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Auflicht Durchlicht

Beleuchtung auswählen

Reflektiert das Objekt

unerwünscht?

Soll das Objekt diffus beleuchtet

werden?

Diffuses Auflicht

Nein

Nein

Ja

Ja

Koaxial-beleuchtung

Dom-beleuchtung

Dunkelfeldbeleuchtung zum Hervorheben

von KantenDirektes Auflicht,

z. B. Ringlicht Durchlicht

Wie finde ich die passende Beleuchtung?

Das optimale Licht für die Bildverarbeitung

Die Beleuchtung wird bei den meisten Bildverarbeitern als notwendiges Übel angesehen. Die Auswahl von Kamera und Optik, die mechanische Realisierung und die Parametrisierung des Systems sind so anspruchsvoll und zeitaufwendig, dass für die Auswahl der geeigneten Beleuchtung kaum noch Zeit bleibt. Dabei lässt sich

Bildverarbeitung

- Der Einfluss der richtigen Beleuch-

tung wird in der Bildverarbeitung oft

unterschätzt. Dabei lässt sich bei

Berücksichtigung einiger Grundsätze

die Auswahl stark eingrenzen. Praxis-

versuche sind zur Bestimmung der

geeigneten Beleuchtung oft hilfreich.

Zuletzt kann auch ein Gespräch mit

einem erfahrenen Experten die

eigene Auswahl absichern.

Bild 2: Einfluss der Lichtfarbe auf den Kontrast. Das Bild oben links ist mit einer Farbkamera aufgenommen, die weiteren mit einer S/W-Kamera und unterschied- lichen Lichtfarben. Man erkennt die deut-liche Kontrastanhebung des roten Zeigers bei Verwendung der Komplementärfarbe Blau

Bild 1: Auswahlschema für die geeignete Beleuchtung

messen werden und kann die Beleuch-tung unterhalb des Objektes positioniert werden, kommt die Durchlichtbeleuch-tung zum Einsatz. Ein Leuchtfeld wird unterhalb des Prüfobjekts platziert und die Kamera nimmt von der entgegenge-setzten Seite ein Schattenbild des Objekts auf. Das Ergebnis ist ein kontrastreiches Bild, das sich sehr genau und einfach aus-werten lässt. Ist eine Durchlichtbeleuch-tung nicht möglich, können mit einer Dunkelfeldbeleuchtung Objektkanten hervorgehoben und somit ebenfalls die Konturen vermessen werden.

Die zweite Möglichkeit ist die Auflicht-beleuchtung. Bei wenig anspruchsvollen Prüfobjekten, die nicht reflektieren oder geringe Anforderungen an die Prüfgenau-igkeit haben, kommt die Ringbeleuchtung zum Einsatz. Je nach Arbeitsabstand und Objektgröße wird ein geeignetes Ring-licht ausgewählt. Schmale oder längliche Objekte können durch ein oder mehrere Linienlichter in größerem Abstand ausge-leuchtet werden. Dafür stehen einreihige, zweireihig parallele oder vierfach qua- dratische Linienlichter zur Verfügung. Bei sehr großen Arbeitsabständen sind Strah-ler eine unkomplizierte Alternative, die meist durch eine einseitige Ausleuchtung zu nicht ganz so guten Ergebnissen füh-ren. Handelt es sich um räumliche Objek-te, so kann Schattenwurf auftreten, der die Messergebnisse beeinflusst. Bei uner-wünschtem Schattenwurf besteht die Möglichkeit, ein Ringlicht durch eine koaxiale Beleuchtung zu ersetzen, die

durch eine optimale Auswahl des Lichts bei der Programmierung so viel Zeit ein-sparen, dass eine fehlerfrei laufende An-wendung in viel kürzerer Zeit erreicht wird. Eine schnellere Umsetzung bedeu-tet geringere Kosten und eine effizien- tere Applikation.

Beeinflussende ParameterBei der Auswahl der Beleuchtung sind zuerst die beeinflussenden Parameter zu erfassen und zu bewerten. Den größten Einfluss auf die Wahl der Beleuchtung hat das zu beleuchtende Objekt selbst. Größe und Reflexionsgrad sind die bestimmen-den Parameter, wobei die Prüfaufgabe immer im Vordergrund steht. Des Weite-ren spielen die Umgebungsbedingungen eine entscheidende Rolle. Neben den Platzverhältnissen entscheiden auch die äußeren Lichtverhältnisse über die Aus-wahl. Die Auswertesoftware ist einfacher zu konfigurieren und liefert verlässlichere Ergebnisse, wenn konstante Helligkeits- und Kontrastverhältnisse herrschen. Ist eine Applikation Tageslichteinflüssen aus-gesetzt, kann das Umgebungslicht von einigen wenigen Lux bei Nacht bis zu vielen Tausend Lux bei Sonnenschein reichen. Das Licht ist also so hell zu wäh-len, dass äußere Einflüsse die Aufnahmen nicht beeinträchtigen.

Zwei BeleuchtungsvariantenEs gibt zwei grundsätzlich unterschied-liche Beleuchtungsmöglichkeiten (Bild 1). Soll lediglich die Kontur eines Objekts ver-

Rot

BlauWeiß

Bild 3: Aufgedruckter Code, der bei UV-Licht fluoresziert und bei 365 nm Wellen-länge die maximale Fluoreszenz erreicht. Bei sichtbarem Licht ist der Code nicht zu erkennen

Weißes Licht Schwarzlichtlampe LED – 365 nm

durch die Parallelität von Bildstrahlen und Licht einen Schattenwurf zwar nicht ganz beseitigt, aber erheblich reduziert.

