Durchlichtbeleuchtungen
Bei der Durchlichtanwendung wird die Beleuchtung unter bzw. hinter dem Prüfobjekt platziert. Das Objekt selbst erscheint dunkel und erzeugt ein Schatten- bzw. Umrissbild. Bei (teil-)transparenten Objekten können mit dieser Beleuchtung Einschlüsse oder Füllstände beurteilt werden. Wichtig ist die diffuse und homogene Abstrahlung des Lichts, um die bestmögliche Aufnahmequalität zu sichern.
Die Durchlichtbeleuchtung ist ideal für:
- Prüfen und Vermessen von Konturen
- Anwesenheit/ Lagekontrolle von Objekten
- Detektion von Einschlüssen
- Füllstandskontrolle
Bei MBJ setzen wir für unsere Durchlichtbeleuchtungen auf die seitliche Einspeisung des Lichts, welche eine maximale Diffusion und Homogenität der Lichtabstrahlung sicherstellt.
zur Durchlichtbeleuchtung
zur flexiblen Durchlichtbeleuchtung
Diffuses Auflicht
Das diffuse Auflicht mit Kameraöffnung ist ideal für die Prüfung von Objekten im Hellfeld mit wenig reflektierenden Oberflächen. Je nach Prüfobjekt kann es sinnvoll sein, mit Polarisationsfolien oder anderen Lichtmanipulationen das Auflicht zu adaptieren, um ein optimales Prüfergebnis zu erzielen.
Geeignet für:
- Vielfältige Mess- und Prüfaufgaben
- Anwesenheitskontrolle
- Wenig reflektierende bis matte Oberflächen
Die MBJ Auflichter arbeiten mit seitlicher Einkopplung des LED-Lichtes, was eine stark diffuse, sehr homogene Abstrahlung über die gesamte Leuchtfläche gewährleistet.
Ringbeleuchtung
Ringbeleuchtungen sind die wohl typischten Auflichtbeleuchtungen und sehr vielfältig sowie einfach einsetzbar. Durch die Beleuchtung rund um das Objektiv werden harte Objektschatten minimiert. Die homogene und helle Ausleuchtung der Fläche steht im Fokus. Ringlichter eignen sich nicht, um Oberflächendefekte oder Strukturen hervorzuheben. Zur Überbrückung größerer Arbeitsabstände oder für lichtstarke Prüfaufgaben (z.B. stark absorbierende Objekte) sind High Power Ringlichter zu empfehlen.
- Direktes Auflicht
- Flächige Ausleuchtung eher matter Oberflächen
- Geeignet für zweidimensionale Prüfaufgaben wie Druck oder Positionskontrolle, runde Objekte
Balkenbeleuchtung
Balkenbeleuchtungen können vielfältig eingesetzt werden. Im Hellfeld können nahezu beliebige Beleuchtungswinkel realisiert werden und bei flachem Winkel zum Objekt sind Dunkelfeldanwendungen möglich. Über optische Folien können Balken auch für einfache Zeilenanwendungen eingesetzt werden oder mit Diffusoren sich für Durchlichtanwendungen eignen.
Gerade wenn Unsicherheit besteht, wie zu prüfenden Objekteigenschaften am besten hervorgehoben werden können, ist der Einsatz von Balkenleuchten empfehlenswert. Über verschiedene Beleuchtungswinkel, den Einsatz mehrerer Balken zur gleichmäßigen Ausleuchtung und eine breite Größenauswahl ist maximale Flexibilitität gewährleistet.
- Einzeln oder als Kombination mehrerer Balken einsetzbar
- Flexibilität beim Beleuchtungswinkel
- Geeignet für nahezu alle Prüfaufgaben
Breite Balken
Der Einsatz einer breiten Balkenbeleuchtung bietet die gleiche Flexibilität wie die Balkenbeleuchtung, kann aber durch eine größere Leuchtfläche größere Objekte ausleuchten bzw. eine flächigere Beleuchtung erzielen.
Die Lichtstärke kann über den Einsatz von High Power Balkenleuchten maximiert werden. Diese sind auch bei größeren Arbeitsabständen zu empfehlen.
- Größere Objekte, flächige Ausleuchtung
- Größere Arbeitsabstände
- Vielfältige Prüfaufgaben und Beleuchtungswinkel
zur breiten Balkenbeleuchtung
zur High Power Balkenbeleuchtung
Flächenleuchten
Diese großflächigen Beleuchtungen mit direktem Lichtaustrittt eignen sich, um große, flächige Objekte gleichmäßig und hell auszuleuchten, wobei weniger der Fokus auf der Ausleuchtung von Details liegt. Unterschiedliche Beleuchtungswinkel zum Prüfobjekt ermöglichen die Abstimmung auf die zu prüfende Objekteigenschaft. Typischerweise werden die Flächenleuchten im Auflicht oder partiellem Auflicht eingesetzt. Sie sind einzeln oder in Kombination einsetzbar z.B. um Schattenbildung zu verhindern.
