Anhand eines Beispiels wird in dem Artikel beschrieben, welchen Einfluss unterschiedliche Beleuchtungsfarben auf bunte Prüfobjekte haben. Denn durch den sinnvollen Einsatz farbiger Beleuchtungen können Kontraste verringert oder erhöht werden, wodurch sich wiederum Farben mit einem ähnlichen Helligkeitswert besser voneinander trennen lassen.
Obwohl Schwarzweißbilder in der Fotografie bereits seit geraumer Zeit von Farbbildern abgelöst wurden, finden monochrome Kameras weiterhin Verwendung in vielen Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung. Sie spielen bis heute eine wichtige Rolle, um Merkmale hervorzuheben oder zu verbergen.

Diese Art von Kameras nehmen nur Schwarzweiß auf, ohne Farbinformationen zu erfassen. So steht die Fokussierung auf den Kontrast im Vordergrund und nicht die Farbinformation. Sie haben zudem oft eine höhere Pixeldichte als Farbkameras, da sie keine Farbfilter verwenden und mehr Pixel auf den gleichen Sensor passen können. Dies ermöglicht oft eine höhere Auflösung und Detailgenauigkeit bei monochromen Aufnahmen.

Präzise Kontraste durch farbige ­Beleuchtung und Monochromkameras

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 die obenstehende Abbildung, die 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. Der rechte Bildabschnitt stellt die daraus resultierenden Aufnahmen dar, die mit einer monochromen Kamera aufgenommen wurden. 

Alle drei Aufnahmen der Kaugummipackung unterscheiden sich deutlich, und das nur, weil unterschiedliche Lichtfarben auf dasselbe bunte 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. Die Aufnahmen, die unter grünem und blauem Licht aufgenommen werden, zeigen die gleichen Effekte der Absorption und Reflektion. 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. Zudem 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 vorgestellten Effekten der Absorption und Reflektionen bei dem Einsatz von farbigen Beleuchtungen zusammen mit monochromen Kameras, können unterschiedliche optische Objektprüfungen realisiert, vereinfacht oder kontrastreicher gestaltet werden. 

Autorin
Deborah Schmoll, Mechatroneurin & technischer Support