Mit der Multispektralkamera MSC 8X8 hat Systec ein neuartiges System für lichttechnische Analysen mit hoher Auflösung bei geringer Messzeit entwickelt. Der Einsatz von zwei Filterrädern erschließt eine hohe Flexibilität für die Kombination von Farbfiltern, um noch mehr Farbinformationen zu erhalten. Eine 45MP Kamera von Jai sorgt für die optimale Bildaufnahme.
45MP Auflösung, hohe Aufnahmegeschwindigkeit und die CXP-Schnittstelle der Jai Spark sind Garanten für die Leistungsfähigkeit der MSC 8X8. (Bild: Jai A/S)
In vielen Branchen stellt die genaue Einhaltung von Farbvorgaben ein wichtiges Qualitätsmerkmal dar. Für derartige Aufgabenstellungen hat Systec bereits in der Vergangenheit Systeme entwickelt, mit denen Farbort, Leuchtdichte und optische Homogenität überprüft werden können. „Die Multispektralkamera MSC 8X8 ist eine Weiterentwicklung unserer bisherigen Produkte für lichttechnische Analysen und potenziert die Möglichkeiten gegenüber den Vorgängern“, erläutert Systec-Geschäftsführer Tobias Postler. „Durch den Einsatz eines von uns eigens entwickelten Doppelfilterrades stehen Anwendern zweimal acht übereinander liegende Filterplätze zur Verfügung, die automatisiert in den Strahlengang gebracht werden können. Daraus ergeben sich 64 unterschiedliche Filterkombinationen, was nach unseren Recherchen bislang einmalig am Markt ist.“
Die Multispektralkamera MSC 8X8 von Systec nutzt eine Jai Spark-Kamera mit 45MP Auflösung und ein Doppelfilterrad mit zweimal acht übereinander liegenden Filterplätzen, um Farbort, Leuchtdichte und optische Homogenität zu überprüfen. (Bild: Systec GmbH)
45MP Auflösung und 14Bit
Ein wichtiges Element der Neuentwicklung ist die 45MP-CMOS-Kamera Spark von Jai. Sie verfügt über eine Bittiefe von 14Bit und arbeitet mit einem HDR-Modus. Dies ermöglicht in Kombination mit den Filtern der MSC 8X8 eine genaue lichttechnische Analysen, um Werte wie Leuchtdichte, dominante Wellenlänge und Farbort zu bestimmen. Das System ist sowohl für den Inline-Einsatz in kontinuierlichen Produktionsanlagen als auch für Offline-Anwendungen z.B. im Labor oder zur Stichprobenprüfung geeignet. Da die Motivation aus dem Inline-Betrieb stammt, wählte Systec eine Spark-Variante mit Global Shutter, einer maximalen Bildaufnahmefrequenz von 38fps und einer CoaXPress-Schnittstelle mit zwei oder vier Kanälen. In Abhängigkeit von der eingestellten Belichtungszeit und den gewünschten Ausgabeparametern sind damit Taktzeiten ab 0,5s für unterschiedliche Belichtungsstärken möglich.
Bereits in den Vorgängermodellen hatte sich Systec auf Kameras von Jai verlassen und dabei gute Erfahrungen gemacht: „Wir haben uns an Jai gewandt, weil wir sehr hohe Anforderungen an die Bildqualität der Kameras hatten, die Jai mit diesem gewählten Spark-Modell erfüllen konnte. Neben der Auflösung von 45MP war uns aber auch wichtig, dass die integrierte Kamera eine hervorragende Stoß- und Vibrationsfestigkeit aufweist und eine verteilte Bildverarbeitung auf mehreren PCs erlaubt. Über die Link Sharing-Funktion von CoaXPress war dies mit der Spark-Kamera möglich.“ Jai unterstützte Systec nicht nur bei der Auswahl des geeigneten Kameramodells, sondern auch bei der Wahl des Objektivs, des richtigen Objektivflansches und des richtigen Abstands von Objektiv zu Kamera. Um möglichst rauschfreie Bilder aufzunehmen, sorgt ein Peltier-Kühlaggregat in der MSC 8X8 für die aktive Kühlung des kompletten Systems und somit auch des Kamerasensors.
Flexibles Kamerasystem
Im Einsatz profitieren Anwender von einer hohen Flexibilität des Multispektralkamerasystems, das Systec zunächst auf Basis der vorliegenden Anforderungen mit verschiedenen Filterkombinationen zusammenbaut und kalibriert. Aktuell existieren dafür zwei optimierte und verifizierte Bestückungen der beiden Filterräder, bei denen entweder drei CIE Tristimulus-Filter oder mehrere Filter für multispektrale Messungen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind jedoch auch individuelle Bestückungen nach Kundenanforderung möglich. In Abhängigkeit von den erforderlichen Ausgabeparametern führt die zugehörige Software von Systec anschließend eine automatisierte Snap-Sequenz mit verschiedenen Filterkombinationen durch. Die Raw-Bilddaten werden dabei mit Hilfe der für die jeweilige Kamera-/Filterkombination hinterlegten Kalibrierfunktionen in gültige physikalisch-technische Einheiten, d.h. in Messwerte umgewandelt. Die Algorithmen für alle erforderlichen Berechnungen sind in der zugehörigen Software integriert, so dass Anwender ihr System ohne langwierige Vorbereitungen einsetzen können.
Einsatz bei Sportwagenhersteller
Im Einsatz liefert das Multispektralkamerasystem genaue Messwerte für die Beleuchtungsstärkeverteilung, die Lichtstärkeverteilung, die Farbkoordinaten, die dominante Wellenlänge, die diskrete Spektralcharakteristik sowie die korrelierte Farbtemperatur. Postler nennt ein Beispiel: „Der Zulieferer eines deutschen Sportwagenherstellers setzt MSC 8X8 bereits in einem End-of-Line-Testsystem für Cockpitkomponenten ein und ist mit den Ergebnissen hochzufrieden. Das System stellt sicher, dass keine Produkte mit falsch bestückten Beleuchtungskomponenten wie LEDs mit falscher Wellenlänge oder Helligkeit ausgeliefert werden, was zu Kundenreklamationen führen würde. Zudem wird so die Gefahr ausgeschlossen, dass Fahrer bei einer fehlerhaften Einmessung oder Kalibrierung geblendet werden, wenn in der Nacht die Grenzwerte für die maximale Helligkeit überschritten werden. Nach unseren Recherchen existiert am Markt aktuell kein Farbmesskamerasystem, das es bezüglich Messgenauigkeit und -geschwindigkeit mit der MSC 8X8 aufnehmen kann“, so das Fazit des Systec-Geschäftsführers.
