Vorteile

Die Baumer Polarisationskameras der CX-Serie integrieren Polarisationsfilter bereits auf Pixelebene und bieten damit einen höheren Kontrast im Intensitätsbild, um kontrastarme oder reflektierende Oberflächen sowie transparente Materialien zu inspizieren. Dieser effiziente Lösungsansatz wird möglich, da neben den Lichteigenschaften wie Wellenlänge (Farbe) und Amplitude (Helligkeit) auch die Schwingungsrichtung der Lichtwelle – die Polarisation – einfach ausgewertet werden kann, die durch Reflexion und Brechung an Materialien entsteht.

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Ihre Vorteile:
Beispiele:

Links: Aufnahme mit einer monochromen Kamera
Rechts: Aufnahme mit einer Polarisationskamera und farblicher Darstellung des Polarisationsgrades


Polarisation in der Bildgebung

Bei der Beschreibung von Licht als elektromagnetische Welle kann jede einzelne Schwingungsebene auch als Polarisationsebene bezeichnet werden. Für den Einsatz bildgebender Polarisationsapplikationen sind folgende Polarisationsarten zu unterscheiden:

Grafik_Polarisation-2_DE.gif

Neben der Polarisation durch Lichtreflektion und -brechung an Materialien, kann auch das Beleuchtungslicht mit Hilfe von Polarisationsfiltern linear polarisiert werden. Dies ist z.B. bei der Inspektion von reflektierenden Metalloberflächen notwendig.
Bei der Bildaufnahme können die einfallenden linear polarisierten Lichtanteile durch einen Polarisationsfilter gezielt gesperrt werden, um z.B. Reflektionen und damit überbelichtete Bereiche im Bild zu vermeiden.


Polarisationsfilter auf Pixelebene

Grafik_Polarisation_Polarisationsfilter-auf-Pixelebene_neu.jpg

Der 5 Megapixel Global Shutter Sensor IMX250MZR von Sony integriert in einer zusätzlichen Polarisationsschicht vier Polarisationsfilter mit 0°, 45°, 90° und 135° in einer 2×2 Anordnung über das gesamte Pixelarray. Die Filter sind unterhalb der Mikrolinsen angeordnet, um ein Übersprechen von einfallendem Licht auf benachbarte Pixel zu vermeiden. Wie bei einem Farbsensor mit 2×2 Bayer Pattern wird für jeden Pixel, auf Basis der benachbarten Pixel, der Polarisationswinkel (AOP) und Polarisationsgrad (DOLP) von linear polarisiertem Licht interpoliert.

Gegenüber bisherigen Lösungsansätzen mit mechanischem Filterrad oder mehreren Kameras mit unterschiedlich ausgerichteten Polarisationsfiltern bietet die Integration der Filter auf Pixelebene entscheidende Vorteile:
 

  • Einfache Aufnahme bewegter Objekte, da mit nur einem Bild vier Polarisationsrichtungen gleichzeitig aufgenommen werden
  • Geringe Systemkosten und einfache Integration durch weniger Systemkomponenten
  • Zuverlässiger Systemaufbau ohne bewegte Teile wie Filterrad

Anwendungsbeispiele

Konfektionierung von Tabletten
Grafik_Polarisation_Bsp_Tablettenkonfektionierung_1200x387px.jpg
Einfache Anwesenheits- und Vollständigkeitskontrolle von Tabletten durch unterschiedlichen Polarisationsgrad von Umverpackung (Blister) und Tablette
Visualizing residual stress
Grafik_Polarisation_Bsp_Glas_Restspannungen2_1200x387px.jpg
Inspection on residual stress (direction and degree) on glass using back light
Inspections on product packaging
Grafik_Polarisation_Bsp_Verpackungskontrolle_1200x387px.jpg
Checking product packaging and imprints by suppressing reflections
Grafik_Polarisation_Bsp_Kunststoffverpackung_1200x387px.jpg
Inspection of plastic packaging for damage
Inspection on deformations
Grafik_Polarisation_Bsp_Prüfung-auf-Verformungen_1200x387px.jpg
Inspections of the carbon fiber fabrics (CFRP) layers for position and deformation

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