Reflektierende ObjekteDie Ausleuchtung von reflektierenden Prüfobjekten ist wesentlich anspruchs- voller und erfordert meist Tests mit unter-schiedlichen Beleuchtungstechniken. Die Verwendung eines Ringlichts mit Polari-sator/Analysator kann „Wunder“ bei der Reduzierung von Reflexionen bewirken. Der Vorteil hierbei ist der große Arbeits-abstand. Nachteilig wirken sich die ge- ringere Lichtausbeute und der mögliche Schattenwurf aus. Reflektierende Objekte lassen sich auch mit einer Dombeleuch-tung ausleuchten. Ein Dom erzeugt diffu-ses Licht, vergleichbar mit einem bewölk-ten Himmel. Der Arbeitsabstand beträgt etwa 30 bis 50 Millimeter. Der Dom sollte dabei mindestens 20 bis 40 Millimeter größer sein als das Objekt. Bei stark reflek-tierenden Objekten wird in einigen Fällen die Öffnung für das Objektiv als stören- der Schatten im Bild dargestellt, der aber durch eine kleine aufgesetzte Koaxial- beleuchtung eliminiert werden kann. Für den Einsatz an Fließbändern gibt es die Sonderbauform der Tunnelbeleuchtung, die durch offene Seiten den Transport der Objekte auf dem Band ermöglicht.

Die LichtfarbeNeben Bauform und Größe der Beleuch-tung kann auch die Lichtfarbe entschei-dend zu einer optimalen Beleuchtung beitragen (Bild 2). In über 90 Prozent aller Anwendungen kommt bei Schwarz-Weiß-Kameras rote Beleuchtung zum Einsatz, weil diese preiswert verfügbar ist und viele Schwarz-Weiß-Kameras im roten Wellenlängenbereich am empfind-lichsten sind. Bei Farbkamera-Anwendun-gen ist Weiß als Lichtfarbe notwendig. Durch die Verwendung von Komple- mentärfarben kann bei auszuwertenden Objekten der Kontrast deutlich erhöht und das Bild für die Bildverarbeitung optimiert werden.

Bei organischen Stoffen oder Bedruckun-gen kann bei manchen Anwendungen Fluoreszenz einen beeindruckenden Effekt erzeugen (Bild 3). Bei einer Beleuchtung in der passenden Wellenlänge emittieren manche Stoffe sichtbares Licht und erzeu-gen so einen hervorragenden Kontrast für eine automatische Auswertung.

(Erschienen in QZ Qualität und Zuverlässigkeit 6/2010)

Herkömmliche LED-Beleuchtung ist üblicherweise für Arbeitsabstände bis zu 30 Zentimeter geeignet und er-reicht bei größeren Abständen nicht mehr die erforderliche Helligkeit.

Der Beleuchtungsspezialist LATAB hat jetzt die beiden neuen LED-Leucht-kopf-Serien SAH und SAW entwickelt, die um 50 % heller sind als die bis-herigen LED-Leuchten – ohne dass es dabei zu einer nennenswerten Erwär-mung der Leuchten kommt. Hinzu kommt, dass die Homogenität, die insbesondere für Leuchtfelder und Linienlichter eine große Rolle spielt, gegenüber den bestehenden Serien noch einmal deutlich gesteigert wer-den konnte. Damit erreicht man bei Bildverarbeitungsanwendungen eine deutlich bessere Lichtqualität, die sich in besseren Ergebnissen niederschlägt. Verbesserte Einkaufskonditionen und preiswertere Produktionsmethoden am schwedischen Standort erlauben eine kundenfreundliche Preisgestal-tung. Die neue SAH-Serie für rote LEDs und die SAW-Serie für weißes LED-Licht kann um bis zu 33 % gün- stiger angeboten werden als die Vor-gänger-Serie.

Die neuen Generationen sind voll kompatibel zu vorhandenen LATAB-Komponenten wie Controllern, Halte-systemen und Filtern. Erhalten wurde bei den Neuentwicklungen auch die Vielfalt der Beleuchtungsköpfe, die

mit über 3000 Produktvarianten das komplette Beleuchtungsspektrum der industriellen Bildverarbeitung abdeckt. Die neuen Modelle können also ohne Änderungen die bisherigen Einheiten in den Anlagen ersetzen. Bestehende LATAB-Controller für Dauerlicht- oder Stroboskopbetrieb können unterschied-lich angesteuert (manuell, durch Steu-ersignale, über RS-232 oder Ethernet) und uneingeschränkt weiterverwendet werden.

Die Vorgängergeneration der PAx-Serie ist auch weiterhin erhältlich, um bei bestehenden Anwendungen als Ersatz zu dienen oder bei Folgeanlagen die gleiche Konfiguration beibehalten zu können. Bisher wurden die Leuchtköpfe in den Farben Rot und Weiß neu auf-gelegt. Die Lichtfarben Blau und Grün sind aber bereits in der Entwicklung. Die Bauformen der kompletten Serie werden dann Linien-, Ring-, Dunkel- feld- und Spot-Beleuchtungen, ebenso wie Leuchtfelder, Koaxial-, Dom- und Tunnel-Beleuchtungen umfassen. Kun-denspezifische Lösungen, eine der Stärken von LATAB, werden natürlich ebenfalls auf Basis der „superhellen“ LED-Beleuchtung realisiert.

Neu entwickelte LED-Beleuchtungsserie

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Kontakt · Mehr Info

Tel. +49 (0) 7243 604-180 www.polytec.de/lichtquellen

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Tel. +49 (0) 7243 604-180 www.polytec.de/latab

SAH-Linienlicht der neuen Generation