- Detektion von Oberflächendefekten
- Positionskontrolle großer Objekte
- Ausgleichen von Einflüssen von Umgebungslicht
Koaxialbeleuchtungen
Bei der Koaxialbeleuchtung wird das Prüfobjekt homogen, ohne Kameraabschattung beleuchtet.
Ein halbtransparenter, einseitig durchlässiger Spiegel projiziert das diffuse Licht parallel zur optischen Achse direkt in den Abbildungsstrahlengang der Kamera. Zu beachten ist, dass jedes Mal wenn das Licht durch den Spiegel fällt ca. 50% des Lichts geschluckt werden und nur ca. 25% des erzeugten Lichts bei der Kamera ankommen. Dies ist typisch für alle Koaxialbeleuchtungen und sie werden daher vornehmlich für Objekte in Ruheposition eingesetzt.
Diese Art der Ausleuchtung bietet sich für stark spiegelnde und glänzende Objektoberflächen an. Auch für transparente Objekte ist sie gut geeignet. Da das Licht senkrecht eingespiegelt wird, wird es seitlich wegreflektiert wenn es auf Unebenheiten trifft und so erscheinen diese in der Kamera dunkel.
- Diffuse, reflektionsfreie Ausleuchtung
- Ausleuchtung in Objektivachse ohne Kameraschatten
- Geeignet für flache Objekte, Oberflächenstrukturen, Druckbildkontrolle
Wichtig zu wissen bei der Koaxialbeleuchtung ist, dass das Sichtfeld der Kamera (FOV = Field of View) und die beleuchtete Fläche nicht der Leuchtfläche des Koaxiallichts selbst entspricht, sondern in der Regel um knapp ein Drittel bis die Hälfte kleiner ist. Das hängt mit der Konstruktionsweise dieses Beleuchtungstyp zusammen und gilt für alle Koaxiallichter gleichermaßen. Um wie viel diese Fläche kleiner ist, hängt unter anderem mit dem Abstand der Beleuchtung vom Objekt (LWD = light working distance) und der Kamera von der Beleuchtung/ Objekt. Verallgemeinert lässt sich festhalten: Je kleiner die LWD desto größer das FOV.
Horizontale Ringlichter
Bei der Dunkelfeldbeleuchtung wird das Prüfobjekt flach gewinkelt von der Seite angeleuchtet. Dadurch wird vornehmlich das auf Kanten und schräge Flächen des Objektes treffende Licht in die Kamera reflektiert. Diese Flächen erscheinen hell in der Aufnahme. Zur Kamera senkrecht stehende Oberflächen erscheinen dunkel. Diese Art der Beleuchtung eignet sich sehr gut, um Oberflächenbeschädigungen sichtbar zu machen - z.B. erscheinen Kratzer die unter normalen Licht unsichtbar sind im Dunkelfeld hell. Vielfach werden Dunkelfeldbeleuchtungen aber auch zur diffusen Ausleuchtung von Barcodes verwendet. In der Regel werden Dunkelfeldbeleuchtungen mit sehr geringem Arbeitsabstand eingesetzt.
- Detektion von Oberflächendefekten
- Geprägte oder gestanzte Strukturen und Kanten
- Barcodeprüfung
Eine Veränderung des Arbeitsabstandes hebt unterschiedliche Merkmale eines Objektes hervor. Teilweise werden für Dunkelfeldanwendungen auch Balkenleuchten eingesetzt. Der Vorteil eines horizontalen Ringlichtes ist, dass die Ausleuchtung gleichmäßig von allen Seiten erfolgt.
Spotbeleuchtung
Spotbeleuchtung zeichnen sich durch eine sehr große Helligkeit aus, die auf kleiner Fläche gebündelt ist. Spots finden Einsatz, wenn es große Distanzen zu überbrücken gilt und/ oder nur kleine Flächen/ Objekte ausgeleuchtet werden sollen. Ein weiterer Vorteil sind die geringen Einbaumaße, die u.a. in der Robotik vorteilhaft sind.
- Direkte Lichtemission
- Hohe Lichtausbeute auf kleiner Fläche
- Geeignet für geringes Platzangebot im Prüfsystem, größere Arbeitsabstände, kleinere Objekte bzw. Detailprüfungen, Kontrolle innerhalb von Bauteilen
Dombeleuchtung
Die Beleuchtung der Prüfobjekte erfolgt indirekt durch eine Reflexion des Lichtes an der weißen Kuppelinnenseite. Das Objekt wird so maximal diffus von allen Seiten beleuchet. Die dadurch entstehende nahezu schattenfreie Ausleuchtung eignet sich ideal, wenn Oberflächenunebenheiten ausgeglichen werden sollen, um z.B. Bedruckungen fehlerfrei zu prüfen. Die Kamera nimmt das Objekt von oben durch die Ringöffnung auf. Dies sollte bei stark spiegelnden Oberflächen berücksichtigt werden, da die Kameraöffnung unter Umständen auf dem Prüfobjekt sichtbar ist.
