A tecnologia Sony SenSWIR que inspira

Entrevista com Danny Hesse, Portfolio Manager na STEMMER IMAGING

Com o desenvolvimento dos sensores SenSWIR, a Sony estabeleceu um marco para a futura expansão da imagem SWIR. Isso porque, graças à arquitetura de ponta do sensor InGaAs, é possível capturar imagens no espectro de luz infravermelha de onda curta visível e invisível simultaneamente pela primeira vez. Paralelamente, os sensores estabelecem novos padrões em termos de tamanho de pixel e homogeneidade da imagem.

Nosso gerente de portfólio, Danny Hesse, explica as características únicas dos novos sensores SenSWIR e as áreas de aplicação para as quais são particularmente adequados.

Uma distinção notável entre o SenSWIR e os sensores InGaAs padrão convencionais reside em sua arquitetura. Quatro características técnicas oferecem vantagens correspondentes: o tamanho reduzido dos pixels, a elevada homogeneidade da imagem, a correção automática da corrente escura e a fina camada de fosfeto de índio.

Nos sensores InGaAs convencionais, os tamanhos dos pixels normalmente situam-se entre 15 µm para os sensores VGA e 10 µm para os sensores SXGA. Os sensores SenSWIR, por sua vez, apresentam tamanhos de pixel de apenas 5 µm, utilizando conexões cobre-cobre. A vantagem é a capacidade de fornecer resoluções mais altas, reduzindo o tamanho do sensor e, assim, oferecendo um layout de câmera mais compacto.

A seguir, apresentamos a arquitetura do sensor SenSWIR em comparação com os sensores InGaAs convencionais.

Imagem: Allied Vision Technologies GmbH

Em contraste com os sensores InGaAs padrão, a Sony é o primeiro fabricante a conseguir manter a eficiência quântica em um nível relativamente alto (>50%) em toda a faixa espectral visível e de infravermelho de onda curta. Esse recurso possibilita a redução dos custos do sistema, especialmente em aplicações multiespectrais, uma vez que é necessária apenas uma câmera.

A eficiência quântica dos sensores SenSWIR da Sony é afetada pelo comprimento de onda.

Imagem: Allied Vision Technologies GmbH

Os sensores SenSWIR apresentam outra inovação técnica relevante: os pixels blindados, que não são expostos à luz. Isso permite a correção automática do nível de preto.

Quando o sensor da câmera está coberto e não há entrada de luz, sinais fracos causados por portadores de carga espontâneos ainda podem ser vistos, o que é chamado de corrente escura.

Esses pixels são utilizados para determinar, em tempo real, o nível médio de preto causado pela corrente escura. Quando a correção automática do nível de preto é ativada, o nível de preto medido é automaticamente subtraído do valor de cada pixel efetivo diretamente no sensor, e não no FPGA da câmera, como geralmente acontece com os sensores InGaAs padrão. Esse procedimento reduz os recursos de hardware necessários dentro da câmera e proporciona tempos de resposta significativamente mais rápidos.

Além disso, os sensores SenSWIR apresentam uma homogeneidade de pixels muito superior à dos sensores InGaAs convencionais. Somente uma inspeção detalhada revela discrepâncias sutis nos sensores SenSWIR, que se intensificam com o aumento da temperatura dos sensores. O resfriamento do sensor continua sendo benéfico para reduzir tanto a corrente escura quanto a heterogeneidade dos dados do sensor em exposições longas ou aplicações com temperaturas mais altas, onde a homogeneidade da imagem e resultados de imagem reproduzíveis são essenciais.

A inclusão de uma correção de heterogeneidades no lado da câmera (NUC, Non-Uniformity Correction) permite que uma temperatura moderada do sensor seja selecionada para manter o consumo de energia da câmera mais baixo, o que também é útil para a eficiência do resfriamento do sensor. No entanto, os sensores SenSWIR apresentam melhor desempenho quando não há NUC ou resfriamento, em comparação com os sensores InGaAs.

A Allied Vision é uma das primeiras fabricantes de câmeras a integrar os inovadores sensores SenSWIR InGaAs da Sony em sua popular série de câmeras Goldeye SWIR, tornando as câmeras sensíveis nos espectros visível e infravermelho de onda curta (SWIR). A nova Goldeye está equipada com uma interface Gigabit Ethernet compatível com o padrão GigE Vision e possui Power over Ethernet, exigindo apenas um único cabo para alimentação e dados, reduzindo os custos de cabeamento e integração.

Seu design modular também permite o uso de diferentes filtros e ópticas com montagem C, montagem F ou montagem M42. Além disso, a câmera Goldeye é equipada com um sistema integrado de resfriamento por sensor termoelétrico de estágio único, que garante qualidade de imagem consistente mesmo durante uso prolongado em condições ambientais variáveis. Os modelos com interface CameraLink serão lançados em breve, complementando o portfólio SWIR.

Além disso, a Allied Vision também oferecerá os sensores SenSWIR na série Alvium, que se destaca por sua alta compactibilidade, com interfaces USB3 Vision e Mipi CSi2. Além do design extremamente compacto, com baixo peso e consumo de energia, eles possuem orifícios de montagem em todos os lados para facilitar a integração do sistema. A combinação exclusiva do design da câmera Alvium com as inovações do sensor SenSWIR abrirá um novo leque de possibilidades para aplicações, como o uso de drones na agricultura.

Os sensores SenSWIR estão expandindo o leque de aplicações da visão artificial para além do espectro visível.

Esse aspecto é de suma importância para as áreas de aplicação que demandam grande flexibilidade na análise espectral e na detecção de objetos, bem como na detecção precisa de detalhes.

A seguir, apresentamos alguns exemplos:

• A inspeção de qualidade de recipientes plásticos em um ambiente de produção é um procedimento essencial para detectar defeitos de impressão e irregularidades em recipientes para iogurte, leite e suco.

• A classificação de produtos alimentícios é realizada com base em dois critérios: teor de água e absorção de luz SWIR. Exemplos de produtos classificados incluem açúcar, sal, sementes e nozes.

• Aplicamos tecnologia especializada para classificação e reciclagem de plástico.

• Procedemos à classificação de materiais de frutas e vegetais, avaliando a maturação e o frescor antes e depois da embalagem.

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