr pomaga zmniejszyć zakłócenia światłem otoczenia i poprawić powtarzalność obrazu w zmieniających się środowiskach produkcyjnych.
Oświetlacz LED IR lub oświetlacz punktowy dopasowany do długości fali filtra zapewnia kontrolowane i powtarzalne oświetlenie.
Prawidłowe rozmieszczenie i dyfuzja są niezbędne, aby uniknąć gorących punktów i uzyskać równomierne oświetlenie w całym polu widzenia.
W zastosowaniach wymagających elastycznego lub o większej mocy oświetlenia podczerwonego powszechnie stosuje się oświetlacze punktowe LED IR. wielofalowy oświetlacz punktowy LED umożliwia dostosowanie do różnych pasm NIR w zależności od filtra i zastosowania, natomiast dedykowany oświetlacz punktowy LED IR jest zoptymalizowany pod kątem stałych długości fal bliskiej podczerwieni.
Wydajność obiektywu może również wpływać na jakość obrazu NIR. Obiektywy z korekcją IR są często dobrym wyborem tam, gdzie ważna jest stabilność ostrości, szczególnie w systemach wykorzystujących zarówno światło widzialne, jak i bliską podczerwień. W mniej wymagających zastosowaniach standardowy obiektyw do widzenia maszynowego może nadal zapewniać dobre działanie, jeśli oferuje odpowiednią transmisję i może być niezawodnie ustawiany na docelową długość fali NIR.
W zastosowaniach, w których istotna jest stabilność ostrości lub połączone obrazowanie w świetle widzialnym i NIR, wybór obiektywu należy rozpatrywać jako część ogólnego projektu optycznego, a nie traktować go jako kwestię drugorzędną.
Wydajność NIR wynika z projektu systemu, a nie z oznaczenia produktu.
W większości zastosowań przemysłowych najlepsze wyniki osiąga się, traktując konfigurację jako kompletny system obrazowania. Dopasowanie kamery, filtra, oświetlenia i optyki do długości fali, odległości roboczej i celu inspekcji jest zazwyczaj ważniejsze niż rozpoczęcie od kamery sprzedawanej jako dedykowany model NIR.
Dedykowane sensory o zwiększonej czułości w zakresie NIR mogą być korzystne w specjalistycznych sytuacjach, takich jak:
W takich przypadkach kamery zaprojektowane i zoptymalizowane specjalnie pod kątem działania w bliskiej podczerwieni mogą oferować korzyści. Dla użytkowników pracujących nad tak wymagającymi zastosowaniami przydatne może być zapoznanie się z dedykowanym wyborem kamer NIR w celu porównania technologii sensorów, optymalizacji długości fali i charakterystyk wydajności przed wyborem rozwiązania.
Jednak w przypadku większości przemysłowych zastosowań NIR w automatyce i widzeniu maszynowym standardowa kamera monochromatyczna w połączeniu z odpowiednim filtrowaniem i oświetleniem podczerwonym zapewnia doskonałe rezultaty bez konieczności stosowania specjalistycznego sensora o zwiększonej czułości w zakresie NIR.
Stosowanie kamer monochromatycznych do obrazowania w bliskiej podczerwieni oferuje kilka korzyści:
Standardowe kamery monochromatyczne są dostępne z szeroką gamą sensorów i rozdzielczości, co ułatwia dopasowanie kamery do specyficznych wymagań zastosowania NIR. Opcje zazwyczaj obejmują sensory o niskiej rozdzielczości zoptymalizowane pod kątem czułości i działania przy słabym oświetleniu, sensory o wysokiej rozdzielczości odpowiednie do szczegółowych zadań inspekcyjnych i pomiarowych, a także różne rozmiary sensorów, rozstawy pikseli i standardy interfejsów.
Ta różnorodność umożliwia użytkownikom dostosowanie jednej platformy kamer monochromatycznych do wielu zastosowań NIR poprzez wybór odpowiedniego sensora, rozdzielczości i konfiguracji optycznej, bez ograniczania się do niewielkiego wyboru specjalistycznych modeli kamer NIR.
Przy wyborze systemu kamer bliskiej podczerwieni kluczowe parametry obejmują:
Określenie tych parametrów pomaga zapewnić właściwe połączenie kamery, filtra i oświetlenia. Jeśli mają Państwo pytania dotyczące wyboru odpowiedniej konfiguracji kamery NIR dla swojego zastosowania, nasi specjaliści ds. obrazowania mogą pomóc w ocenie Państwa wymagań i zalecić odpowiednią konfigurację.
Dedykowana kamera ze zwiększoną czułością w zakresie NIR nie jest wymogiem dla skutecznego obrazowania w bliskiej podczerwieni. W wielu przypadkach standardowa kamera monochromatyczna w połączeniu z odpowiednim filtrowaniem NIR i oświetleniem podczerwonym zapewnia solidne, elastyczne i ekonomiczne rozwiązanie dla szerokiego zakresu zastosowań NIR.
Zrozumienie działania systemów obrazowania w bliskiej podczerwieni ułatwia dobór właściwych komponentów i uzyskanie niezawodnych wyników bez niepotrzebnej złożoności.
