Os clientes que procuram câmaras NIR assumem frequentemente que a captura de imagem no infravermelho próximo requer um sensor dedicado com sensibilidade reforçada para NIR. Quando essas câmaras são difíceis de identificar, pode parecer que determinadas aplicações NIR não são suportadas. Na prática, muitos casos de utilização de infravermelho próximo podem ser abordados de forma eficaz com câmaras monocromáticas standard, quando combinadas com filtros adequados e iluminação de infravermelho.
Como os sensores monocromáticos não utilizam um mosaico de filtro de cor Bayer, mantêm uma elevada sensibilidade em toda a gama de infravermelho próximo 700–1000 nm, o que os torna adequados para aplicações como machine vision, inspeção, automação e captura de imagem em baixa luminosidade.
Quando combinadas com filtros passa-NIR e fontes de luz IR correspondentes, estas câmaras podem fornecer imagens NIR de elevado contraste, estáveis e repetíveis, comparáveis às produzidas por câmaras especificamente comercializadas para utilização no infravermelho próximo.
Uma câmara NIR é uma câmara capaz de detetar luz no espetro do infravermelho próximo, tipicamente entre 700 e 1000 nm.
Muitas câmaras comercializadas como «otimizadas para NIR» utilizam sensores monocromáticos padrão com otimizações de conceção destinadas a aumentar a sensibilidade neste intervalo de comprimentos de onda.
No entanto, os sensores de imagem monocromáticos modernos já oferecem uma forte resposta nativa nos comprimentos de onda do infravermelho próximo. Uma vez que não são limitados por filtros de cor, podem captar eficientemente tanto luz visível como luz NIR, tornando-os adequados para uma ampla gama de tarefas de imagem no infravermelho próximo sem necessidade de uma variante de sensor especializada.
Para qualquer câmara de infravermelho próximo, a métrica de desempenho mais importante é a eficiência quântica (QE), e não a terminologia de marketing. Sensores monocromáticos de alta qualidade apresentam tipicamente:
Em muitos cenários práticos, a sensibilidade NIR de um sensor monocromático padrão é comparável à de uma versão com melhoria para NIR. Para machine vision, tarefas de inspeção e automação, este nível de desempenho é mais do que suficiente.
Os utilizadores que procuram câmaras de infravermelhos próximos esperam frequentemente produtos explicitamente identificados como “câmaras NIR”. Quando não encontram essa identificação, podem erradamente presumir:
Este mal-entendido desvia a atenção de soluções flexíveis e comprovadas. O desempenho global do sistema depende mais da QE do sensor, da filtragem ótica e da iluminação do que de uma câmara ter uma designação específica para NIR.
Embora o sensor melhorado para NIR proporcione sensibilidade alargada em comprimentos de onda mais longos do infravermelho próximo, o sensor monocromático padrão já oferece um desempenho NIR elevado para comprimentos de onda comuns, como 850 nm, quando combinado com filtragem e iluminação adequadas.
Comparação da sensibilidade espectral entre um sensor monocromático padrão (IMX421) e um sensor melhorado para NIR (AR0522 NIR).
Uma configuração fiável de imagem NIR depende de vários componentes a funcionarem em conjunto. Na maioria dos casos, o desempenho é determinado menos por uma câmara ser comercializada como “NIR” e mais por quão bem a câmara, filtro, iluminação e ótica são ajustados à aplicação.
Uma câmara monocromática adequada deve fornecer a sensibilidade e o desempenho em pouca luz necessários para imagem no infravermelho próximo.
Estas câmaras detetam naturalmente luz no infravermelho próximo até aproximadamente 1000 nm, tornando-as compatível com a maioria das aplicações NIR de machine vision.
Filtros ópticos de lente definem quais comprimentos de onda chegam ao sensor e influenciam fortemente o contraste e a consistência da imagem.
O filtro adequado ajuda a reduzir a interferência da luz ambiente e a melhorar a repetibilidade da imagem em ambientes de produção em mudança.
Um iluminador LED IR ou spot light ajustado ao comprimento de onda do filtro fornece iluminação controlada e iluminação repetível.
