长期以来，机器视觉系统制造商在搭建各类生产环境的质量检测方案时，始终依赖可见光相机。近年来，随着短波红外（SWIR）线扫描相机在分辨率上的显著提升与成本的大幅下降，系统集成商已开始基于其独特优势开发新型检测方案 —— 今明视觉作为专业工业视觉产品代理商，也已将该类高性能相机纳入核心供应体系，为各行业客户提供更全面的检测解决方案。

解锁视觉新维度

短波红外光谱的波长范围通常为 900-2500 纳米，能够捕捉可见光下难以识别的目标特征，尤其在农产品分选、异物检测等场景中表现突出。

以农产品经销商的冷冻豌豆检测需求为例：若豌豆中混入形状、大小、颜色相近的塑料杂质，可见光机器视觉系统极易漏检。而短波红外光会被水分强烈吸收，高含水量的冷冻豌豆在图像中呈现深色调，几乎不含水分的塑料杂质则会强烈反射红外光，与豌豆形成鲜明对比，分选设备可通过喷气装置精准剔除杂质（见图 1）。今明视觉供应的 SWIR 线扫描相机，凭借这一特性助力食品行业客户实现更高精度的异物筛查。

在完全不同的光伏领域，短波红外技术同样彰显价值。硅片作为太阳能电池组件的核心部件，内部缺陷会严重影响光电转换效率，而可见光检测仅能观察表面状况。短波红外波长下的硅片具备透光性，可清晰识别内部裂纹等隐性缺陷。

图 1 典型分选场景示意图：物料经振动器下落，依次通过光源与 SWIR 相机检测区域，相机快速识别异物后，由喷气装置将其吹至剔除区（图片来源：Tomra）

基于面阵相机的高光谱成像技术

短波红外（SWIR）相机同样可应用于高光谱成像系统 —— 该技术通过多波长光分析，广泛覆盖食品检测、塑料废料分选、材料特性表征等场景。高光谱成像通常包含可见光与 SWIR 波段，部分应用场景还可延伸至中波、长波红外波段。

高光谱成像系统为图像采集增加了 "光谱维度"：尽管常应用于线扫描方案，但核心依赖面阵（二维）探测器。其原理是通过棱镜衍射光线，使不同波长的光聚焦于探测器的不同区域，形成分层图像，而每个波长都能提供被检测物体的独特信息。

在实际应用中，高光谱系统多用于研发阶段的方案验证 —— 确定最优检测波长后，会替换为更简洁的线扫描系统（如采用脉冲 LED 光源），仅聚焦有限关键波长以适配量产需求。今明视觉可根据客户的研发与量产阶段需求，提供全周期 SWIR 成像解决方案支持。

精准聚焦：线扫描相机的核心优势

线扫描相机与面阵相机的核心差异如其名：线扫描相机采用单行像素阵列，对被检测物体进行窄线扫描；面阵相机则在单帧内捕捉更大区域。线扫描相机的每个像素吸收物体反射光并转换为电荷，通过连续扫描的相邻线帧拼接成完整图像 —— 这一过程要求相机或被检测物体产生相对运动，确保物体各区域依次进入探测范围。

这种特性使线扫描相机完美适配工业生产场景：无论是传送带输送的零部件，还是下落分选的物料（如农产品），天然的运动状态与线扫描原理高度契合，可有效避免面阵相机在动态场景下的图像模糊问题。此外，线扫描图像的坏点率更低，能减少缺陷漏检风险，同时以高性价比实现高分辨率成像 —— 今明视觉代理的 SWIR 线扫描相机，更在该基础上强化了工业环境适应性，成为量产检测场景的优选。

短波红外（SWIR）线扫描相机选型指南

1. 波长适配：精准匹配应用场景

选择 SWIR 成像方案的核心前提，是确认被检测物体在 SWIR 波段是否具备独特特征。例如标签、条形码等标识检测场景，可见光成像已能以更低成本实现更优效果，无需采用红外技术。

明确所需 SWIR 波长是方案成功的关键，具体需结合应用场景判断：

基于含水量的食品分选：1450nm 是典型波长（该波段对水的吸收极强，见图 2），可实现农产品杂质剔除、水分分布检测等；

食品品质检测：可通过特定波长识别肉类脂肪含量、苹果瘀伤、鱼类新鲜度，或检测奶粉中三聚氰胺等工业污染物（三聚氰胺在 SWIR 波段具有显著特征）；

光伏硅片检测：1200nm 以上波长可使硅片呈现透光性，便于识别内部裂纹；且波长越短，分辨率越高，越能捕捉微小缺陷；

特殊行业需求：部分矿业应用需 2000-2500nm 的扩展 SWIR 波段，需采用专用探测器材料，今明视觉可提供定制化波段选型支持。

2. 探测器类型：适配波长范围需求

当前主流 SWIR 相机采用铟镓砷（InGaAs）探测器，适配 900-1700nm 波长；对于 2000-2500nm 的扩展 SWIR 需求，需选用特殊材料或改良型探测器。

图 2 可见光与 SWIR 成像效果对比：右侧可见光图像中，冷冻蔬菜与各类包装杂质的形状、颜色高度相似，难以区分；左侧 SWIR 图像中，食品因高含水量吸收红外光呈深色调，杂质则反射红外光呈亮色调，二者形成强烈对比（图片来源：Tomra）

