Ứng dụng của ánh sáng tử ngoại và hồng ngoại trong chiếu sáng thị giác máy

Các hệ thống thị giác máy đóng vai trò thiết yếu trong tự động hóa công nghiệp hiện đại, kiểm tra chất lượng và nghiên cứu, trong đó chiếu sáng là thành phần cốt lõi. Mặc dù ánh sáng nhìn thấy được là phổ biến, ánh sáng tử ngoại (UV) và ánh sáng hồng ngoại (IR) mang lại những ưu điểm độc đáo nơi mà ánh sáng nhìn thấy được không đáp ứng được. Bài viết này khám phá các đặc tính, ứng dụng chính và xu hướng tương lai của chúng trong thị giác máy.

1. Tổng quan về ánh sáng UV và IR trong Thị giác máy

Dải ánh sáng nhìn thấy được trong phổ điện từ (400–760 nm) có thể được mắt người phát hiện, nhưng tia UV (10–400 nm) và IR (760 nm–1 mm) mở rộng khả năng của thị giác máy. Trong thực tế, tử ngoại gần (UV-A, 315–400 nm) được ưu tiên sử dụng do an toàn và sự tương thích với cảm biến, trong khi hồng ngoại gần (NIR, 760–1400 nm) và hồng ngoại bước sóng ngắn (SWIR, 1400–3000 nm) thường được sử dụng trong các nhiệm vụ IR—chúng hoạt động với các cảm biến tiêu chuẩn đã được điều chỉnh và xuyên thấu vật liệu một cách hiệu quả.

Tia UV kích thích hiện tượng phát quang trong các chất cụ thể, trong khi tia IR tương tác với vật liệu dựa trên thành phần hóa học (hấp thụ/truyền qua). Những tương tác đặc biệt này thúc đẩy việc sử dụng chúng trong thị giác máy.

2. Ứng dụng của nguồn sáng UV

Chiếu sáng UV tận dụng huỳnh quang và tương phản vật liệu để phát hiện các khuyết tật, tạp chất hoặc đặc điểm vô hình.

2.1 Kiểm tra chất lượng công nghiệp

Tia UV được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát chất lượng để phát hiện các khuyết tật bề mặt và độ nguyên vẹn sản phẩm. Đối với các polymer (ví dụ: bộ phận nhựa ô tô) và lớp phủ (ví dụ: sơn thiết bị gia dụng), ánh sáng UV làm nổi bật các chất phụ gia phát quang—các khuyết tật như nứt hoặc lỗ châm kim sẽ tạo thành các điểm tối, không phát quang, và hệ thống sẽ đánh dấu lại. Trong ngành thực phẩm/dược phẩm, tia UV giúp xác định các tạp chất hữu cơ (nấm mốc, vi khuẩn) và kiểm tra độ đồng đều của lớp phủ viên thuốc, vì các chất hữu cơ sẽ phát quang trên nền vật liệu không phát quang.

2.2 Xác thực và chống hàng giả

Tia UV làm lộ các tính năng bảo mật ẩn trong tài liệu (hộ chiếu) và tiền tệ (sợi huỳnh quang Euro/US Dollar). Các sản phẩm cao cấp (hàng xa xỉ, thiết bị điện tử) sử dụng nhãn đánh dấu bằng tia UV; hệ thống thị giác máy quét những nhãn này dưới ánh sáng UV để xác nhận tính xác thực, hỗ trợ chống hàng giả trong chuỗi cung ứng.

3. Ứng dụng của nguồn sáng hồng ngoại

Hồng ngoại vượt trội ở khả Năng Thẩm Thấu Vào Chất Liệu , tăng cường độ tương phản nhiệt , và giảm ánh chói , lý tưởng cho các tình huống bị che khuất hoặc thiếu ánh sáng.

