【自有技术大讲堂】红外光在机器视觉检测中的应用
导语
光源在视觉系统中图像非常重要，通过适当的光源照明可以将被测物体的目标信息与背景信息区分，以获得高品质，高对比度的图像，从而可以降低图像处理算法的难度，同时提供系统的精度和可靠性。光源在不同波段又分为可见光、红外光、紫外光；其中红外光由于其特殊的优点，尤其是在半导体领域，近红外光对半导体材料具有较强穿透力，在半导体领域的机器视觉检测中，起到越来越重要的作用。
概述
短波红外(SWIR)的范围在900到2500 nm之间，较短的SWIR波长大约从900 nm到1700 nm，在可见范围内表现与光子相似。虽然SWIR中目标的光谱含量不同，但生成的图像仍然更清晰，不像MWIR和LWIR光带的低分辨率热成像。这种优势让SWIR与许多工业机器视觉应用的需求更紧密地结合在一起。它占据了近红外以上的电磁波谱，完全超出了传统硅基成像传感器的能力范围。
优点
所以，为何要使用短波红外呢？因为短波红外具有以下一些优点：
● 高灵敏度
● 高分辨率
● 能在夜空辉光下观测
● 昼夜成像
● 隐蔽照明
● 无需低温制冷
● 可采用常规的低成本可见光透镜
● 尺寸小
● 功率低
应用
近红外一般定义为700-2000nm波长范围内的光线，对于红外摄像头而言硅基传感器的上限约为1100nm，铟镓砷（InGaAs）传感器大约1800nm左右，都是目前在近红外显微观察中使用的主要传感器，可覆盖典型的近红外频带。大量使用可见光难以或无法实施的应用可通过近红外成像完成。当使用近红外成像时，水蒸气、硅、部分化合物、部分蓝膜等特定材料均为透明，这为原材料检测应用提供了独特的选择，如硅片表面和内部的成像缺陷。因此红外显微检测被应用于半导体行业的各个方面。
此外， 红外光还有其他领域也应用广泛，如在食品领域上依据不同材料的吸光特性不同，在成像上会显示不同的颜色，例如区分调味料、盐、糖等；检测苹果内部是否有坏损、区分水和油；区分不同的塑料物质等。
红外器件
红外光源目前使用最多的是LED和卤素灯。
LED光源的优点是发热低、耗电低、与卤素灯相比寿命长。因此，一般长期使用的FA领域，LED是首选光源。
但是，LED光源与卤素灯相比光量不足，并且一个LED光源很难检测宽波长范围，增加光源量自然会增加成本。
卤素灯的缺点在于寿命短、发热量高。卤素灯与LED光源相比，光量高，波长宽。因此卤素灯通常适用于广泛的波长分析检测。
搭配的相机镜头一般也为红外的相机和镜头，红外的相机镜头对红外光的响应更好，对红外光线有着更好的透光率，成像效果更佳。
结语
红外光及其成像具有其特殊的优点，使得它们可以用于各种各样的应用和产业，尤其是其对半导体材料的穿透能力，使其在半导体缺陷检测领域发挥重要作用，但并不是所有材料都对红外波段有响应，因此提前了解被检测材料类型以及它对哪个波长有响应，是使用红外检测的前提之一。
