Uporaba ultravijoličnega in infrardečega svetlobe pri osvetlitvi v strojnem vidu

Sistemi strojnega vida so ključni pri sodobni industrijski avtomatizaciji, kontroli kakovosti in raziskavah, pri čemer je osvetlitev temeljni sestavni del. Čeprav je vidna svetloba pogosta, ultravijolična (UV) svetloba in infrardeča (IR) svetloba ponujata edinstvene prednosti tam, kjer vidna svetloba ne zadostuje. V tem članku bomo raziskali njune značilnosti, ključne aplikacije in prihodnje trende v strojnem vidu.

1. Pregled UV in IR svetlobe v strojnem vidu

Vidni del elektromagnetnega spektra (400–760 nm) je zaznaven za človeško oko, vendar UV (10–400 nm) in IR (760 nm–1 mm) razširjata zmogljivosti strojnega vida. V praksi, blizu ultravijolično (UV-A, 315–400 nm) je prednostno uporabljeno zaradi varnosti in združljivosti s senzorji, medtem ko blizu infrardeča (NIR, 760–1400 nm) in kratek valovni infrardeči (SWIR, 1400–3000 nm) so pogosti pri IR opravilih—delujejo s spremenjenimi standardnimi senzorji in učinkovito predirajo materiale.

UV vzbudi fluorescenco določenih snovi, medtem ko IR deluje z materiali glede na kemično sestavo (absorpcija/prenos). Te edinstvene interakcije omogočajo njihovo uporabo v strojnem vidu.

2. Uporaba UV virov svetlobe

UV osvetlitev izkorišča fluorescenca in kontrast materialov za zaznavanje nevidnih napak, onesnažil ali lastnosti.

2.1 Industrijski pregled kakovosti

UV se pogosto uporablja pri kontroli kakovosti za ugotavljanje površinskih napak in celovitosti izdelkov. Pri polimerih (npr. plastični avtomobilski dele) in prevlekah (npr. barve gospodinjskih aparatov) UV razsvetljuje fluorescentne dodatke—napake, kot so razpoke ali pike, ustvarjajo temne, nefluorescentne točke, ki jih sistemi označijo. V prehranski in farmacevtski industriji UV omogoča prepoznavanje organskih onesnažil (plesni, bakterije) ter preverjanje enakomernosti prevleke tabletek, saj organske snovi svetijo pri UV svetlobi na nematerialih, ki ne svetijo.

2.2 Overitev pristnosti in boj proti ponarejanju

UV razkriva skrite varnostne funkcije v dokumentih (potniki) in valutah (fluorescentni vlakni v evrih/ameriških dolarjih). Visoko kakovostni izdelki (luksuzne blago, elektronika) uporabljajo nalepke z UV označevanjem; strojno vidno preverjanje teh pod UV svetlobo potrjuje pristnost, kar podpira ukrepe proti ponarejanju v dobavnem verigah.

3. Uporaba virov IR svetlobe

IR odlično opravlja pri prepenetraciji materialov , izboljšanju toplotnega kontrasta , in zmanjšanje bleščanja , idealno za blokirane ali slabo osvetljene scenarije.

3.1 Prepenetracija materialov in zaznavanje skritih lastnosti

NIR/SWIR predira neprozorne materiale. V polprevodnikih omogoča pregled notranjih povezav IC/PCB (lotarske spoje, napake), do katerih vidna svetloba ne more dostopati. V kmetijstvu NIR razkrije notranje poškodbe sadja (modrice) in meri vlažnost žita s pomočjo absorpcije, kar optimizira razvrščanje in shranjevanje.

3.2 Termografsko slikanje in merjenje temperature

IR zajema toplotno sevanje za nadzor temperature brez stika. V proizvodnji (livarstvo kovin, varjenje) toplotne karte zaznajo pregrevanje/ledena področja, da se zagotovi kakovost. V zdravstveni nege IR meri temperaturo kože (zaznavanje vročine) in spremlja celjenje ran prek sprememb pretoka krvi; uporablja se tudi v veterinarski medicini za neinvazivno zaznavanje poškodb.

3.3 Zmanjšanje bleščanja in slikanje pri slabi osvetlitvi

IR se izogne bleščanju od zrcalnih površin (kovina, steklo) in deluje v temi. Za zunanji nadzor (promet, logistična skladišča) ali pregled refleksivnih materialov (aparati iz nerjavnega jekla) IR odpravi bleščanje in zajame jasne slike, pri čemer razkrije riske ali vgneče, skrite pod vidno svetlobo.

4. Ključne razlike med UV in IR svetlobnimi viri

UV uporablja fluorescenco/kontrast za zaznavanje skritih lastnosti/onesnažil, pri čemer so potrebne kamere, občutljive na UV; UV-A je varen pri nizkih odmerkih, UV-B/C pa škoduje koži/očesu. IR uporablja predrivanje/termično emisijo za pregled neprozornih materialov ali termično spremljanje; večina NIR deluje s standardnimi senzorji (SWIR potrebuje specializirane), NIR pa je na splošno varen (močan IR lahko povzroči pregrevanje). Izbira je odvisna od naloge – npr. UV za onesnažila v hrani, IR za notranje preglede tiskanih vezij.

5. Prihodnji trendi in razvoj

Tehnologija UV/IR napreduje proti miniaturizaciji (kompaktni LED-i za prenosne sisteme), multispektralnemu slikanju (kombinacija UV/vidni/IR za celovito analizo, npr. profil kakovosti hrane) ter integraciji umetne inteligence (algoritmi izboljšujejo natančnost zaznavanja napak in odločanje v realnem času).

6. Zaključek

UV in IR transformirata strojno vidnost tako, da omogočata opravila, ki jih ni mogoče izvesti z vidno svetlobo. UV odlično najde skrite napake/onesnaževalce in omogoča preverjanje pristnosti; IR ponuja prodornost, termično slikanje in zmanjšanje bleščanja. Ko industrije zahtevajo višjo natančnost, se bo njuna vloga povečala – razumevanje njunih lastnosti pomaga podjetjem izboljšati kakovost, varnost in učinkovitost.

HIFLY ima več kot 15 let izkušenj v proizvodnji na področju osvetlitve za strojno vidnost. Ima strokovno raziskovalno in razvojno ekipo. Če imate kakršnekoli posebne zahteve za infrardečo ali ultravijolično svetlobo, nas lahko kadarkoli kontaktirate!