短波红外（SWIR）成像技术在工业机器视觉领域日益重要。该技术工作于约900纳米至1700纳米波长范围，能揭示传统相机无法捕捉的材料特性与细节。这种独特能力使短波红外成像技术成为跨行业检测、分拣与分析的强大工具。
随着制造工艺日益复杂、质量要求不断提高，短波红外相机正开辟出传统成像技术难以企及甚至无法实现的新检测可能性。
短波红外成像有何独特之处？
不同物体在不同波长下具有不同的透射特性。肉类对X射线透明，而骨骼则不透明。水对可见光透明，但对短波红外不透明。材料在不同波长下的表现可能截然不同：例如水对可见光透明但吸收短波红外，而硅则吸收可见光但对短波红外透明。在可见光下看似相似的物体，在短波红外光谱中可能截然不同。
例如，人眼看来颜色相同的塑料制品，在短波红外光谱中可轻松区分；水体的吸收带能清晰显示湿度水平——含水量越高的区域呈现越深的色调。这些特性使短波红外相机能够探测到RGB或单色传感器无法捕捉的特征与缺陷。
短波红外相机的核心优势
1. 材料鉴别能力
由于短波红外与可见光的交互方式不同，可用于区分不同物体。这使得短波红外相机在鉴别外观相似的物质时尤为有效，例如：
- 不同类型的塑料
- 有机材料与无机材料
- 合格产品与异物
2. 透过遮蔽物实现增强成像
由于波长更长，短波红外光比可见光更能穿透烟雾、雾霾、粉尘及部分包装材料。这使得短波红外成像技术适用于传统相机难以应对的严苛环境。
3. 湿度与污染物检测
水对短波红外波段具有强吸收特性，可精准检测水分、湿斑及污染物。在相机中添加与水吸收谱线匹配的光学滤光片，能清晰识别水分并测量物体含水量，该技术在食品加工与干燥工艺中尤为重要。
常见短波红外相机技术
大多数工业短波红外相机采用砷化镓铟（InGaAs）传感器，因硅材料对短波红外光透明，其具备以下特性：
- 短波红外波段高灵敏度
- 低噪声
- 高动态范围
- 读取速度快
短波红外相机提供面扫描和线扫描两种格式，既适用于静态检测，也能满足高速连续工艺需求，例如卷材检测或自由落体分拣。
短波红外相机应用
食品检测与分拣
短波红外成像技术通过揭示可见光无法捕捉的特性，在食品质量控制中发挥着关键作用。
典型食品检测应用包括：
- 检测塑料、玻璃或石块等异物
- 识别烘焙食品或农产品中的水分差异
- 区分合格与缺陷产品（如霉变检测）
- 根据成熟度或内部状态分拣产品（如苹果内部褐变检测）
半导体与电子检测
在半导体制造过程中，短波红外相机可用于检测部分透射该波段的硅材料。
应用领域包括：
- 晶圆亚表面缺陷检测
- 对准与键合检测
- 太阳能电池检测
短波红外波长可穿透硅材料、粘合剂及部分封装层进行检测，使其在先进电子产品生产中具有重要价值。
回收与物料分拣
物料识别是短波红外成像的另一项重要应用场景。
短波红外相机可实现：
- 按聚合物类型分拣塑料
- 检测回收流中的污染物
通过提升分拣精度，基于短波红外技术的系统有助于提高物料回收率并增强可持续性。
制药与化工检测
在制药生产中，短波红外相机可支持：
- 片剂包衣检测
- 污染物或不一致性检测
- 包装完整性与填充量验证
- 湿气相关缺陷识别
短波红外成像技术提供非接触式实时检测，满足严格的法规与质量要求。
滚筒、薄膜与涂层检测
在造纸、薄膜或纺织品制造等连续生产过程中，短波红外线扫描相机用于检测：
- 涂层均匀性
- 粘合剂涂布
- 水分分布
- 异物混入
短波红外成像技术能在高速运行中提供稳定结果，即使在严苛的工业环境中亦能保持性能。
为您的应用选择合适的短波红外相机
在选择短波红外相机时，关键考虑因素包括：
- 目标材料所需波长范围
- 传感器分辨率与速度
- 制冷型与非制冷型传感器
- 区域扫描与线扫描配置
- 与现有机器视觉系统的集成
- 环境适应性与工业级坚固性
与在工业短波红外应用领域经验丰富的相机制造商紧密合作，有助于确保最佳性能和长期可靠性。
短波红外成像在机器视觉领域的未来
随着传感器技术的持续发展，短波红外相机正变得更易获取、分辨率更高且更易集成到工业系统中。与此同时，短波红外照明技术的进步——尤其是更强大、更稳定且更具成本效益的LED光源——正提升图像质量，使生产环境中的检测更加可靠。光学系统与数据处理技术的改进，进一步拓展了短波红外成像创造可量化价值的应用领域。
与此同时，有机光导传感器、 CMOS量子点传感器 （CQD）以及改良型CMOS短波红外传感器等新兴技术正重塑技术格局。这些创新有望实现成本降低、波长覆盖扩展及制造工艺的规模化升级，加速推动其在各行业的普及应用。
从食品安全与可持续性到半导体制造、先进材料检测及回收领域，短波红外相机正彻底改变制造商观察和理解产品的方式。
结论
短波红外相机通过揭示传统成像无法检测的材料特性，为机器视觉开辟了全新维度。其检测湿度、区分材料及检测表面下结构的能力，使其成为众多现代工业应用中不可或缺的工具。
随着检测挑战日益复杂，短波红外成像为制造商提供了提升质量、效率和工艺控制的又一重要工具，使其成为未来工业视觉系统中的关键技术。