Застосування ультрафіолетового та інфрачервоного світла в освітленні систем машинного зору

Системи машинного зору мають важливе значення в сучасній промисловій автоматизації, контролі якості та наукових дослідженнях, при цьому освітлення є ключовим компонентом. Хоча видиме світло є поширеним, ультрафіолетове (УФ) світло та інфрачервоне (ІЧ) світло мають унікальні переваги там, де видиме світло недостатнє. У цій статті розглядаються їхні характеристики, основні сфери застосування та майбутні тенденції в машинному зорі.

1. Огляд УФ та ІЧ світла в машинному зорі

Видимий діапазон електромагнітного спектру (400–760 нм) доступний для сприйняття людським оком, але УФ (10–400 нм) та ІЧ (760 нм–1 мм) розширюють можливості машинного зору. На практиці ближнє ультрафіолетове (УФ-А, 315–400 нм) використовується через міркування безпеки та сумісності з датчиками, тоді як ближнє інфрачервоне (NIR, 760–1400 нм) та короткохвильове інфрачервоне (SWIR, 1400–3000 нм) поширені для ІЧ-завдань — вони працюють із модифікованими стандартними сенсорами та ефективно проникають у матеріали.

УФ-випромінювання збуджує флуоресценцію у певних речовинах, тоді як ІЧ-випромінювання взаємодіє з матеріалами залежно від їх хімічного складу (поглинання/пропускання). Ці унікальні взаємодії обумовлюють їх використання у системах машинного зору.

2. Застосування джерел УФ-світла

УФ-підсвічування використовує флуоресценція та контраст матеріалів для виявлення невидимих дефектів, забруднень або особливостей.

2.1 Промислова перевірка якості

УФ-випромінювання широко використовується для контролю якості поверхневих дефектів та цілісності продукту. Для полімерів (наприклад, пластикових деталей автомобілів) і покриттів (наприклад, фарби побутової техніки) УФ-випромінювання активує флуоресценцію добавок — дефекти, такі як тріщини або проколи, створюють темні, нефлуоресцентні ділянки, які система помічає. У харчовій промисловості та фармацевтиці УФ-випромінювання допомагає виявляти органічні забруднення (плісняву, бактерії) і перевіряти рівномірність покриття таблеток, оскільки органічні речовини флуоресцують на тлі непофлуоресціюючих матеріалів.

2.2 Автентифікація та захист від підробки

УФ-випромінювання виявляє приховані захисні елементи в документах (паспортах) та валюті (флуоресцентні нитки у євро/доларах США). Високоякісні товари (люксові вироби, електроніка) використовують мітки з УФ-маркуванням; машинне бачення сканує їх під УФ-світлом для підтвердження автентичності, забезпечуючи боротьбу з підробками в ланцюгах поставок.

3. Застосування джерел ІЧ-випромінювання

ІЧ-випромінювання чудово підходить для проникнення крізь матеріали , покращення теплового контрасту , а також зменшення відблисків , ідеально підходить для сценаріїв із перекриттям або слабким освітленням.

3.1 Проникнення крізь матеріали та виявлення прихованих ознак

Ближній ІЧ (NIR) та короткохвильовий ІЧ (SWIR) проникають крізь непрозорі матеріали. У напівпровідниковій галузі це дозволяє перевіряти внутрішні з'єднання ІС/ПЛП (паяльні з'єднання, дефекти), які недоступні для видимого світла. У сільському господарстві NIR виявляє внутрішні пошкодження фруктів (подряпини) і вимірює вологість зерна за поглинанням, оптимізуючи сортування та зберігання.

3.2 Тепловізія та вимірювання температури

ІЧ-випромінювання фіксує теплове випромінювання для бесконтактного вимірювання температури. У виробництві (лиття металів, зварювання) теплові карти дозволяють виявляти перегріті або холодні ділянки, забезпечуючи якість. У медицині ІЧ-випромінювання використовується для вимірювання температури шкіри (виявлення гарячки) та контролю загоєння ран за змінами кровотоку; також його застосовують у ветеринарії для бесконтактного виявлення травм.

3.3 Зменшення осліплюючого ефекту та зображення в умовах слабкого освітлення

ІЧ-випромінювання усуває осліплюючий ефект від дзеркальних поверхонь (метал, скло) і працює в темряві. Для зовнішнього спостереження (транспорт, логістичні майданчики) або огляду відбивних матеріалів (прилади з нержавіючої сталі) ІЧ-випромінювання усуває блиск і отримує чіткі зображення, виявляючи подряпини чи вмятини, які приховані від видимого світла.

4. Основні відмінності джерел УФ- та ІЧ-випромінювання

УФ залежить від флуоресценції/контрасту для виявлення прихованих ознак/забруднювачів і потребує УФ-чутливих камер; УФ-А безпечний у малих дозах, але УФ-В/С шкодить шкірі/очам. ІЧ використовує проникнення/теплове випромінювання для перевірки непрозорих матеріалів або теплового моніторингу; більшість НІЧ працює зі стандартними сенсорами (SWIR потребує спеціалізованих), і НІЧ загалом безпечна (високопотужне ІЧ може спричинити перегрів). Вибір залежить від завдання — наприклад, УФ для забруднювачів їжі, ІЧ для внутрішньої перевірки друкованих плат.

5. Майбутні тенденції та розробки

Технологія УФ/ІЧ рухається до мініатюризації (компактні світлодіоди для портативних систем), мультиспектральної візуалізації (поєднання УФ/видимого/ІЧ для комплексного аналізу, наприклад, оцінка якості харчових продуктів) та інтеграції ШІ (алгоритми підвищують точність виявлення дефектів і прийняття рішень у реальному часі).

6. Висновок

УФ та ІЧ промені трансформують машинне зоріння, дозволяючи виконувати завдання, неможливі для видимого світла. УФ-випромінювання чудово підходить для виявлення прихованих дефектів/забруднень і аутентифікації; ІЧ-випромінювання забезпечує проникнення, теплові зображення та зменшення блиску. Оскільки галузі вимагають вищої точності, їхня роль буде зростати — розуміння їхніх властивостей допомагає підприємствам підвищувати якість, безпеку та ефективність.

HIFLY має понад 15 років досвіду виробництва в галузі освітлення для машинного зору. Ми маємо професійну науково-дослідну команду. Якщо у вас є індивідуальні вимоги щодо інфрачервоного або ультрафіолетового освітлення, будь ласка, зв'яжіться з нами в будь-який час!