La tecnología SenSWIR de Sony que inspira

Entrevista con Danny Hesse, Portfolio Manager de STEMMER IMAGING

Con el desarrollo de sus sensores SenSWIR, Sony ha establecido un estándar de excelencia para la expansión futura de la tecnología de imagen SWIR. La arquitectura de sensores InGaAs de última generación permite la captura simultánea de imágenes en el espectro de luz visible y en el de infrarrojos de onda corta invisible, marcando un hito significativo en la innovación tecnológica. Paralelamente, los sensores establecen nuevos estándares en términos de tamaño de píxel y homogeneidad de la imagen.

El Sr. Danny Hesse, gestor de cartera de nuestra empresa, explica las características únicas de los nuevos sensores SenSWIR y su idoneidad para diversas áreas de aplicación.

Una diferencia significativa entre SenSWIR y los sensores InGaAs estándar convencionales radica en su diseño y construcción. Como sabemos, es de vital importancia conocer las cuatro características técnicas que ofrecen ventajas correspondientes, tales como el pequeño tamaño de los píxeles, la alta homogeneidad de la imagen, la corrección automática de la corriente oscura y la fina capa de fosfuro de indio.

En lo que respecta a los sensores InGaAs convencionales, el tamaño de los píxeles tiende a variar entre 15 µm, como en los sensores VGA, y 10 µm, como en los sensores SXGA. No obstante, los sensores SenSWIR alcanzan tamaños de píxel de solo 5 µm mediante el uso de conexiones de cobre a cobre. La principal ventaja de este enfoque es la capacidad de proporcionar resoluciones más elevadas mientras se minimiza el tamaño del sensor, lo que facilita un diseño de cámara más compacto.

A continuación, se presenta un análisis comparativo entre la arquitectura del sensor SenSWIR y los sensores InGaAs convencionales.

Imagen: Allied Vision Technologies GmbH

En contraste con los sensores InGaAs convencionales, Sony se erige como el primer fabricante en alcanzar una eficiencia cuántica notablemente elevada (>50 %) en el espectro completo visible y de infrarrojos de onda corta. Esta innovación permite reducir significativamente los costes del sistema, especialmente en aplicaciones multiespectrales, ya que únicamente se requiere una cámara.

A continuación, se presenta la eficiencia cuántica de los sensores SenSWIR de Sony en función de la longitud de onda.

Imagen: Allied Vision Technologies GmbH

Otra innovación técnica de los sensores SenSWIR son los píxeles blindados, que no están expuestos a la luz. Esto permite ofrecer una corrección automática del nivel de negro.

Cuando el sensor de la cámara se encuentra cubierto y no hay entrada de luz, aún es posible observar señales débiles causadas por portadores de carga libres espontáneos, lo que se denomina corriente oscura.

Estos píxeles se utilizan para determinar en tiempo real el nivel de negro medio causado por la corriente oscura. Al activar la corrección automática del nivel de negro, el nivel de negro medido se resta automáticamente del valor de píxel de cada píxel efectivo directamente en el sensor. Esto contrasta con la práctica común de los sensores InGaAs estándar, que efectúan esta corrección en la FPGA de la cámara. Esta reducción de los recursos de hardware necesarios dentro de la cámara permite obtener tiempos de respuesta significativamente más rápidos.

Además, los sensores SenSWIR exhiben una homogeneidad de píxeles significativamente superior a los sensores InGaAs convencionales. Tras una inspección exhaustiva, se han detectado ligeras heterogeneidades en los sensores SenSWIR, las cuales se intensifican con el aumento de la temperatura del sensor. Por lo tanto, es crucial destacar que la refrigeración del sensor sigue siendo beneficiosa para reducir tanto la corriente oscura como la heterogeneidad de los datos del sensor en exposiciones prolongadas o aplicaciones a temperaturas más altas, donde la homogeneidad de la imagen y los resultados de imagen reproducibles son imprescindibles.

La inclusión de una corrección de las heterogeneidades por parte de la cámara (NUC, corrección de la falta de uniformidad) permite seleccionar una temperatura moderada del sensor para mantener un menor consumo de energía de la cámara, lo que también es útil para la eficiencia de la refrigeración del sensor. No obstante, es preciso señalar que los sensores SenSWIR exhiben resultados superiores en ausencia de NUC y refrigeración, en comparación con los sensores InGaAs.

Allied Vision se erige como uno de los primeros fabricantes en integrar los innovadores sensores SenSWIR InGaAs de Sony en su aclamada serie de cámaras Goldeye SWIR, lo que confiere a las cámaras una sensibilidad tanto en el espectro visible como en el infrarrojo de onda corta (SWIR). La nueva Goldeye está equipada con una interfaz Gigabit Ethernet compatible con el estándar GigE Vision y cuenta con Power over Ethernet, por lo que solo se necesita un único cable para la alimentación y los datos, lo que reduce los costes de cableado e integración.

Su diseño modular permite el uso de diferentes filtros y ópticas con montura C, F o M42. Además, la cámara Goldeye cuenta con un sistema de refrigeración por sensor termoeléctrico de una sola etapa integrado que garantiza una calidad de imagen constante, incluso durante un uso intensivo en condiciones ambientales variables. En un futuro próximo, se lanzarán al mercado modelos equipados con la interfaz CameraLink, que complementarán la gama SWIR.

Asimismo, Allied Vision ofrecerá los sensores SenSWIR en la serie Alvium, que se caracteriza por su notable compacidad y cuenta con interfaces USB3 Vision y Mipi CSi2. Además de su diseño extremadamente compacto, con un peso y un consumo energético reducidos, cuentan con orificios de montaje en todos los lados para facilitar la integración en el sistema. La combinación exclusiva del diseño de la cámara Alvium y las innovaciones del sensor SenSWIR abrirá nuevas posibilidades de aplicación, como el uso de drones en el sector agrícola.

Los sensores SenSWIR amplían el espectro de aplicaciones de la visión artificial más allá del rango visible.

Esta característica resulta de particular interés para aquellas áreas de aplicación que demandan una alta flexibilidad en el análisis espectral y la detección de objetos, así como una detección precisa de los detalles.

A continuación, se presentan algunos ejemplos ilustrativos:

• Se procederá a la inspección de calidad de los envases de plástico en el entorno de producción, con el objetivo de detectar posibles defectos de impresión e irregularidades en envases de yogur, leche y zumo.

• Procedemos a clasificar los productos alimenticios en función de su contenido en agua y absorción de la luz SWIR. Dicha clasificación incluye productos como el azúcar, la sal, las semillas y los frutos secos, entre otros.

• En lo que respecta a la aplicación de procesos de clasificación y reciclaje de plásticos, es preciso considerar los siguientes puntos:

• Se procederá a la clasificación de las frutas y verduras en función de su madurez y frescura, tanto antes como después del envasado.

Aproveche nuestra experiencia

Le invitamos a aprovechar nuestra experiencia en el sector y los servicios integrales que ofrecemos para convertirnos en su ventaja competitiva. Nuestros expertos estarán encantados de mostrarle el potencial de su empresa y trabajar con usted para crear soluciones personalizadas que se adapten a sus necesidades. Le agradeceríamos que nos facilitara su dirección de correo electrónico para poder enviarle un mensaje de bienvenida.