Klacci 凱樂奇通關機

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一起來瞭解，來自整個電磁頻譜的成像技術的高階概述。

工業機器視覺攝影機和感測器，正在製造工廠和製造生產線外找到應用。在生產線上，機器視覺系統遠遠超過了人類的檢查能力，並且可以每分鐘重複和可靠地檢查數千個零件。機器視覺系統可以輕鬆評估，人眼看不見的物體細節，並以更高的可靠性和更少的錯誤，來檢查它們。

在製造之外，許多應用，包括軍事、執法、醫療保健和娛樂，正在利用僅由工業製造商使用的相同成像技術。

在本引物中，探索了影像感測器技術、機器視覺攝影機，及其檢測可見和不可見的能力，超越了人眼的能力。

檢查「可見光」-可見光

電磁光譜是用來描述整個光範圍的術語。電磁能以波的形式傳播，從非常長的無線電波，到非常短的伽馬射線。光通常以奈米（nm）為單位測量，每個奈米代表光的波長或光能帶。人眼只能檢測到，被稱為可見光的電磁光譜部分的 400-700 奈米的波長。

在過去的 50 年裡，使用 CCD（電荷耦合器件）或 CMOS（互補金屬氧化物半導體）影像感測器的攝影機，穩步取代了人類的視力，以提供更有效率、更準確和更穩健的檢查。

每個都有獨特的優勢和劣勢，在不同的應用中都有優勢。在大多數情況下，大多數應用都轉向使用 CMOS 探測器；然而，一些應用，如天文學，仍然看到 CCD 探測器的優勢，因為它們的噪音低。

圍繞可見光建構的機器視覺應用，幾乎涵蓋了你周圍看到的一切。這包括所有類型的容器、半導體和 PCB 的離散零組件檢查、機器人控制和指導、監控和情況感知、郵件掃描和分類，以及鋁、鋼、印刷包裝，和無紡布材料的捲筒紙檢查。

檢查「看不見的」—— 紅外線和 X 射線

可見光譜可以分析零件或專案的表層。紅外線的波長為 700 奈米-15,000 奈米，X 射射射波長為 0.01 奈米- 10 奈米，深入物體，提供有關其內部結構的資訊。

紅外線是指可見色譜的紅色端之外，和微波區域之前的區域。所有物體在紅外光譜中輻射能量，即使是室溫下的物體和冰等冰凍物體。

各種安全、監控、軍事、醫療保健和製造應用，都使用紅外線攝影機。它們檢測熱發射的紅外光（熱量）的能力，使它們非常適合夜視、發燒檢測和各種安全應用，僅舉幾例這種多功能技術日益成長的用途。

讓我們來看看不同類型的紅外線和 X 射線技術、它們的應用，以及支援它的感測器技術。

由 Teledyne DALSA 提供

近紅外線（NIR）成像

NIR 光譜中的工業影像處理，是一種強大的、非侵入性技術，用於生產線，以確保品質和提高生產力。事實證明，這項技術是一系列產品的線上檢查，和分類的可靠製造工具。

極紅外線攝影機在波長為 750-1000 奈米的極紅外光譜中執行，並使用 CMOS 感測器，與可見光應用中使用的感測器相同。

印刷業使用 NIR 攝影機，來檢查貨幣中編織的安全功能。紙幣生產變得越來越複雜，包括一系列安全功能，如嵌入式磁條、全像圖和水印。使用可見光，很難檢查這些安全功能。

NIR 攝影機還檢查製藥和化妝品行業的安全標籤，並用於品牌保護。與貨幣一樣，安全標籤具有只有 NIR 光才能看到的功能，這使得製作假冒標籤變得更加困難。

精準農業使用 NIR 成像，進行食品和作物分析。健康的有機材料，比不健康的、死的或無機物質反射更多的紅外光。NIR 檢測作物中的水分、脂肪、澱粉和蛋白質，使農民能夠快速改進，以提高產品的品質和數量，提高收入和盈利能力。

SWIR 成像

短波紅外線（SWIR）光，通常被定義為 1000-3000 奈米波長範圍內的光，主要使用砷化銦銦（InGaAs）紅外線探測器來捕捉影像。

SWIR 可以透過濃稠的水蒸氣看到，包括霧霾和霧氣。在霧和霧霾經常發生的港口和港口安全場景中，SWIR 辨識任何天氣下的船隻、人員和漂浮物體，甚至被霧氣遮擋。SWIR 還透過塑膠瓶等不透明包裝，來確定藥品、化學品和化妝品的填充量，以進行品質控制。

