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    Beleuchtung

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Farbiges Licht & farbige Körper

Der Einsatz farbiger Beleuchtungsquellen in der Industriellen Bildverarbeitung ist essentiell. Die geschickte Abstimmung von farbigem Licht mit der Farbe der Prüfobjekte ermöglicht eine  Erhöhung (oder Verringerung) des Kontrastes bestimmter Farben. Dadurch lassen sich Farben mit ähnlichen Luminanzwerten im Graubild besser voneinander trennen. Ein Rot und benachbartes Grün ergeben so unterschiedliche Grautöne. Der Einsatz einer Farbkamera wird somit vermieden.(besonders der Einsatz einer Einchip-Farbkamera kann einige technische Nachteile mit sich bringen.

Tageslicht

Tageslicht

Normale Grautöne. Helle Farben erscheinen hell, die dunklen Farben sind normal dunkel.
Weiße LED

Weiße LED

Normale Grautöne. Helle Farben erscheinen hell, die dunklen Farben sind normal dunkel.
Blaue LED

Blaue LED

Blaue Logos (links oben) stark aufgehellt, alle gelbe, orangen und rote Töne der Fläche stark abgedunkelt.
Grüne LED

Grüne LED

Rote Flächen um Firmenlogo Granini stark abgedunkelt, Fruchtgenuss-Logo etwas heller, gelb-orange mittelgrau.
Rote LED

Rote LED

Rote und orange Flächen fast weiß, blaue und grüne Logos sehr dunkel.
Infrarote LED

Infrarote LED

Bis auf grünes Logo mit hohem Schwarzanteil fast alles verschwunden, sogar blaues Logo und auch Verfallsdatum.

 

Additive Farbmischung - Mischen von farbigem Licht

Beleuchtet man mit drei Lichtquellen, einem roten, grünen und blauen Spot eine Fläche an der Wand, so ergibt sich in der Überlappungszone der Lichtflecken weißes Licht. Dies lässt sich auch sehr gut mit Hilfe des unten abgebildeten Spektrums der farbigen LEDs erklären: Kombiniert man das blaue, grüne und rote Spektrum, erhält man ein recht vollständiges Gesamtspektrum aller Wellenlängen, nämlich weißes Licht. Dieses Prinzip der Lichtmischung bezeichnet man als RGB-Modell (jeder Monitor arbeitet man diesem Prinzip). Man spricht von Lichtfarben.

Additive Mischung von Licht
Additive Farbmischung

Zur Beleuchtung können alle Arten von farbigen Beleuchtungen hergenommen werden, also auch farbig leuchtende Fluoreszenzbeleuchtung etc. In der industriellen Bildverarbeitung hat sich aber zum Großteil der Einsatz von LED-Beleuchtungen bewährt. Die Emissions-Spektren sind typischerweise recht scharfbandig, was für den praktischen Einsatz Vorteile bringt. So lassen sich sehr gut mit Hilfe von Filtern benachbarte Wellenlängenbereiche blocken. Auch der umgekehrte Fall ist praktisch relevant: Filter lassen das farbige Licht durch und blocken evtl. störendes anderes Fremdlicht.


Typische Spektren farbiger LEDs

 

Emissionsspektren verschiedener LEDs
Emissions-Spektren farbiger LEDs
"Farben" der LEDs: UV, Weiß, Blau, Grün, Rot und IR

Subtraktive Farbmischung - Farben und Farbstoffe in Prüfkörpern

Auch die zu inspizierenden Körper sind oftmals farbig. Das Bauteil wurde mit Hilfe von Farbpigmenten oder Farbstoffen eingefärbt. Neben farbigen Filtern, die auf ein Kameraobjektiv geschraubt werden können. arbeiten auch die Druckfarben im Printbereich nach diesem Prinzip. Mischt man die Farbe Gelb und Magenta, so erhält man Rot, die Mischung aus Magenta und Cyan ergibt Blau etc. Der Körper reflektiert dabei nicht vollständig das eingestrahlte Licht, sondern Teile davon subtraktiv reduziert. Man spricht hierbei von Körperfarben. Das Farbmodell wird nach den Farben Cyan, Magenta und Yellow als CMY(K)-Modell bezeichnet. (Die Farbe K=Key stellt Schwarz dar, das beim Drucken zur Erzeugung ganz dunkler Farben und Schwarztöne doch noch hinzu gegeben werden muss.)

Substraktive Farbmischung (Farbabsorption)
Substraktive Farbmischung

 

Farbiges Licht und farbige Körper

In der industriellen Bildverarbeitung werden beide Effekte miteinander kombiniert. So kann eine farbige Beleuchtung eingesetzt werden, um deren komplementäre Körperfarbe zu verdunkeln und dieselbe Körperfarbe aufzuhellen.

Beispiel 1:

Eine rote Bedruckung absorbiert beim Beleuchten mit weißem Licht fast alle Farben, außer Rot. Sie reflektiert diese zum Betrachter zurück. Wird nun mit Rot beleuchtet, wird kein rotes Licht absorbiert, also fast die gesamte Lichtmenge zur Kamera reflektiert. Die rote Bedruckung erscheint sehr hell.

Beispiel 2:

Eine rote Bedruckung absorbiert beim Beleuchten mit weißem Licht fast alle Farben, außer Rot. Sie reflektiert diese zum Betrachter zurück. Wird nun mit Grün beleuchtet, wird fast die gesamte Lichtmenge von der roten Druckfarbe absorbiert. Die rote Bedruckung erscheint sehr dunkel.

Beispiel 3:

Zwei  Metalle des Periodensystems und auch einige Legierungen sind farbig. So können Gold und goldfarbige Objekte (z.B.) Messing mit Hilfe von blauem Licht dunkler erscheinen und von anderen silberfarbigen Metallen differenziert werden. Kupfer kann mit grünem oder auch blauem Licht nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung verdunkelt werden.

 

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