Parallele SWIR-Datenerfassung

Dual-InGaAs-Zeilenkamera für den SWIR-Bereich

Mit der Dual-InGaAs-Zeilenkamera WA-1000D-CL aus der Wave-Serie läutet JAI eine neue Dimension im Bereich der Kameratechnik mit mehreren Bildgebern ein, da die Kamera in der Lage ist, über zwei Frequenzbänder Bilddaten im SWIR-Bereich (900 bis 1.700nm) zu erfassen.
Kameras mit mehreren Bildgebern ist die Kernkompetenz von JAI und über Jahre hinweg hat die Firma verschiedene Kameras von RGB über NIR in eine Vielzahl von Anwendungen geliefert. Die neue Wave-Serie ermöglicht die parallele Erfassung zweier Frequenzbänder im SWIR-Bereich (Short wave infrared) mit der Möglichkeit diesen sogar kundenspezifisch zu erweitern. Dank der parallelen Bilddatenerfassung ist es möglich, die hohe Durchlaufgeschwindigkeit beweglicher Messobjekte beizubehalten. Die Kamera besitzt eine Auflösung von 1K Pixeln und eine maximale Zeilenfrequenz von rund 39kHz. Zudem wird keine Kühlung benötigt und als Anschluss eine CameraLink-Datenschnittstelle verwendet. Der Preis der Kamera bewegt sich weit unter anderen Messmethoden. Der Standard-M52-Objektivanschluss ermöglicht den Einsatz eines breit gefächerten Angebots an optischen Komponenten. Ein großer Vorteil von SWIR ist die Verfügbarkeit von Standardkomponenten auf dem Markt im Vergleich zu kundenspezifischen Anforderungen an Objektive und Linsen im mittleren IR-Bereich. In vielen Materialien ist der Wellenlängenbereich unter 5µm wichtig aufgrund der spezifischen Absorption von reflektiertem Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen, verursacht durch die Bewegung von Molekülverbindungen in Materialien in Frequenzen, die der Frequenz von Licht entsprechen oder der Interaktion von Photonen mit dem Energiezustand der Atome. Wenn die grundlegenden molekularen Wellenlängen-Frequenzbänder im mittleren IR-Bereich liegen, sind zwar die Absorptionseigenschaften dort am stärksten ausgeprägt, jedoch ist der Wirkungsgrad der Detektoren schlechter und erfordert eine Kühlung auf kryogene Temperaturen, um ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen. Die molekulare Absorption macht sich auch bei kürzeren Wellenlängen im SWIR sowie im sichtbaren Bereich aufgrund von Obertönen bemerkbar. Dort ist der Störabstand der Detektoren weitaus besser. Ein typisches Beispiel ist Wasser, das in mehreren Frequenzbändern stark absorbiert. Dabei werden bei Wellenlängen von 1,19 und 1,45µm und damit innerhalb des Wellenlängenbereichs der Kamera Spitzenwerte erreicht. Diese Wellenlängen-Frequenzbänder können zur Bestimmung der Wasserkonzentration oder des Trocknungsgrades verschiedener Werkstoffe herangezogen werden. Beispiele für Einsatzbereiche der neuen Kamera sind in der Landwirtschaft (Bestimmung von Verunreinigungen), die Erfassung von Dellen oder Fehlstellen in Obst, in der Pharmazie (prüfen, ob die richtige Tablette mit der richtigen Beschichtung in der passenden Verpackung ist) oder das Sortieren von Kunststoffen in Recyclinganlagen.

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