Kundenspezifische SWIR-Objektive für die Materialsortierung und -prüfung

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Mark Pontin, Geschäftsführer von Resolve Optics, erläutert welche Entscheidungen getroffen werden müssen, um die bestmöglichen optischen Inspektionsergebnisse zu erzielen.

Automatisierungstechnik, Bildverarbeitung

Mark Pontin, Geschäftsführer Resolve Optics
Mark Pontin, Geschäftsführer Resolve Optics
Fokuskorrigierte SWIR-Optik
Fokuskorrigierte SWIR-Optik
Widerstandsfähige Objektive bieten Langlebigkeit und bestmögliche Ergebnisse in schwierigen Umgebungen
Widerstandsfähige Objektive bieten Langlebigkeit und bestmögliche Ergebnisse in schwierigen Umgebungen

IEN D-A-CH: Können Sie unseren Lesern kurz beschreiben, wo die Kernkompetenzen von Resolve Optics liegen?
Pontin:
Resolve Optics verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von anwendungsoptimierten, kundenspezifischen optischen Systemen, die das gesamte Spektrum vom UV- bis zum Infrarotbereich und darüber hinaus abdecken. Bei der Entwicklung verwenden wir Zemax Optic Studio für das optische Design und Solidworks Professional für unsere mechanischen Designs. Wir sind international bekannt für unsere Fähigkeit, kompakte, leistungsstarke Zoomobjektive zu entwickeln, besonders auch bei der Herstellung hochwertiger, strahlungsresistenter optischer Systeme.

IEN D-A-CH: Warum ist der SWIR-Wellenlängenbereich (Short Wave Infrared/kurzwelliges Infrarot) so nützlich für Inspektionsaufgaben und in welchen Branchen wird dies häufig eingesetzt?
Pontin:
Im Gegensatz zu größeren Wellenlängen im mittleren (Mid-Wave Infrared – MWIR) und langwelligem Infrarot (Long Wave IR – LWIR), das von einem Objekt emittiert wird, ist das Verhalten des kurzwelligen Infrarot vergleichbar mit dem sichtbaren Licht, da Photonen von einem Objekt reflektiert oder absorbiert werden. Folglich bietet SWIR den starken Kontrast, der für hochauflösende Bilder benötigt wird. Für Anwendungen von 1 bis 2,5 µm werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn eine Linse verwendet wird, die für diesen SWIR-Wellenlängenbereich ausgelegt, optimiert und beschichtet ist. Die Verwendung einer Linse, die für das sichtbare Spektrum ausgelegt ist, führt zu Bildern mit geringerer Auflösung und signifikanteren optischen Aberrationen. Viele Anwendungen, die mit sichtbarem Licht schwer oder unmöglich zu realisieren sind, sind bei SWIR-Wellenlängen möglich. Zum Beispiel können Farben, die im Sichtbaren nahezu identisch erscheinen, routinemäßig mit SWIR differenziert werden, was SWIR zu einem großartigen Werkzeug für die Qualitätssicherung Werkzeug macht.

IEN D-A-CH: Der Bedarf an kundenspezifischen Optiken wächst. Was sind die häufigsten optischen Herausforderungen, die Sie bei der Entwicklung meistern müssen, insbesondere bei SWIR-Objektiven?
Pontin:
Handelsübliche Objektive werden vor allem für den Massenmarkt hergestellt, wo die Stückkosten meist das Hauptargument sind. Wenn es jedoch um eine Anwendung geht, die optisch etwas anspruchsvolleres erfordert -hohe Auflösung, Kompaktheit oder ein großformatiges Bild- dann wird die Verwendung eines Standard-Objektivs sie zwingen, einen Kompromiss in einem oder mehreren Aspekten der optischen Leistung einzugehen. Das Ergebnis dieses Kompromisses kann eine Verringerung der optischen Leistung, mehr Platzbedarf, eine kürzere Lebensdauer und damit der Verlust von Wettbewerbsvorteilen sein, was letztendlich zu einer geringeren Rentabilität führt. Infolgedessen steigt die Nachfrage nach kundenspezifischen Optikdesigns, die genau den Anforderungen der Kundenanwendung entsprechen, dramatisch an. InGaAs-Sensoren (Indium-Gallium-Arsenid) sind ein beliebter Detektor für den SWIR-Bereich. Wie bei allen Sensoren gibt es einen Trend zu InGaAs-Detektoren immer höherer Auflösung. Dieser Trend ist die treibende Kraft, um Objektive anzubieten, die den Anforderungen dieser Sensoren der neuen Generation entsprechen. Viele handelsübliche SWIR-Linsen sind in der Tat Standarddesigns für sichtbares Licht mit AR-Beschichtung, die für das SWIR-Band entwickelt wurden. Diese Objektive berücksichtigen nicht, wie Glas Wellen im SWIR-Bereich durchlässt, so dass die endgültige Bildqualität oft beeinträchtigt werden kann. Dieses Problem wird besonders bei den höherauflösenden SWIR-Sensoren deutlich.

