تطبيقات الضوء فوق البنفسجي والضوء تحت الأحمر في إضاءة الرؤية الآلية

تُعد أنظمة الرؤية الآلية ضرورية في أتمتة الصناعات الحديثة، وفحص الجودة، والبحث العلمي، حيث يُعتبر الإضاءة مكونًا أساسيًا. وعلى الرغم من شيوع الضوء المرئي، فإن الضوء فوق البنفسجي (UV) و الضوء تحت الأحمر (IR) يوفران ميزات فريدة في الحالات التي يعجز فيها الضوء المرئي. يستعرض هذا المقال خصائصهما، والتطبيقات الرئيسية لهما، واتجاهات المستقبل في مجال الرؤية الآلية.

1. نظرة عامة على الضوء فوق البنفسجي وتحت الأحمر في الرؤية الآلية

إن النطاق المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي (400–760 نانومتر) يمكن رؤيته بالعين البشرية، لكن الضوء فوق البنفسجي (10–400 نانومتر) وتحت الأحمر (760 نانومتر–1 مم) يوسعان قدرات الرؤية الآلية. وفي الواقع، الأشعة فوق البنفسجية القريبة (UV-A، 315–400 نانومتر) تُستخدم بشكل تفضيلي لاعتبارات السلامة وتوافق المستشعرات، في حين أن الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR، 760–1400 نانومتر) و والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR، 1400–3000 نانومتر) شائعة في مهام التصوير الحراري—تعمل مع أجهزة استشعار قياسية معدلة وتنفذ من خلال المواد بكفاءة.

يُحفز الأشعة فوق البنفسجية التألق في مواد محددة، في حين تتفاعل الأشعة تحت الحمراء مع المواد بناءً على تركيبها الكيميائي (الامتصاص/النفاذية). هذه التفاعلات الفريدة هي التي تدفع استخدامها في رؤية الآلات.

2. تطبيقات مصادر الضوء فوق البنفسجي

يستفيد الإضاءة فوق البنفسجية من الفلورسنت و التباين في المواد لكشف العيوب أو الشوائب أو السمات غير المرئية.

2.1 فحص الجودة الصناعية

تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية على نطاق واسع في ضبط الجودة للكشف عن عيوب السطح وسلامة المنتج. بالنسبة للبوليمرات (مثل أجزاء البلاستيك المستخدمة في السيارات) والطلاءات (مثل طلاء الأجهزة المنزلية)، تُضيء الأشعة فوق البنفسجية المضافات المتألقة—حيث تُنتج العيوب مثل الشقوق أو الثقوب الدقيقة بقعًا داكنة غير متألقة، يتم تحديدها بواسطة الأنظمة. في مجال الغذاء/الصناعات الدوائية، تُحدد الأشعة فوق البنفسجية الشوائب العضوية (مثل العفن أو البكتيريا) وتتحقق من انتظام طلاء الأقراص، لأن المواد العضوية تُصدر ضوءًا متألقًا مقابل المواد غير المتألقة.

2.2 التوثيق ومكافحة التزييف

يكشف الأشعة فوق البنفسجية (UV) عن ميزات أمان خفية في المستندات (مثل الجوازات) والعملات (مثل الخيوط الفلورية في اليورو/الدولار الأمريكي). تستخدم المنتجات الراقية (السلع الفاخرة، الإلكترونيات) علامات مميزة بالأشعة فوق البنفسجية؛ وتقوم أنظمة الرؤية الآلية بمسح هذه العلامات تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية للتحقق من الأصالة، مما يدعم مكافحة التزييف في سلسلة التوريد.

3. تطبيقات مصادر الضوء تحت الحمراء

يتفوق الضوء تحت الأحمر في اختراق المادة , تعزيز التباين الحراري , و تقليل الضوء ، وهو مثالي للسيناريوهات المغلقة أو ذات الإضاءة المنخفضة.

3.1 اختراق المواد وكشف الميزات المخفية

يُخترق الضوء القريب تحت الأحمر (NIR) والضوء القصير الموجة تحت الأحمر (SWIR) المواد المعتمة. في صناعة أشباه الموصلات، يُستخدم لفحص التوصيلات الداخلية للدوائر المتكاملة/لوحات الدوائر المطبوعة (مثل وصلات اللحام، العيوب) التي لا يمكن للضوء المرئي الوصول إليها. وفي الزراعة، يكشف الضوء القريب تحت الأحمر عن العيوب الداخلية في الفواكه (مثل الكدمات) ويقيس رطوبة الحبوب من خلال امتصاص الضوء، مما يحسّن عمليات الفرز والتخزين.