- Nahezu schattenfreie Ausleuchtung aus allen Winkeln
- Optischer Ausgleich von Höhenunterschieden
- Geeignet für reflektierende Objekte, homogene Ausleuchtung von unebenen Flächen, lesen und verifizieren von zweidimensionalen Mustern
Gewinkeltes Ringlicht
Das gewinkelte Ringlicht eignet sich mit seinem 45° Winkel vor allem zur Oberflächenanalyse. Insbesondere Stanz- und Reliefstrukturen können gut inspiziert werden.
Die Beleuchtung ist dabei mit einem kurzen Arbeitsabstand zum Objekt angebracht, während die Kamera mit einem größeren Abstand montiert wird, um direkte Relexionen zu vermeiden.
Somit werden Schräge Kanten hervorgehoben und leichte Vertiefungen ausgeleuchtet.
4 Segmente Ringlicht
Das 4-Segmente Ringlicht verfügt über 4 Segmente die den kreisförmigen Lichtaustritt vierteln. Jedes dieser Segmente lässt sich über einen eigenen Kanal mittels eines externen Controller unabhängig steuern. So können Prüfobjekte aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtet und dreidimensionale Eigenschaften beurteilt werden. Eine typische Anwendung dafür ist Shape-from-Shading oder Photometric Stereo.
Bei Shape-from-Shading wird ein Objekt aus verschiedenen Richtungen beleuchtet und jeweils eine Aufnahme angefertigt. Aus den unterschiedlichen Licht- und Schatteninformation werden über eine Software reine 3D-Abbildungen (Höhen und Tiefen) berechnet. Schon geringste Höhenabweichungen können dargestellt werden. Störfaktoren wie Reflexionen, Drucke oder unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten beeinflussen das Bild nicht mehr relevant und eine aufwendige Einstellung der Beleuchtungssituation kann somit abgekürzt werden.
3D-Formermittlung - Beispiele Inspektionsaufgabe:
- Brailleschrift auf bedruckten Oberflächen
- Untersuchung von Reliefstrukturen/ Prägungen auf Objekten
- Untersuchung von stark reflektierenden Objekten
RGBW Ringlicht
Das RGBW-Ringlicht vereinfacht mit jeweils 4 einzeln steuerbaren Kanälen Aufgaben wie spezifische Farbbeurteilungen und bietet dabei bekannte Vorteile von Ringlichtern wie die Vermeidung harter Objektschatten oder platzsparender Einbau. Natürlich ist auch für das RGBW-Ringlicht Zubehör wie z.B. Diffusoren erhältlich. Ein echter Vorteil gegenüber anderen RGB-Beleuchtungen ist das echte 4000 K Weiß. Neben den einzelnen Farbkanälen in Red (625 nm), Green (535 nm) und Blue (465 nm) ist White als separater Kanal verfügbar und somit nicht nur additiv erzeugbar. Damit ist für Weiß eine gleichmäßige spektrale Verteilung gewährleistet und sorgt für zusätzliche Helligkeit.
- Präzise Farbansteuerung – Erkennung von Farbabweichungen, Farbunterschieden
- Schnelle Anpassungen an unterschiedliche Farbräume möglich
- Echtes Weiß über eigenen Kanal steuerbar – gleichmäßiger Spektralverlauf und zusätzliche Lichtintensität
Patternbeleuchtung
Das Patternlight projiziert ein Muster auf eine Oberfläche. Eine leistungsstarke LED gepaart mit einem guten Objektiv sorgt für eine kontrastreiche Abbildung.
Mit dem projizierten Pattern kann eine dreidimensionale Analyse auch von schwer zu prüfenden Oberflächen durchgeführt werden. Die Kamera wird dabei gewinkelt zu der z.B. reflektions- oder konstrastarmen Oberfläche positioniert und der Verlauf und Brechung des Musters über eine Software ausgewertet. Ein 3D Bild entsteht. Auch eine korrekte Bestückung bzw. Befüllung von Objekten so gut zu verifizieren.
Seine Stärke spielt das Patternlight in Kombination von 2 Kamera für Stereovision aus, ideal z.B. für Pick and Place Anwendungen.
Mit kundenindividuellen Mustern kann das Patternlight u.a. auch als Positionierungshilfe eingesetzt werden. Das passende Muster, ausgeführt als ein Rahmen, wird für eine manuelle Bestückung einfach auf ein Objekt projiziert.
