Farbenvielfalt trifft Monochrom

Präzise Bildverarbeitung in der Industrie

Die unverzichtbare Stellung monochromer Kameras in der modernen Industrie

Obwohl Schwarz-Weiß-Bilder in der Fotografie bereits seit geraumer Zeit von Farbbildern abgelöst wurden, finden monochrome Kameras weiterhin unverzichtbare Verwendung in vielen Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung und spielen bis heute eine wichtige Rolle, um Merkmale hervorzuheben oder zu verbergen. Diese Art von Kameras nehmen nur Schwarzweiß auf, ohne Farbinformationen zu erfassen, wodurch die Fokussierung auf den Kontrast anstelle von Farbinformationen im Vordergrund steht. Sie haben außerdem oft eine höhere Pixeldichte als Farbkameras, da sie keine Farbfilter verwenden und mehr Pixel auf den gleichen Sensor passen können. Dies ermöglicht eine höhere Auflösung und Detailgenauigkeit bei monochromen Aufnahmen.

Präzise Kontraste durch farbige Beleuchtung und Monochromkameras in der Industrie

In der industriellen Bildverarbeitung ermöglicht der Einsatz farbiger Beleuchtungen in Kombination mit monochromen Kameras eine präzise und vielseitige Analyse von Objekten.

Anhand eines einfach gehaltenen Beispiels wird schnell sichtbar, welchen Einfluss unterschiedliche Beleuchtungsfarben auf bunte Prüfobjekte haben.

Um die Nachvollziehbarkeit zu sichern, dient das untenstehende Bild, das sich in zwei Bereiche unterteilt. Der linke Teil zeigt den Versuchsaufbau, wobei eine Beispielbeleuchtung eine Kaugummipackung zuerst mit rotem, dann grünem und schließlich blauem Licht beleuchtet.

Die drei folgenden Bilder wurden mithilfe einer monochromen Kamera erstellt.

Die Kaugummipackung unterscheidet sich deutlich, und das nur, weil unterschiedliche Lichtfarben auf dasselbe farbige Objekt treffen.

Trifft rotes Licht auf rote Bereiche der Verpackung, wie beispielsweise auf die Erdbeere in der Abbildung, so erscheint diese unter der Schwarz-Weiß-Kamera als hell, da das rote Licht reflektiert wird.

Wenn das rote Licht jedoch die blauen Flächen der Verpackung beleuchtet, wie beispielsweise den Schriftzug des Kaugummiherstellers, absorbiert diese Fläche das Licht, und es erscheint schwarz unter der Kamera.

Aufnahmen, die unter grünem und blauem Licht aufgenommen werden, zeigen die gleichen Effekte der Absorption und Reflexion.

Grundsätzlich gilt, dass alle Farben des sichtbaren Lichts diesen Effekten unterliegen. Durch den sinnvollen Einsatz von farbigen Beleuchtungen können also Kontraste verringert oder erhöht werden, wodurch Farben mit einem ähnlichen Helligkeitswert (beispielsweise Rot und Orange) besser voneinander getrennt werden können. Außerdem vermeidet die Verwendung von buntem Licht bei bunten oder einfarbigen Objekten den Einsatz von Farbkameras, da eine Vielzahl an optischen Gesamtsystemen aufgrund der höheren Pixeldichte mit Monochromkameras arbeitet.

Prüfumgebung und Bandpassfilter

Eine optimale Prüfumgebung wäre eine komplett abgedunkelte Kammer, in der sich die Beleuchtung, das Prüfobjekt und die Kamera befinden würden. Da die meisten Objektprüfungen in Industriehallen, auf Förderbändern und ähnlichen Umgebungen getestet werden, wo entweder Tageslicht oder Hallenbeleuchtung die Prüfung negativ beeinflussen können, werden gezielt Bandpassfilter eingesetzt, um störende Wellenlängen zu eliminieren.

Mit den nun vorgestellten Effekten der Absorption und Reflexionen bei dem Einsatz von farbigen Beleuchtungen zusammen mit monochromen Kameras, können unterschiedlichste optische Objektprüfungen realisiert, vereinfacht oder kontrastreicher gestaltet werden.