3.2 التصوير الحراري وقياس درجة الحرارة

تلتقط الأشعة تحت الحمراء الإشعاع الحراري لمراقبة درجة الحرارة دون تلامس. في التصنيع (مثل صب المعادن واللحام)، تُستخدم الخرائط الحرارية لاكتشاف مناطق السخونة أو البرودة الزائدة لضمان الجودة. وفي المجال الصحي، تُستخدم الأشعة تحت الحمراء لقياس درجة حرارة الجلد (لكشف الحمى) وتتبع التئام الجروح من خلال تغيرات تدفق الدم؛ كما تُستخدم أيضًا في الطب البيطري لكشف الإصابات بطريقة غير جراحية.

3.3 تقليل الوهج والتصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة

تتفادى الأشعة تحت الحمراء الوهج الناتج عن الأسطح العاكسة (مثل المعدن والزجاج) وتعمل في الظلام. بالنسبة للمراقبة الخارجية (كالمراقبة المرورية أو أفنية اللوجستيات) أو فحص المواد العاكسة (مثل الأجهزة المنزلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ)، فإن الأشعة تحت الحمراء تلغي الوهج وتلتقط صورًا واضحة، مما يكشف الخدوش أو التّقعرات التي تخفيها الإضاءة المرئية.

4. الفروقات الرئيسية بين مصادر الضوء فوق البنفسجي وتحت الحمراء

يعتمد الأشعة فوق البنفسجية على الفلورة/التباين لاكتشاف الميزات المخفية أو الملوثات، ويتطلب كاميرات حساسة للأشعة فوق البنفسجية؛ حيث يُعد الأشعة فوق البنفسجية من النوع A آمنًا بجرعات منخفضة، لكن الأشعة فوق البنفسجية من النوع B/C تضر بالجلد/العينين. أما الأشعة تحت الحمراء فتستخدم الاختراق/الانبعاث الحراري لفحص المواد المعتمة أو الرقابة الحرارية؛ ومعظم أنواع الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) تعمل مع أجهزة استشعار قياسية (بينما تتطلب SWIR أجهزة متخصصة)، وتُعد الأشعة تحت الحمراء القريبة آمنة بشكل عام (لكن الأشعة عالية الطاقة قد تسبب ارتفاع درجة الحرارة). ويُحدد الاختيار حسب المهمة—مثلاً: استخدام الأشعة فوق البنفسجية لكشف ملوثات الطعام، والأشعة تحت الحمراء للفحص الداخلي للوحات الدوائر المطبوعة.

5. الاتجاهات والتطورات المستقبلية

تشهد تقنية الأشعة فوق البنفسجية/تحت الحمراء تطوراً نحو التصغير (مثل مصابيح LED صغيرة للأنظمة المحمولة)، والتصوير متعدد الأطياف (دمج الأشعة فوق البنفسجية/المرئية/تحت الحمراء لتحقيق تحليل شامل، مثل تقييم جودة الغذاء)، ودمج الذكاء الاصطناعي (حيث تحسن الخوارزميات دقة اكتشاف العيوب واتخاذ القرارات في الوقت الفعلي).

6. الخاتمة

يُحدث التصوير المرئي بالأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء تحوّلًا في رؤية الآلات من خلال تمكين مهام يتعذر إنجازها باستخدام الضوء المرئي. فالأولى تتفوق في اكتشاف العيوب أو الملوثات الخفية، وفي التحقق من الهوية؛ بينما توفر الثانية القدرة على الاختراق، والتصوير الحراري، وتقليل الوهج. ومع تزايد مطالب الصناعات بدقة أعلى، ستتوسع أدوارها—ويساعد فهم خصائصها الشركات على تحسين الجودة والأمان والكفاءة.

تمتلك شركة HIFLY خبرة تصنيع تزيد عن 15 عامًا في مجال إضاءة الرؤية الآلية، وفريق بحث وتطوير محترف. إذا كانت لديك أي متطلبات مخصصة للإضاءة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية، فلا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت!