Wann sollte für eine industrielle Bildverarbeitungsanwendung ein Bandpassfilter gewählt werden?

Einführung: Was ist ein Bandpassfilter?

In der industriellen Bildverarbeitung benötigt die Kamera ein klares, kontrastreiches Bild, um ihre Aufgabe korrekt zu erfüllen. Kameras erfassen jedoch häufig zusätzliches Licht, das das System beeinträchtigt. Ein Bandpassfilter ist eine spezielle Glas- oder Kunststoffkomponente, die vor dem Kameraobjektiv angebracht wird und dieses Problem löst. Er funktioniert wie ein strenger Türsteher: Nur ein ganz bestimmtes „Band“ beziehungsweise eine bestimmte Farbe des Lichts gelangt zum Kamerasensor, während das gesamte übrige Licht vollständig blockiert wird.

Wie funktioniert ein Bandpassfilter?

Licht breitet sich in Wellen aus, und verschiedene Farben haben unterschiedliche Wellenlängen. Ein Bandpassfilter ist so ausgelegt, dass er für einen bestimmten Wellenlängenbereich vollständig transparent ist und alle anderen Wellenlängen wie eine massive Barriere blockiert.

Wenn bei einem Bildverarbeitungssystem ein Bauteil mit rotem LED-Licht beleuchtet wird, wird ein roter Bandpassfilter vor der Kamera angebracht. Der Filter lässt das vom Bauteil reflektierte rote LED-Licht in die Kamera gelangen, blockiert jedoch blaues, grünes und UV-Licht aus der Umgebung.

Die wichtigsten Gründe für die Wahl eines Bandpassfilters für die industrielle Bildverarbeitung

Wenn Ihr System Probleme mit einer gleichmäßigen Beleuchtung oder dem Kontrast hat, sollten Sie in der Regel einen Bandpassfilter wählen. In den folgenden Fällen ist er unverzichtbar:

• Blockieren von unerwünschtem Umgebungslicht: Dies ist der häufigste Grund für den Einsatz eines Bandpassfilters. In Werkshallen gibt es Deckenbeleuchtung, durch Fenster einfallendes Sonnenlicht und sogar Funken von Schweißarbeiten in der Nähe. Dieses Umgebungslicht verändert sich im Tagesverlauf und kann ein Bild der industriellen Bildverarbeitung überstrahlen. Durch den Einsatz von Licht einer bestimmten Farbe (etwa einer blauen LED) und eines passenden blauen Bandpassfilters sieht die Kamera nur das von Ihnen bereitgestellte Licht. Sonnenlicht und Hallenbeleuchtung werden für die Kamera praktisch unsichtbar.
• Maximierung des Bildkontrasts: Bei der industriellen Bildverarbeitung ist der Kontrast entscheidend: Das zu prüfende Merkmal muss sich deutlich vom Hintergrund abheben. Um ein rotes Objekt vor einem grünen Hintergrund hervorzuheben, können Sie es mit rotem Licht beleuchten und einen roten Bandpassfilter verwenden. Für eine Monochromkamera erscheint das rote Objekt strahlend weiß und der grüne Hintergrund tiefschwarz, wodurch ein optimaler Kontrast entsteht.
• Prüfung bestimmter Farben oder Merkmale: Manchmal muss geprüft werden, ob ein Etikett in einer bestimmten Farbe vorhanden ist oder ob eine Flüssigkeit einen bestimmten chemisch bedingten Farbton aufweist. Ein genau auf diese Farbe abgestimmter Bandpassfilter sorgt dafür, dass die Kamera nur das relevante Merkmal analysiert und den übrigen Teil des Produkts ausblendet.
• Verwendung von Lasern oder hochspezifischen Lichtquellen: Laser emittieren Licht in einem sehr schmalen, reinen Spektralband. Wenn Ihr Bildverarbeitungssystem einen Laser zur Messung von 3D-Profilen oder zum Scannen von Barcodes verwendet, ist ein sehr schmalbandiger Bandpassfilter praktisch unverzichtbar. Er sorgt dafür, dass die Kamera ausschließlich die Laserlinie und nichts anderes erfasst.

Wichtige Begriffe bei der Auswahl eines Filters

Wenn Sie einen Filter auswählen möchten, werden Ihnen zwei zentrale Begriffe begegnen:

• Mittenwellenlänge (CWL): Dies ist die exakte Mitte des Lichtfensters, das transmittiert werden soll. Wenn Sie Infrarotlicht mit 850nm verwenden, benötigen Sie einen Filter mit einer CWL von 850nm.
• Bandbreite / Halbwertsbreite (FWHM): Dies bezeichnet einfach die Breite des „Fensters“. Eine große Bandbreite (z. B. 100nm) lässt einen breiteren Lichtbereich durch, was sich gut für die allgemeine LED-Beleuchtung eignet. Eine schmale Bandbreite (z. B. 10nm) lässt nur einen sehr engen Lichtbereich durch, was ideal für Laser ist.

Zusammenfassung

Sie sollten immer dann einen Bandpassfilter wählen, wenn Sie steuern müssen, was die Kamera erfasst. Bandpassfilter sind die einfachste und wirksamste Möglichkeit, störendes Hintergrundlicht zu unterdrücken, den Bildkontrast zu erhöhen und die Zuverlässigkeit Ihres Bildverarbeitungssystems deutlich zu verbessern.