Was ist eine Nahinfrarotkamera?
Eine Nahinfrarotkamera ist eine Kamera, die Licht im infraroten Wellenlängenbereich erfassen kann, was mit normalen Kameras nicht möglich ist.
Nahinfrarotstrahlung ist eine Art von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 700 nm und 2500 nm (0,7-2,5 μm). Ihre Wellenlänge ist länger als die des sichtbaren Lichts, das vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann, so dass sie mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen ist.
Da Objekte das Licht je nach ihrer Zusammensetzung unterschiedlich reflektieren und absorbieren, können diese unterschiedlichen Eigenschaften genutzt werden, um das für das menschliche Auge unsichtbare Licht mit einer Nahinfrarotkamera sichtbar zu machen. Nahinfrarotkameras werden daher zur Inspektion einer breiten Palette von Produkten eingesetzt, von elektronischen Bauteilen bis hin zu landwirtschaftlichen Erzeugnissen.
Anwendungen von Nahinfrarotkameras
Nahinfrarotkameras werden unter anderem zur Überwachung, Inspektion und Beobachtung eingesetzt, da sie Nahinfrarotlicht einfangen können, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Die Einsatzgebiete sind vielfältig und reichen von Arzneimitteln und elektronischen Komponenten bis hin zu landwirtschaftlichen Erzeugnissen und Lebensmitteln.
Konkret werden sie eingesetzt, um die Frische landwirtschaftlicher Erzeugnisse zu bestimmen, Lebensmittel auf Fremdkörper zu untersuchen und die Zusammensetzung von Medikamenten und den Feuchtigkeitsgehalt der Haut zu analysieren. Sie können auch Salz, Zucker und Gewürze klassifizieren.
Zu den Anwendungen gehören die Erkennung von Fehlern in Früchten und Rissen in Holz, die Trennung von Wasser und Öl und das Lesen von Schaltkreisen in IC-Karten. Es wird erwartet, dass sich die Anwendungsbereiche in Zukunft noch erweitern werden.
Funktionsweise von Nahinfrarotkameras
Eine Nahinfrarotkamera zeigt ein Bild der Menge an Nahinfrarotlicht an, die von jeder Substanz absorbiert wird. Nahinfrarotstrahlen sind eine weitere Unterteilung der Infrarotstrahlen, deren Wellenlänge länger als die des sichtbaren Lichts und kürzer als die der Radiowellen ist.
Nahinfrarotlicht ist im täglichen Leben bekannt, da es im Sonnenlicht vorkommt und daher ein sicheres Licht, das keine Auswirkungen auf den menschlichen Körper oder Lebensmittel hat. Es weist keine Farb- oder Wärmeeigenschaften auf, aber es ist das Licht, das von Gegenständen am leichtesten absorbiert wird.
Das Prinzip der Nahinfrarotkameras besteht darin, sich die Tatsache zunutze zu machen, dass verschiedene Stoffe unterschiedlich viel Licht reflektieren und absorbieren. Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen wird unterschiedlich wahrgenommen und indem man den Kontrast zwischen diesen Unterschieden hervorhebt, ist es möglich, verschiedene Substanzen sichtbar zu machen.
Wenn Licht, das Nahinfrarotstrahlung enthält, auf ein Objekt projiziert wird, erscheinen die Unterschiede in der Lichtreflexion und -absorption verschiedener Stoffe im Bild als Merkmale, die durch die Projektion sichtbar gemacht werden.
Weitere Informationen zu Nahinfrarotkameras
1. Unterschiede zwischen Nahinfrarot- und Ferninfrarotkameras
Die Infrarotstrahlung kann in drei feinere Wellenlängenbereiche unterteilt werden:
- 0,7 – 2,5 µm: Nahinfrarot-Wellenlängen
- 2,5-4 μm: Wellenlängen im mittleren Infrarot
- 4 – 1000 µm: Ferninfrarot-Wellenlängen
Nahinfrarot- und Ferninfrarotkameras unterscheiden sich durch den Bereich der Wellenlängen, den sie abbilden können. Auch die zu untersuchenden Objekte unterscheiden sich zwischen Nahinfrarot- und Ferninfrarotkameras.
Während Nahinfrarotkameras für die Inspektion fehlerhafter Produkte wie Lebensmittel, Arzneimittel und Kosmetika verwendet werden, werden Ferninfrarotkameras für Personen und sich bewegende Objekte in dunklen Bereichen zur Verbrechensverhütung, zur Sicherheit und zur Unterstützung beim Autofahren eingesetzt. Nahinfrarotkameras können keine Objekte erkennen, die selbst Wärme erzeugen.
Die meisten von ihnen machen Beobachtungen bei Tageslicht oder unter Verwendung von reflektiertem Licht von Beleuchtungskörpern. Die Rauschunterdrückung bei Nahinfrarotkameras ist relativ einfach. Sie kann verbessert werden, indem die Bereiche mit übermäßiger Reflexion mit einem nicht reflektierenden schwarzen Tuch abgedeckt werden.
Ferninfrarotkameras können fast alles erkennen, was Wärme abgibt. Solange ein Temperaturunterschied zwischen dem Objekt und dem Hintergrund besteht, können Beobachtungen gemacht werden, egal wie dunkel es ist. Da es jedoch tagsüber viele wärmeabgebende Objekte gibt, werden alle Objekte, die nicht Gegenstand der Inspektion sind, als Rauschen wahrgenommen.
2. Aussehen von Bildern von Nahinfrarotkameras
Nahinfrarotstrahlung ist eine Art elektromagnetische Strahlung, d. h. sie kann vom menschlichen Auge nicht gesehen werden. Wenn jedoch eine Nahinfrarotkamera verwendet wird, um Bilder von Objekten aufzunehmen, die unter sichtbarem Licht nicht unterscheidbar sind, ist es möglich, zwischen Objekten zu unterscheiden, die normalerweise nicht unterscheidbar sind.
Salz, Zucker und Gewürze sind beispielsweise im sichtbaren Licht fast nicht zu unterscheiden, können aber unterschieden werden, wenn sie mit einer Nahinfrarotkamera bei 1,5 µm fotografiert werden, da die drei Pulverarten das Infrarotlicht im sichtbaren Licht fast identisch absorbieren, im nahen Infrarotlicht jedoch unterschiedlich.
Salz hat eine Absorptionswellenlänge von etwa 1,1 µm, während Zucker und Gewürze IR-Absorptionswellenlängen von etwa 1,3 µm bzw. 1,5 µm haben. Mit einer Nahinfrarotkamera kann man daher bei 1,5 µm zwischen den drei Pulverarten unterscheiden.