Bildverarbeitung

Unerwünschtes einfach rausfiltern

Bandpassfilter für UV-Fluoreszenzanwendungen

24.11.2021 - Die UV-Fluoreszenz, bekannt aus der Biowissenschaft, bietet kreative Lösungen für viele Branchen, darunter ­Industrie-, Eisenbahn- und Verbraucherverpackungen. Denn mit einem 2D-Matrix­code, der mit unsichtbarer Tinte aufgedruckt wurde, können Hersteller Produkte leicht nachverfolgen, ohne die Attraktivität des Produkts zu beeinträchtigen. Für dessen Qualitäts­sicherung ist eine spezielle UV-Beleuchtung nötig, die die Tinte anregt. Allerdings wird die Fluoreszenzemission des Matrixcodes oft durch nahestehende Wellenlängen überlagert und dadurch nicht lesbar. Hier kommt der Bandpassfilter eines US-amerikanischen Herstellers zum Einsatz.

In maschinellen Bildverarbeitungssystemen spielen optische Filter eine wesentliche Rolle, um Fluoreszenzemission aus der zur Anregung verwendeten UV-Lichtquelle zu bewerten. Die zugrundeliegende Technik ist stets dieselbe, unabhängig davon, ob es sich um das Lesen unsichtbarer Tinte, die Erkennung von Öl oder die Ausrichtung einer Eisenbahnschwelle handelt.

Midopt bietet eine Reihe von Bandpassfiltern an, die für verschiedene Anwendungen im ultravioletten, sichtbaren und nahen IR-Bereich (Infrarot) geeignet sind. In Verbindung mit UV-LED-Beleuchtung verhilft der BP470-Blau-Bandpassfilter den Anwendern in einer Fluoreszenzanwendung zu hellen, kontrastreichen Bildern, was diesen Filter zu einer wichtigen Komponente für UV-Fluoreszenzanwendungen in der industriellen Bildverarbeitung macht. Bei grüner LED-Beleuchtung und UV-Fluoreszenzanwendungen eignet sich der Filter BP525 Light Green Bandpass durch eine höhere Spitzentransmission und eine bessere Blockierung von UV-Wellenlängen als alle dichroitischen grünen Bandpassfilter. 

Skye Gorter, CEO und Solution Lead bei Skye Automation, ist zufrieden mit der Leistung dieser Filter in seinen UV-Fluoreszenzanwendungen. Er verwendet die Bandpassfilter und andere Produkte von Midopt seit fünf Jahren. 

Erkennen der Ausrichtung bei Eisenbahnschwellen

Eine der akutellen UV-Fluoreszenz­anwendungen von Gorter konzentrierte sich auf das Erkennen der Ausrichtung von Eisenbahnschwellen für einen Kunden aus der Eisenbahnindustrie. „Dabei geht es um die Außenseite des Baumes, die natürlich das Basisprodukt für die Eisenbahnschwelle darstellt“, so Gorter. Die Bestimmung dieser Ausrichtung ist von entscheidender Bedeutung, denn „wenn das Gleisbett gebaut wird und die Splintseite nach unten zeigt, ist dieser Teil des Baumes weniger dicht und verrottet daher schneller. Man will also die Außenseite des Baumes oben an den Schienen haben, und die Mitte des Baumes auf der Unterseite“, erklärt er.

„Wir verfolgen bei diesem Projekt einen multispektralen Ansatz“, so Gorter. Wenn die Schwellen Risse und beschädigte Enden haben, wird ein fluoreszierender Marker verwendet, um die richtige Seite der Schwellen zu markieren, bevor Metallplatten zur Verstärkung in das Holz eingelassen werden. „Die Metallplatten verdecken jedoch oft die fluoreszierenden Markierungen, sodass nur kleine Löcher übrigbleiben, durch die man die Markierungen sehen kann“, sagt er. „Wir mussten einen besseren Kontrast zwischen der fluoreszierenden Farbmarkierung und der Stahlplatte erzielen“, fügte er hinzu.

In diesem Szenario machen die Filter in Verbindung mit der UV-Beleuchtung den entscheidenden Unterschied aus. „Wir verwenden Monochromkameras mit roten Bandpassfiltern auf zwei der Kameras. Und dann verwenden wir eine dritte Kamera mit einem grünen BP525-Bandpassfilter für eine UV-Beleuchtungsanwendung“, so Gorter. Ein anderer Aspekt dieses Projekts nutzt diese Einrichtung, um die Wachstumsringe des rohen Baumes zu untersuchen, der in die Eisenbahnschwelle geformt wurde, um sein projiziertes Zentrum zu identifizieren, erklärt Gorter nebenbei. 

Wenn eine Eisenbahnschwelle mit einer Endplatte unser Inspektionssystem durchläuft, verwenden wir das UV-Licht mit einem Bandpassfilter, um die hochreflektierende Endplatte zu ignorieren und nur die fluoreszierende Farbmarkierung zu erfassen“, auch dann, wenn die Markierung minimal ist, so Gorter. „Wir korrelieren dann die Position der Farbmarkierung mit der Position der Eisenbahnschwelle, um die korrekte Seite der Schwelle zu bestimmen“, fügte er hinzu.

Gorter experimentierte mit verschiedenen Filtern aus einem Midopt-Testkit, bevor er sich für den BP525-Filter entschied. „Ich habe verschiedene ausprobiert, um zu sehen, welche den besten Kontrast liefern“, erklärt er. 

Erkennen von Klebeband auf einem Bauprodukt

Gorter hat den Midopt-BP470-Filter auch verwendet, um einen Ansatz für eine UV-Fluoreszenzanwendung für Bauprodukte zu testen und zu validieren. Auf der Rückseite des Produkts befindet sich ein Klebeband, auf dem Zahlen und Buchstaben aufgedruckt sind, mit deren Hilfe der Benutzer feststellen kann, ob das Produkt richtig ausgerichtet ist oder auf dem Kopf steht, erklärte Gorter. Dieses Klebeband soll verhindern, dass das Produkt an sich selbst klebt, und muss vor der Installation des Produkts entfernt werden.

Gorter verglich die Ergebnisse, die er durch die Kombination des Filters mit einem UV-Licht zum Erkennen des Klebebandes erzielte, mit den Ergebnissen, die der Kunde mit einem anderen System. „Mit letzterem sehen Sie nur einen weißen Klecks“, sagte er. Aber mit seinem System, das den Filter BP470 verwendet, kann er erkennen, ob das Band „richtig herum oder verkehrt herum“ liegt.

Darüber hinaus eliminiert Gorter mit seinem System den größten Teil des Hintergrunds und hebt die Beschriftung bis zu einem gewissen Grad hervor. Durch den Hell-Dunkel-Kontrast wird sogar deutlich, wo das Klebe­band gut auf dem Bauprodukt haftet und wo nicht.

Weitere Anwendungen in Betracht ziehen?

Wenn Gorter über eine neue Anwendung nachdenkt, geht er systematisch vor. „Der erste Schritt, den ich in der Regel mache, ist zu schauen, ob es sich um ein Flächen- oder ein Liniensystem handelt. Dann wird festgelegt, was das Ziel des Projekts ist, welche Zyklusraten oder Belichtungszeiten erforderlich sind und wie sich die Umgebung auf die Beleuchtung und den optomechanischen Aufbau auswirkt“, so Gorter.

Kontakt

Midwest Optical Systems Inc

Woodwark Lane 322
60067 Palatine, IL

001/847/359-3550
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