Bildgebende Spektroskopie an Oberflächen

Handbuch zur industriellen Bildverarbeitung
(Fraunhofer Vision Leitfaden-Reihe Band 17)

Beitrag 2.3: Bildgebende Spektroskopie an Oberflächen

Autor: Jochen Aderhold, Fraunhofer WKI

Prinzip eines Zeilenspektrographen
© Fraunhofer WKI

Prinzip eines Zeilenspektrographen

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Moderne spektroskopische Verfahren ermöglichen es, größere Objekte oder auch einen Strom von Schüttgut im Durchlauf so zu erfassen, dass flächendeckend für jeweils wenige Quadratmillimeter große Teilbereiche vollständige Reflexionsspektren gewonnen werden können. Diese Teilbereiche gleichen den Pixeln eines herkömmlichen digitalen Bilds, mit dem Unterschied, dass nicht nur jeweils ein Grauwert bzw. drei Farbwerte, sondern die Intensitäten mehrerer hundert spektraler Stützpunkte vorliegen. Je nach Spektralbereich eröffnen sich so zahlreiche neue Anwendungen in den Bereichen Qualitätskontrolle und Sortieren.

Diese sogenannte bildgebende Spektroskopie kann in verschiedenen Spektralbereichen durchgeführt werden. Entsprechende optische Komponenten sind für den ultravioletten und den sichtbaren Spektralbereich sowie für das nahe und das thermische Infrarot erhältlich. Besondere Bedeutung haben die Bereiche des nahen Infrarots und der sichtbare Spektralbereich.

Spektren im nahen Infrarot lassen sich besonders einfach und ohne große Vorbehandlung der Proben gewinnen. Sie tragen detaillierte Informationen über chemische Eigenschaften der Proben. Sie werden daher eingesetzt, um zum Beispiel Verschmutzungen an der Oberfläche zu erkennen oder um Schüttgut nach chemischen Gesichtspunkten zu sortieren (wie zum Beispiel Plastikflaschen nach der Kunststoffart).

Spektren im sichtbaren Spektralbereich hängen dagegen eng mit der Farbe der Objekte zusammen und ermöglichen die Erkennung subtiler Farbunterschiede, die mit einfachen Farbkameras nicht möglich ist. Dabei kann die Farbe einerseits um ihrer selbst willen als Produkteigenschaft interessant sein, aber auch, wie z. B. bei Früchten, Rückschlüsse auf die Produktqualität ermöglichen.

 

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