3.1 Khả năng xuyên thấu vật liệu và phát hiện tính năng ẩn

NIR/SWIR có thể xuyên qua các vật liệu mờ đục. Trong ngành bán dẫn, nó được dùng để kiểm tra các kết nối bên trong IC/PCB (mối hàn, lỗi) mà ánh sáng nhìn thấy không thể tiếp cận. Trong nông nghiệp, NIR phát hiện các khuyết tật bên trong trái cây (bầm dập) và đo độ ẩm ngũ cốc thông qua hấp thụ ánh sáng, từ đó tối ưu hóa việc phân loại và lưu trữ.

3.2 Chụp ảnh nhiệt và đo nhiệt độ

IR ghi nhận bức xạ nhiệt để giám sát nhiệt độ không tiếp xúc. Trong sản xuất (đúc kim loại, hàn), bản đồ nhiệt phát hiện các điểm quá nóng/quá lạnh nhằm đảm bảo chất lượng. Trong y tế, IR đo nhiệt độ da (phát hiện sốt) và theo dõi quá trình lành vết thương thông qua sự thay đổi lưu lượng máu; nó cũng được sử dụng trong thú y để phát hiện chấn thương một cách không xâm lấn.

3.3 Giảm loá và chụp ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu

IR tránh được hiện tượng loá từ các bề mặt phản quang (kim loại, kính) và hoạt động tốt trong bóng tối. Đối với giám sát ngoài trời (giao thông, khu logistics) hoặc kiểm tra vật liệu phản quang (thiết bị gia dụng inox), IR loại bỏ hiện tượng loá và ghi lại hình ảnh rõ nét, làm lộ các vết trầy xước hoặc vết lõm mà ánh sáng nhìn thấy không thể phát hiện.

4. Các điểm khác biệt chính giữa nguồn sáng UV và IR

UV dựa vào huỳnh quang/tương phản để phát hiện các đặc điểm ẩn/chất gây nhiễm, đòi hỏi phải có camera nhạy với tia UV; UV-A an toàn ở liều thấp, nhưng UV-B/C gây hại cho da/mắt. IR sử dụng khả năng xuyên thấu/phát xạ nhiệt để kiểm tra vật liệu không trong suốt hoặc giám sát nhiệt độ; hầu hết các loại NIR hoạt động được với cảm biến thông thường (SWIR cần cảm biến chuyên dụng), và NIR nói chung là an toàn (tuy nhiên, IR công suất cao có thể gây quá nhiệt). Việc lựa chọn phụ thuộc vào nhiệm vụ cụ thể—ví dụ, dùng UV để phát hiện chất gây nhiễm trong thực phẩm, dùng IR để kiểm tra bên trong mạch in (PCB).

5. Xu hướng và phát triển trong tương lai

Công nghệ UV/IR đang tiến dần đến việc thu nhỏ kích thước (các đèn LED nhỏ gọn cho hệ thống di động), chụp ảnh đa phổ (kết hợp UV/khả kiến/IR để phân tích toàn diện, ví dụ như đánh giá chất lượng thực phẩm), và tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) (các thuật toán cải thiện độ chính xác trong phát hiện lỗi và ra quyết định theo thời gian thực).

6. Kết luận

UV và IR biến đổi thị giác máy bằng cách thực hiện các nhiệm vụ mà ánh sáng nhìn thấy không thể. UV vượt trội trong việc phát hiện khuyết tật/chất gây nhiễm ẩn và xác thực; IR cung cấp khả năng xuyên thấu, hình ảnh nhiệt và giảm lóa. Khi các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao hơn, vai trò của chúng sẽ ngày càng tăng—hiểu rõ các đặc tính của chúng giúp doanh nghiệp nâng cao chất lượng, an ninh và hiệu quả.

HIFLY có hơn 15 năm kinh nghiệm sản xuất trong lĩnh vực chiếu sáng thị giác máy. Chúng tôi có đội ngũ R&D chuyên nghiệp. Nếu bạn có bất kỳ yêu cầu tùy chỉnh nào về đèn hồng ngoại hoặc tử ngoại, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào!