Elias Himmelbauer,
"Konzeption, Aufbau und Charakterisierung eines multispektralen optischen Messsystems"
, 8-2022
Original Titel:
Konzeption, Aufbau und Charakterisierung eines multispektralen optischen Messsystems
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
In einer Zeit, in der industrielle Prozesse immer weiter automatisiert werden, ist der Bedarf an berührungslosen Messsystemen stark ansteigend. Neben kapazitiven und induktiven Sensoren werden vor allem optische Sensoren in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Von großer Bedeutung sind dabei Kameras, welche vielfach zur Prozessüberwachung und Qualitätssicherung von verschiedensten Produkten eingesetzt werden können. Durch Verwendung von multispektralen Kameras kann der Informationsgehalt gegenüber Bildern von monochromen oder RGB-Kameras erheblich gesteigert werden, da diese über mehr spektrale Bereiche verfügen, welche zudem auch außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen können.
In dieser Arbeit wird eine Multispektralkamera mit zwölf verschiedenen spektralen Bereichen vor allem im sichtbaren Bereich konzipiert und aufgebaut. Die grundsätzliche Funktionsweise beruht auf der Beleuchtung des Messobjekts mit Leuchtdioden und Aufnahme der Bilder mit einer monochromen Kamera.
Die Beleuchtung wird bei verschiedenen Umgebungstemperaturen charakterisiert und die erreichte Reproduzierbarkeit der Beleuchtungsspektren beurteilt. Anschließend werden Bilder eines Referenzobjekts mit bekanntem Reflexionsspektrum aufgenommen und ein Dunkelabgleich der Kamera durchgeführt.
Um die Funktionsfähigkeit der Multispektralkamera zu zeigen, werden Bilder von verschiedenen Messobjekten aufgenommen und deren Reflexionsspektren bestimmt. Mit einem Verfahren zur größtenteils informationserhaltenden Datenreduktion werden diese weiterverarbeitet und die daraus erhaltenden Ergebnisse diskutiert.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englischer Titel:
Conception, Setup and Characterization of a Multispectral Optical Measurement System
Englische Kurzfassung:
At a time where industrial processes are becoming more and more automated, the demand for non-contact measuring systems is increasing rapidly. In addition to capacitive and inductive sensors, optical sensors in particular are used in a large number of applications. Cameras are of high importance in the field of optical sensors, as they can be used in many cases for process monitoring and quality assurance in a wide variety of products. By using multispectral cameras, the information content obtained can be increased significantly compared to monochrome or RGB-cameras, since these are taking images in several spectral regions even outside the visible range.
In this work, a multispectral camera which analyzes twelve spectral regions, especially in the visible range, is designed and built. The essential functionality is based on illuminating the measured object with light-emitting-diodes of certain wavelengths and taking the images with a monochrome camera.
The illumination is characterized at different ambient temperatures and the achieved reproducibility of the illumination spectra is assessed. Subsequently, images are taken from a reference object with a known reflection spectrum and a dark calibration of the camera is carried out.
To demonstrate the functionallity of the multispectral camera, images of different measurment objects are taken and their reflection spectra are assessed. Using a method for largely information-preserving data reduction, these images and spectra are further processed and the results obtained are discussed.
Forschungs-