在太陽能電池製造中，SWIR 有助於最大限度地提高太陽能電池製造過程的效率。由於矽在 1100 奈米以上是透明的，SWIR 在太陽能薄膜和結晶矽的品質中，辨識出微裂紋和異常。

在食品生產中，SWIR 檢測食品中的含水量。例如，當產品變形時，水取代了有機物。由於水吸收了 SWIR 光，因此在影像中，瘀傷區域顯示為黑斑，對比度要高得多。

MWIR 成像

中波紅外線（MWIR）使用 MCT（鎵化鎵/HgCdTe）探測器，並在 3000-5000 奈米波長範圍內執行。MWIR 是遠端監控的理想選擇。即使在潮溼、霧、霧、雨或煙霧等具有挑戰性的條件下，MWIR 白天或晚上都能提供詳細的影像。

另一個有趣的應用是化學辨識。化學品在熱耗散和發射率（物體發射紅外線能量能力的度量）方面發出特定的紅外光特徵。執法部門使用 MWIR 來檢測和分類化學成分。它可以透過袋子和包裝，來辦識化學品和物質，而無需觸控或分析它們。例如，如果執法部門遇到白色粉末狀物質，MWIR 可以告訴他們是芬太尼、可卡因還是嬰兒爽身粉。

在工業應用中，溫度和熱力學是焊接和雷射切割等製造過程中，需要監控的關鍵參數，MWIR 非常適合品質控制。例如，在焊接過程中，工藝參數的變化，會影響焊接接頭的品質、尺寸和效能。發生的任何變化都可能影響焊接元件的機械行為，導致使用時出現故障。因此，監測焊接過程對於確保焊接接頭的品質非常重要。MWIR 可以在流程中直接觀察焊弧，並可以辦識不符合生產品質標準的焊接缺陷。

LWIR 成像

長波紅外線（LWIR）使用由氧化釩（VOx）或非晶矽（a-Si）探測器製成的微孔儀，並在 8000-15000 奈米的波長範圍內工作。LWIR 檢測人類、車輛和動物的熱排放。MWIR 是遠端監控的理想選擇，而 LWIR 攝影機更適合周邊監控和短程監控。例如，裝有 LWIR 熱成像攝影機的坦克或悍馬，將掃描以定位車輛和敵人目標。

在製造中，膠水檢測等熱敏應用使用 LWIR 攝影機進行品質控制。熱膠檢查檢測和測量新放置的水滴，在產品上的位置。檢查膠水的挑戰在於，它完全透明，通常位於深色背景上，因此使用傳統的可見成像很難成像水滴。液體膠水通常在高溫時使用，因此具有與背景物體非常不同的散熱和發射率，這使得它很容易在熱影像中檢測到一個明確定義的白點。

LWIR 的最新應用之一是發燒檢測。作為溫度計槍的替代品，LWIR 對人們皮膚溫度升高進行篩查。紅外線攝影機不需要任何實體接觸，降低了使用者錯誤的風險，並提供幾乎即時的讀數。作為診斷工具，它不夠準確。然而，它可以快速辨識皮膚溫度升高的人類，這樣他們就可以從排隊中移出進一步篩查。發燒掃描應用應在視野中，包括在已知溫度下校準的黑體散熱器，以提供更高的溫度參考，以提高準確性。

X 光

X 射線在極短波光譜.01-10 奈米波長下工作，並使用兩性 Si/Se 影像探測器。X 射線可以看穿任何固體表面，包括人體組織，是醫療診斷的理想選擇。然而，它在製造業中還有其他幾個用途。

印刷電路板等多層零件，使用 X 光來檢測內層的問題。檢查安全氣囊等多零件裝置，當產品完全組裝時，使用 X 光進行檢查。安全氣囊有許多零件，包括在撞擊時迅速充氣的迷你爆炸裝置。每個零件都需要精確到位，安全氣囊才有效。在向汽車製造商傳送安全氣囊之前，X 光用於品質控制。

使用 X 光技術檢測汙染物，是食品加工廠品質控制的重要組成部分。X 光可以檢測金屬、骨骼、玻璃、石頭和一些塑膠碎片，而不會損壞包裝，以確保品質。

在本入門書中，我們提供了來自整個電磁光譜的成像技術的高階概述，這些技術使我們遠遠超出了眼睛所能看到的範圍。除了成像、工業4.0、太空旅行、基因組學、醫療保健和人工智慧的進步，都在推動視覺技術的加速發展，以滿足製造之外越來越多的應用，並找到進入日常生活的道路。