IEN D-A-CH: Gibt es Trends, die Sie in den nächsten Jahren für Inspektionsaufgaben in der Industrie erwarten? Gibt es besondere Herausforderungen, bei deren Lösung Objektive helfen können?
Pontin:
In vielen Industriebereichen gibt es dem Wunsch, mehr Details identifizieren zu können, kleinere Bereiche genau zu erfassen oder in schnelleren Takten zu arbeiten. Dies ist der Grund dafür, dass immer mehr Anwender ein individuelles Objektivdesign wünschen, das ihren Anwendungsbedarf kompromisslos erfüllt oder übertrifft, sodass noch Luft für Weiterentwicklungen bleibt. Unsere kundenspezifischen Designs ermöglichen es den Kunden, die maximale Leistung ihres Instruments oder Sensors zu nutzen, ohne dass es Einschränkungen durch das Objektiv gibt. Wir sind auch bestrebt, die Objektive so zukunftssicher zu gestalten, wie es das Budget zulässt.

IEN D-A-CH: Wie wichtig ist ein robustes Objektivdesign in den Kundenprojekten, die Sie für Industriekunden umsetzen?
Pontin:
Dies hängt stark von der Anwendung ab. Wenn ein Prozess Vibrationen erzeugt, müssen Objektivelemente möglicherweise verklebt werden, um die genaue Platzierung der Teile langfristig zu sichern und Ausfälle durch die Bewegung zu vermeiden. In Prozessen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder gar Flüssigkeiten in der Objektiv-Umgebung sollte dieses der Schutzart IP66 entsprechen, um die Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Ebenso stellen Prozesse, die bei höheren Temperaturen und Drücken ablaufen, kritische Anforderungen an die Robustheit eines Objektivdesigns.

IEN D-A-CH: Welche Informationen benötigen Sie typischerweise von einem potenziellen Kunden, um seine Probleme zu klassifizieren und eine geeignete optische Lösung anbieten zu können?
Pontin:
Bevor wir eine kundenspezifische Entwicklung starten, sollte unser Team von erfahrenen Optikdesignern möglichst schnell ein grundlegendes Verständnis der physikalischen Bedingungen erlangen, die mit dem Produkt des Kunden verbunden ist, sodass wir neue Lösungen anbieten können. 

Unser Ziel ist es, bei allen Projekten eine schnelle und flexible optische und mechanische Designbewertung zu ermöglichen. Ein Projektingenieur wird beauftragt, an allen Stellen einer Entwicklung eng mit dem Kunden zusammenzuarbeiten, um eine vollständige Zufriedenheit mit dem Endprodukt zu gewährleisten. Um Ihre Probleme lösen zu können, benötigen wir so viele Informationen wie möglich. Wir unterzeichnen gerne auch entsprechende Vertraulichkeitserklärungen, damit sich unsere Kunden sicher fühlen können, wenn sie extrem sensible Geschäftsinformationen bereitstellen. Dies alles trägt dazu bei, dass der Kunde die optimale optische Lösung für den benötigten Einsatz erhält. 

IEN D-A-CH: Wenn Sie kontaktiert werden, um eine Lösung zu finden, ist eine möglichst kurze Entwicklungszeit wahrscheinlich in den meisten Fällen ein Faktor. Was ist ein typischer Zeitrahmen für ein Projekt vom Start bis zum fertigen Endprodukt?
Pontin:
Objektive sind für viele Instrumenten-, Sensor- und Kamerahersteller oft das letzte Stück der Produktentwicklung. Typischerweise versuchen viele Produktentwickler aus Kostengründen zunächst, auf dem Markt ein Standardobjektiv zu finden. Wenn Entwickler bei anspruchsvolleren Anwendungen feststellen, dass das von ihnen benötigte Objektiv nicht verfügbar ist und ein kundenspezifisches Objektiv benötigt wird, ist die Zeit knapp. Für ein Objektiv mit fester Brennweite beträgt die typische Zeitspanne vom Design bis zur Herstellung des Endprodukts 4 bis 6 Monate.
 

Veröffentlicht am Mai 21, 2019 - (959 views)
Resolve Optics Ltd
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