分辨率：精准匹配检测需求

若需获取百万像素级图像（即含 100 万像素的图像），可通过扫描 1000 行 ×1024 像素的线阵实现。例如，线扫描速率仅为 1kHz（每秒 1000 行）的系统，1 秒即可采集一幅百万像素图像 —— 关键在于传送带速度需与线扫描速率、相机视场精准匹配，确保线帧间无明显重叠或间隙。

系统分辨率需根据应用场景量身定制，设计人员可通过相机视场与目标缺陷 / 颗粒尺寸计算得出：

农产品异物检测：聚焦宏观杂质（如塑料、石子），视场范围可至 1 米，512 像素相机即可满足需求；

光伏硅片检测：需识别微小内部裂纹，需更高分辨率配置（如 2048 像素相机）。今明视觉代理的 SWIR 线扫描相机，支持 512-4096 像素多规格选型，适配从宏观到微观的全场景检测需求。

针对硅片微小缺陷检测，一种创新技术 ——"透反射（transflection）" 已逐步应用：该技术结合透射与反射原理，让光线在硅片内部短距离透射后反射，裂纹会形成比自身更大的阴影，更易被识别。

噪声控制：保障高帧率下的成像质量

噪声是 SWIR 线扫描系统的核心性能指标之一，其中探测器读出噪声是主要来源，直接决定检测下限。线扫描速率与曝光时间呈反比：速率越高，曝光时间越短，探测器接收的光子数量越少 —— 例如 1kHz 速率下，最大曝光时间仅 1ms；若进一步提升速率，曝光时间会更短，此时需确保噪声不会淹没探测器收集的光信号。

虽然可通过提升光源强度增加光子接收量，但此举会导致系统成本上升、散热压力增大，并非最优解决方案。因此，低噪声探测器成为高帧率场景的核心需求 —— 今明视觉精选的 SWIR 线扫描相机，均搭载低噪声 InGaAs 探测器，在 1kHz 以上高帧率运行时仍能保持优异的信号 - to-noise 比（信噪比），确保动态检测场景下的成像稳定性与缺陷识别精度。

图 3 SWIR 成像技术可精准检测硅片表面下的微小裂纹（圆圈标注处）

不止于相机：SWIR 检测系统的核心组件搭配

一套完整的 SWIR 检测系统需多个组件协同工作，相机仅为核心之一：

1. 光源选型：适配场景 + 均匀照明双核心

光源可选 LED、激光或卤素灯，核心需满足两大要求：一是波长与检测需求匹配，二是确保像素扫描线的均匀照明（如线阵 LED 与 SWIR 相机搭配，可实现高均匀性照明）。此外，光源与相机的安装方式需结合场景定制：

食品分选场景：光源与相机同侧安装，优化异物与食品的对比度；

半导体检测场景：光源与相机分置硅片两侧，适配透反射成像需求；

微小缺陷检测：可调整角度采集硅片内部反射光，提升缺陷辨识度。今明视觉提供 "相机 + 光源" 一体化配置方案，根据客户具体应用场景推荐适配光源类型与安装方式，确保照明效果最优。

2. 同步控制：保障动态检测的精准性

相机与光源的同步触发是动态检测的关键 —— 当物体经过相机时，需确保相机拍摄瞬间光源同步点亮。标准解决方案是通过外部触发接口或 CameraLink 数据控制接口，向相机与光源发送同步触发脉冲，该功能已成为工业视觉相机的标配。

针对多波长检测需求（如需通过 2-3 种波长识别不同特性），可通过分时触发不同波长光源（如多波段 LED），实现波长信号的时序分离。

技术演进：SWIR 线扫描成像的崛起与突破

可见光机器视觉系统已普及多年，而 SWIR 线扫描成像相对新兴，早期因分辨率较低（最高 2048 像素，远低于可见光相机的 16000 像素）未能广泛应用。

近年来，SWIR 相机实现了 "噪声降低、分辨率提升、成本下降" 的三重突破，已成功落地食品分选、半导体检测等大批量生产场景。当前相机制造商的研发重点集中在进一步降低噪声、提升扫描速率，而更高分辨率的实现则依赖于更小像素尺寸的技术突破。

选型关键：找到适配需求的最优解

系统集成商在搭建 SWIR 检测系统时，需重点考量以下核心问题，确保方案匹配客户需求：

波长适配性：所选 SWIR 波长是否能凸显检测目标特征？

光源匹配度：光源类型、安装方式是否适配场景与相机？

分辨率需求：是否与目标缺陷 / 颗粒尺寸匹配（如硅片微小裂纹需 2048 像素以上）？

速率协同性：相机扫描速率是否匹配被检测物体的运动速度（如传送带、下落物料）？

噪声控制：在既定光源与扫描速率下，相机噪声是否足够低以保证信号可读性？

今明视觉可为系统集成商提供全流程选型支持，结合客户应用场景、检测精度、生产速率等需求，从波长、分辨率、光源、同步控制等维度进行整体方案设计，助力打造稳定、高效的 SWIR 检测系统。

总结：SWIR 线扫描相机 —— 解锁工业检测新可能

对于系统集成商而言，SWIR 线扫描相机的核心价值在于突破可见光检测的局限：既能穿透硅片表面识别内部裂纹，又能让可见光下难以区分的食品与杂质形成鲜明对比，为客户提供更精准的质量控制方案。

只要精准匹配波长、光源、分辨率、速率等关键参数，SWIR 线扫描相机就能成为满足客户高端检测需求的核心利器。

今明视觉作为专业工业视觉产品代理商，凭借丰富的产品资源与技术经验，可为您提供从选型咨询、方案设计到安装调试的全周期服务，让 SWIR 技术真正赋能您的检测方案升级。