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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2020

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2020

Entwicklungsprojekt der

Entwicklungsprojekt der Extraklasse Multispektrales Kamerasystem nutzt Polarisationssystem als zentrales Element Die Erwartungen an multispektrale Kamerasysteme sind hoch. Um diese zu erfüllen, hat Fujifilm ein multispektrales Kamerasystem entwickelt, das ein Polarisationssystem nutzt. Damit können Anwender gleichzeitig Spektralbilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen in High Definition aufnehmen und in Echtzeit darstellen. Lesen Sie, was diesen Protoypen so besonders macht und warum er es zur Marktreife schaffen könnte. Licht besteht aus verschiedenen Wellenlängenbereichen (Spektren). Einzelne Objekte besitzen unterschiedliche Lichtspektren, die stark reflektiert werden. Eine Multispektralkamera erfasst das vom Zielobjekt reflektierte Licht bestimmter Wellenlängen, um Informationen visuell darzustellen, die das menschliche Auge nicht erfassen kann. Ein solches Kamerasystem lässt sich beispielsweise zur Qualitätsprüfung in einer Produktionslinie einsetzen, um Kontaminationen zu entdecken, oder um genauere Erkenntnisse über das Pflanzenwachstum in der Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, Chefredakteurin INDUSTRIELLE AUTOMATION Landwirtschaft zu erwerben. Dazu nimmt die Kamera ein Bild in einem Wellenlängenbereich auf, der z. B. die Chlorophyllfluoreszenz sichtbar macht. Ein Multispektralsystem kann diese Überwachungsaufgaben effizienter und genauer als Standard-RGB-Kameras oder erfahrene Mitarbeiter ausführen. Daher sind die Erwartungen an multispektrale Kamerasysteme sehr hoch. Als Antwort darauf hat Fujifilm ein auf dem Polarisationssystem basierendes multispektrales Kamerasystem entwickelt und stellt einen ersten Protoyp vor. Für diese Technologie greift das Unternehmen auf seine Erfahrungen aus der Entwicklung verschiedener Objektive, wie etwa 4K- und 8K-Objektive für das Fernsehen sowie auf modernste Bildverarbeitungs-Technologien zurück. Ein Zusammenspiel von Filtern, Sensor und Bildverarbeitung Die Entwicklung dieses leistungsstarken Multispektral-Kamerasystems soll Anwendern neue Möglichkeiten der Bildverarbeitung und Analyse eröffnen. Beispielsweise lassen sich gleichzeitig Bilder verschiedener Wellenlängenbereiche in High Definition aufzeichnen und in Echtzeit darstellen. Das Fujinon-Objektiv der Kamera ist mit neu entwickelten Filtern sowie mit einem Polarisationsbildsensor ausgestattet, der ein spezifisches Richtungspolarisationsbild erfassen kann. Dazu kommt eine innovative Bildverarbeitungsfunktion. Das System verwendet drei Filter, um Licht in bis zu neun Wellenlängenbänder auf zuteilen und gleichzeitig das Licht jedes Wellenlängenbandes in eine bestimmte Schwingungsrichtung zu polarisieren. Die Filter haben also zwei Funktionen: Zum einen dienen sie als Polarisator, der Licht in einer bestimmten Polarisationsrichtung durchlässt. Zum anderen sind sie ein optischer Bandpassfilter für Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Die Polarisationsinformationen des Lichts in jedem Wellenlängenband, das die Filter durchlaufen hat, werden vom Polarisationsbild­ 46 INDUSTRIELLE AUTOMATION 05/2020 www.industrielle-automation.net

01 Um das Pflanzenwachstum in der Landwirtschaft zu beobachten, nimmt die Kamera ein Bild in einem Wellenlängenbereich auf, der die Chlorophyllfluoreszenz sichtbar macht – daraus können Erkenntnise über das Pflanzenwachstum in ihren Lebensräumen gewonnen werden Pflanzen, aufgenommen mit einer RGB-Kamera Spektralbild der Pflanzen in einem Wellenlängenband um 700 nm, aufgenommen und verarbeitet mit dem neu entwickelten System – so lässt sich die Chlorophyllfluoreszenz darstellen – Bereiche in Orange weisen auf ein hohes Aktivitätsniveau hin 02 Aufbau des Prototypen eines neu entwickelten Multispektral-Kamerasystems Leistungsfähig und weltweit einzigartig Das Multispektral-Kamerasystem bringt bereits als Prototyp die Voraussetzungen mit, um der industriellen Bildver arbeitung neue Möglichkeiten zu eröffnen. Im Wesentlichen sind die Vorteile: n Visualisierung von Informationen, die das menschliche Auge nicht erkennen kann n breites Anwendungsfeld von der prozessbegleitenden Qualitätskontrolle in Produktionslinien bis hin zur Aufgaben in der landwirtschaftlichen Beobachtung n weltweit wird erstmals ein Polarisationssystem eingesetzt, um hochauflösende Bilder zu liefern n möglich ist die Erfassung von Spektralbildern von bis zu neun Wellenlängenbändern gleichzeitig sowie deren visuelle Darstellung in Echtzeit sensor aufgezeichnet. Die Bildverarbeitungsfunktion errechnet daraus die visuelle Darstellung in hoher Auflösung und mit hoher Bildrate. Mit all diesen Features stellt Fujifilm ein Entwicklungskonzept vor, dass weltweit einzigartig ist. Mit seinen Leistungen soll es zahlreichen Anforderungen der Bildverarbeitung gerecht werden und gleichzeitig neue Anwendungsfehler erschließen. Es darf also zu Recht als Multispektral-Kamerasystem der Extraklasse bezeichnet werden. Lösungsorientiert und innovativ Fujifilm beschäftigt sich mit Forschung und Entwicklung, Herstellung und Vermarktung zahlreicher Fujinon-Objektive, einschließlich Broadcast- und Cine-Objektiven. Fujifilm erweitert sein Geschäftsfeld optischer Geräte mit der Einführung von Projektoren, die mit dem weltweit ersten drehbaren Zwei-Achsen-Objektiv und Video-Überwachungskameras mit großer Reichweite ausgestattet sind, die laut Fujifilm einen Brennweitenbereich von bis 2 800 mm abdecken. Dies ist weltweit einzigartig (Stand 09.07.20). Das Unternehmen wird weiterhin innovative Produkte entwickeln, die den unterschiedlichen Marktbedürfnissen gerecht werden und damit das Geschäftswachstum weiterhin positiv fördern. Bilder: Hintergrund vectorfusionart – stock.adobe.com, sonstige Fujifilm/Fujinon (Fujinon gehört zur Fujifilm-Gruppe) www.fujifilm.eu www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 05/2020 47

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