Optische filters voor Machine Vision: technische keuzegids
Met een optisch filter kun je ongewenst licht onderdrukken en het contrast van een machine vision-inspectie verbeteren. Welk filter geschikt is, hangt af van de gebruikte belichting, de spectrale gevoeligheid van de camera en de eigenschappen van het te inspecteren materiaal.
Hieronder bespreken we de vier belangrijkste filtertypen met voorbeelden uit industriële beeldverwerking. Heb je het juiste filter bepaald, dan kun je via de filterschroefdraad van het objectief de beschikbare filters selecteren.
Welk type optisch filter heb je nodig?
Shortpass filter
Een shortpass filter laat golflengten onder een bepaalde grenswaarde door en blokkeert langere golflengten. Dit wordt onder andere toegepast om nabij-infrarood licht (NIR) uit het camerabeeld te verwijderen.
Praktijkvoorbeeld: kleurinspectie
Veel industriële camerasensoren zijn ook gevoelig voor nabij-infrarood licht. Bij kleurcamera's zonder geïntegreerd IR-cut filter kan dit de kleurweergave beïnvloeden. Een shortpass filter dat zichtbaar licht doorlaat en NIR blokkeert, voorkomt dat dit ongewenste licht de kleurmeting verstoort. Let daarbij op een gelijkmatige transmissie over het zichtbare spectrum.
Longpass filter
Een longpass filter laat golflengten boven een bepaalde grenswaarde door en blokkeert kortere golflengten. Dit is onder andere nuttig bij fluorescentie-inspecties en toepassingen met infraroodbelichting.
Praktijkvoorbeeld: codes gedrukt met UV-fluorescerende inkt
Bij het lezen van codes gedrukt met UV-fluorescerende inkt wordt de inkt aangestraald met UV-belichting. De inkt absorbeert het UV-licht en zendt licht uit op een langere golflengte, vaak in het zichtbare spectrum.
Een passend longpass filter blokkeert het UV-licht en ongewenst violet of blauw strooilicht van de belichting, terwijl de fluorescentie van de code wordt doorgelaten. Hierdoor ontstaat een hoger contrast tussen de code en de achtergrond, wat het lezen van de code aanzienlijk kan vereenvoudigen.
De cut-on golflengte van het filter moet wel onder het relevante emissiegebied van de fluorescerende inkt liggen.
Praktijkvoorbeeld: kentekenherkenning met IR-belichting
Bij kentekenherkenning (LPR/ANPR) kan een longpass filter worden gecombineerd met infraroodbelichting. Door de retroreflecterende eigenschappen van veel kentekenplaten wordt het IR-licht sterk teruggekaatst in de richting van de camera.
Het longpass filter onderdrukt het zichtbare omgevingslicht. In combinatie met de juiste belichtingsgeometrie ontstaat een beeld waarin de kentekenplaat helder afsteekt tegen een veel donkerdere achtergrond.
Dit vereenvoudigt de segmentatie van de kentekenplaat en kan ook bij AI-gebaseerde LPR-systemen voordelen bieden. Houd er wel rekening mee dat sommige AI-modellen ook informatie over het voertuig nodig hebben om de kentekenplaat te lokaliseren.
Bandpass filter
Een bandpass filter laat een beperkt golflengtegebied door en onderdrukt licht daarbuiten. Hiermee kan de camera worden afgestemd op de golflengte van de gebruikte LED- of laserbelichting.
Praktijkvoorbeeld: inspectie met groene LED-belichting
Bij een inspectie met groene LED-belichting rond 525 nm kan een passend bandpass filter een groot deel van het omgevingslicht blokkeren. Hierdoor wordt de inspectie minder gevoelig voor wisselende lichtomstandigheden.
Controleer of de centrale golflengte (CWL) en bandbreedte (FWHM) aansluiten op het emissiespectrum van de LED. Een te smalle doorlaatband kan ook een deel van het gewenste licht blokkeren, waardoor een langere belichtingstijd of hogere LED-intensiteit nodig is.
Polarisatiefilter
Een polarisatiefilter selecteert licht op basis van de polarisatierichting. In machine vision wordt dit voornamelijk toegepast om storende spiegelende reflecties te verminderen.
Praktijkvoorbeeld: inspectie van glanzende kunststofverpakkingen
Bij glanzende verpakkingen kunnen reflecties delen van de opdruk of barcode overbelichten. Door polarisatiefolie voor de belichting te plaatsen en een polarisatiefilter op het objectief te monteren, kunnen deze reflecties met cross-polarisatie sterk worden verminderd.
Het effect is afhankelijk van het materiaal en de belichtingsgeometrie. Bij metalen oppervlakken werkt deze methode niet altijd even goed. In sommige gevallen levert het aanpassen van de belichtingshoek of het toepassen van diffuse belichting een beter resultaat op.
Waar moet je op letten bij de filterkeuze?
Bij het selecteren van een optisch filter zijn vooral de volgende eigenschappen van belang:
Golflengte: het transmissiebereik moet aansluiten op de belichting en de spectrale gevoeligheid van de camera.
Transmissie en bandbreedte: bepaal hoeveel gewenst licht wordt doorgelaten en hoeveel ongewenst licht wordt geblokkeerd.
Montage: controleer de filterdiameter, schroefdraadspoed en vrije optische opening om vignettering te voorkomen.
Een filter corrigeert geen verkeerde belichtingsgeometrie. Beoordeel daarom eerst hoe het licht op het product valt en welke reflecties of golflengten daadwerkelijk storend zijn.
Selecteer een optisch filter op filterschroefdraad
Veel industriële objectieven hebben aan de voorzijde een filterschroefdraad. De filtermaat wordt aangeduid met de nominale schroefdraaddiameter, bijvoorbeeld M30.5.
Selecteer hieronder de filtermaat van je objectief om de beschikbare optische filters en golflengten te bekijken.
Beschikbare filtermaten
M22.5 optische filters
M25 optische filters
M25.5 optische filters
M27 optische filters
M30.5 optische filters
M34 optische filters
M35.5 optische filters
M37 optische filters
M37.5 optische filters
M40.5 optische filters
M43 optische filters
M46 optische filters
M49 optische filters
M52 optische filters
M58 optische filters
Let op: controleer ook de schroefdraadspoed. De aanduiding M30.5 geeft alleen de nominale diameter aan. M30.5 x 0.5 specificeert daarnaast een spoed van 0,5 mm.
Technisch advies over optische filters
De juiste combinatie van belichting en optisch filter kan de beeldverwerking aanzienlijk vereenvoudigen. Bij Machine Vision Shop ondersteunen we engineers bij het selecteren en testen van optische componenten voor industriële inspectietoepassingen.
Bekijk onze optische filters of neem contact op om de filterkeuze voor jouw toepassing te bespreken.