A colocação e a difusão corretas são essenciais para evitar hotspots e obter uma iluminação uniforme iluminação em todo o campo de visão.
Para aplicações que requerem iluminação infravermelha flexível ou de maior potência, LED spot IR Os iluminadores são normalmente utilizados. Um LED spot multicomprimento de onda permite a adaptação a diferentes bandas NIR dependendo do filtro e da aplicação, enquanto um LED spot IR dedicado é otimizada para comprimentos de onda fixos no infravermelho próximo.
O desempenho da lente também pode afetar a qualidade da imagem NIR. As lentes com correção IR são frequentemente uma boa escolha em que a estabilidade de foco é importante, particularmente em sistemas que utilizam luz visível e infravermelho próximo luz. Em aplicações menos exigentes, uma uma lente de machine vision pode ainda ter um bom desempenho se oferece uma transmissão adequada e pode ser focada de forma fiável no comprimento de onda NIR pretendido.
Em aplicações em que a estabilidade de foco ou a imagem visível combinada com NIR é importante, a seleção da lente a seleção deve ser revista como parte do design ótico global, em vez de ser tratada como um pormenor de última hora.
O desempenho NIR resulta do design do sistema, não da rotulagem do produto.
Para a maioria das aplicações industriais, os melhores resultados resultam de tratar a configuração como um sistema completo sistema de imagem. A correspondência entre a câmara, o filtro, a iluminação e a ótica com o comprimento de onda, a distância de trabalho e o objetivo de inspeção são normalmente mais importantes do que começar por uma câmara comercializado como um modelo NIR dedicado.
Os sensores dedicados otimizados para NIR podem ser benéficos em situações especializadas, tais como:
Nestes casos, as câmaras especificamente concebidas e otimizadas para desempenho no infravermelho próximo podem oferecer vantagens. Para os utilizadores que trabalham em aplicações tão exigentes, pode ser útil consultar uma seleção dedicada de câmaras NIR para comparar tecnologias de sensores, otimizações de comprimento de onda e características de desempenho antes de escolher uma solução.
Contudo, para a maioria das aplicações industriais, de automação e de machine vision NIR, uma câmara monocromática padrão combinada com filtragem adequada e iluminação infravermelha proporciona excelentes resultados sem necessidade de um sensor especializado otimizado para NIR.
A utilização de câmaras monocromáticas para imagem no infravermelho próximo oferece várias vantagens:
Estão disponíveis câmaras monocromáticas standard com uma grande variedade de sensores e resoluções, facilitando a adequação da câmara aos requisitos específicos de uma aplicação NIR. As opções variam normalmente entre sensores de baixa resolução otimizados para sensibilidade e desempenho em condições de pouca luz e sensores de alta resolução adequados para tarefas de inspeção e medição detalhadas, bem como diferentes tamanhos de sensores, passos de pixel e normas de interface.
Esta variedade permite aos utilizadores adaptar uma única plataforma de câmara monocromática a múltiplos casos de utilização NIR, selecionando o sensor, a resolução e a configuração ótica adequados, sem ficarem limitados a uma pequena seleção de modelos de câmaras NIR especializadas.
Ao selecionar um sistema de câmara de infravermelhos próximos, os parâmetros principais incluem:
A definição destes parâmetros ajuda a garantir a combinação correta de câmara, filtro e iluminação. Se tiver dúvidas sobre como escolher a configuração de câmara NIR adequada para a sua aplicação, os nossos especialistas em imagem podem ajudar a avaliar os seus requisitos e recomendar uma configuração adequada.
Uma câmara dedicada otimizada para NIR não é um requisito para uma imagem eficaz no infravermelho próximo. Em muitos casos, uma câmara monocromática padrão, combinada com filtragem NIR adequada e iluminação por infravermelhos, proporciona uma solução robusta, flexível e economicamente eficiente para uma vasta gama de aplicações NIR.
Compreender como funcionam os sistemas de imagem no infravermelho próximo facilita a seleção dos componentes adequados e a obtenção de resultados fiáveis sem complexidade desnecessária.
