Ultraibolya és infravörös fény alkalmazása gépi látás megvilágításában

A gépi látórendszerek elengedhetetlenek a modern ipari automatizálásban, minőségellenőrzésben és kutatásban, ahol a megvilágítás központi szerepet játszik. Habár a látható fény a leggyakoribb, ultraibolya (UV) fény és infravörös (IR) fény olyan egyedi előnyöket kínálnak, ahol a látható fény hatékonysága korlátozott. Ez a cikk bemutatja jellemzőiket, főbb alkalmazási területeiket és a jövőbeli trendeket a gépi látás terén.

1. UV és IR fény áttekintése a gépi látásban

A látható tartomány (400–760 nm) az emberi szem számára érzékelhető az elektromágneses spektrumban, azonban az ultraibolya (10–400 nm) és az infravörös (760 nm–1 mm) kiterjeszti a gépi látórendszerek képességeit. A gyakorlatban közeli ultraibolya (UV-A, 315–400 nm) használatosabb biztonsági és szenzorkompatibilitási okokból, míg közeli infravörös (NIR, 760–1400 nm) és rövidhullámú infravörös (SWIR, 1400–3000 nm) gyakoriak az IR-feladatoknál – módosított szabványos érzékelőkkel működnek, és hatékonyan behatolnak az anyagokba.

Az UV gerjeszti a fluoreszcenciát bizonyos anyagokban, míg az IR kémiai összetétel alapján lép kölcsönhatásba az anyagokkal (abszorpció/transzmisszió). Ezek az egyedi kölcsönhatások határozzák meg gépi látásban való alkalmazásukat.

2. Az UV-fényforrások alkalmazásai

Az UV-világítás kihasználja fluoreszcencia és az anyagkontrasztot a láthatatlan hibák, szennyeződések vagy jellemzők észleléséhez.

2.1 Ipari minőségellenőrzés

Az UV-t széles körben használják minőségellenőrzésre, felületi hibák és termék integritás vizsgálatára. Polimereknél (pl. autóipari műanyag alkatrészek) és bevonatoknál (pl. háztartási készülékek festése) az UV kiemeli a fluoreszkáló adalékanyagokat – repedések vagy tűlyukak sötét, nem fluoreszkáló foltokként jelennek meg, amelyeket a rendszer jelez. Élelmiszer- és gyógyszeriparban az UV azonosítja az organikus szennyezőket (penész, baktériumok) és ellenőrzi a tabletta bevonatok egyenletességét, mivel az organikus anyagok fluoreszkálnak a nem fluoreszkáló anyagokkal szemben.

2.2 Hitelességvizsgálat és hamisításvédelem

Az UV-fény feltárja a dokumentumok (útlevél) és a pénznemek (euró/amerikai dollár fluoreszkáló szálak) rejtett biztonsági jellemzőit. A prémium termékek (luxusárú cikkek, elektronikai eszközök) UV-jelzésű matricákat használnak; a gépi látás ezeket UV-fény alatt vizsgálja az eredetiség megerősítése érdekében, így támogatva a hamisítás elleni védelmet az ellátási láncban.

3. Az IR-fényforrások alkalmazásai

Az IR kiválóan alkalmas anyagbehatolás , termikus kontrasztfokozásra , és a fényfénycsökkentés , ideális zárt vagy alacsony fényviszonyok közötti helyzetekhez.

3.1 Anyagbehatolás és rejtett tulajdonságok észlelése

A NIR/SWIR áthatol az átlátszatlan anyagokon. Félvezetők esetében az IC/PCB belső csatlakozásait (forrasztási pontok, hibák) vizsgálja, amelyeket a látható fény nem érhet el. Mezőgazdaságban a NIR felfedi a gyümölcsök belső hibáit (zúzódásokat) és a gabona nedvességtartalmát méri abszorpció alapján, optimalizálva a szortírozást és a tárolást.

3.2 Termográfia és hőmérsékletmérés

Az IR rögzíti a hőmérsékleti sugárzást érintkezésmentes hőmérséklet-ellenőrzéshez. Gyártás során (fémöntés, hegesztés) a termikus térképek segítenek az esetleges túlmelegedés vagy hideg pontok azonosításában a minőség biztosítása érdekében. Az egészségügyben az IR segítségével mérhető a bőr hőmérséklete (lázmérés), valamint nyomon követhető a sebgyógyulás a véráramlás változásai alapján; állatorvosi területen is alkalmazzák, hogy érintésmentesen kimutassák a sérüléseket.

3.3 Túlzott fény csökkentése és alacsony fényviszonyok közötti képalkotás

Az IR elkerüli a tükröződő felületekről (fémből, üvegből) visszaverődő vakító fényt, és sötétben is működik. Kültéri megfigyelésnél (forgalom, logisztikai udvarok) vagy tükröző anyagok vizsgálatakor (rozsdamentes acél háztartási készülékek) az IR megszünteti a tükröződést, és tiszta képet biztosít, így felfedi a látható fény által rejtett karcolásokat vagy horpadásokat.

4. A UV- és az IR-fényforrások közötti főbb különbségek

Az UV a rejtett jellemzők/szennyeződések észleléséhez fluoreszcenciát/kontrasztot használ, UV-érzékeny kamerákat igényel; az UV-A alacsony dózisban biztonságos, de az UV-B/C káros a bőrre/szemre. Az IR áthatolást/hőkibocsátást használ átlátszatlan anyagok vizsgálatához vagy hőmérséklet-ellenőrzéshez; a legtöbb NIR működik szabványos érzékelőkkel (a SWIR speciálisakra van szükség), és az NIR általában biztonságos (a nagy teljesítményű IR túlmelegedést okozhat). A választás a feladattól függ – például UV étel-szennyeződésekhez, IR a PCB belső ellenőrzéséhez.

5. Jövőbeli trendek és fejlesztések

Az UV/IR technológia a miniatürizálódás (kompakt LED-ek hordozható rendszerekhez), a többtartományú képalkotás (UV/látható/IR kombináció komplex elemzéshez, pl. élelmiszer-minőség profilozása) és az MI integráció (algoritmusok hibafelismerési pontosságának javítása és valós idejű döntéshozatal) irányába halad.

6. Következtetés

Az UV és IR átalakítja a gépi látást, lehetővé téve olyan feladatokat, amelyek látható fényben lehetetlenek. Az UV kiemelkedik a rejtett hibák/szennyeződések észlelésében és az autentikációban; az IR pedig áthatolást, termográfiai képalkotást és csillogás-csökkentést kínál. Ahogy az iparágak egyre nagyobb pontosságot követelnek meg, szerepük növekedni fog – tulajdonságaik ismerete segíti a vállalkozásokat a minőség, biztonság és hatékonyság javításában.

A HIFLY több mint 15 éves gyártási tapasztalattal rendelkezik a gépi látás világítástechnikai területén. Rendelkezünk szakosodott kutatási és fejlesztési csapattal. Ha egyéni igénye van infravörös vagy ultraviola fényforrásokkal kapcsolatban, forduljon hozzánk bármikor!