Beleuchtung

Merkmale & Fehler sichtbar machen

Durchlicht-Beleuchtung

Die Durchlichtbeleuchtung ist die Beleuchtungsart der Wahl, wenn es darum geht, Bauteile möglichst genau zu vermessen. Die Beleuchtung wird auf der gegenüberliegenden Seite der Kamera angeordnet, das Bauteil selbst wird in den Strahlengang gebracht.

Die Kamera sieht das Bauteil dann nur noch als schwarzes Objekt mit seinen Umrissen. Auf diese Weise können die Aussenmaße des Bauteils sehr gut erfasst werden.

Prüfen und Vermessen im Durchlicht

Dazu kann das Bauteil:

auf einem möglichst transparenten Förderband liegen, aber auch sehr helle Förderbänder können mit rotem oder infrarotem Licht durchleuchtet werden.
auf einer Glasplatte zum Liegen kommen. Diese sollte aus gehärtetem Glas sein, damit möglichst wenig Kratzer auf der Glasoberfläche entstehen.
in einer Führungsschiene transportiert werden. Diese ist dann dort unterbrochen, wo das Teil gemessen werden soll.
von einer Seite mit einem Roboter- oder Greifsystem über das Licht frei schwebend gehalten werden.

Das Bauteil ist selbst nur noch als Schattenriss erkennbar, über die Bauteiloberfläche kann keine Aussage mehr getroffen werden. Die das Bauteil umgebende Fläche ist die Beleuchtung, in die das Kamerasystem blickt. Durch diesen massiven Lichtüberschuss ist die gesamte Applikation relativ unanfällig für Störlicht.

Halogenlampe im Durchlicht

Achtung: Die Bildränder links sind bereits deutlich abgeschattet. Dies kann zu Messungenauigkeiten führen, wenn Kanten in hellen und dunklen Bereichen eine gemeinsame Messung ergeben sollen.

Funktionsweise Durchlicht

Wichtig für die Bildverarbeitung

Um beste Messergebnisse zu erzielen, wird eine Hintergrundbeleuchtung verwendet, die

das Licht möglichst homogen über die gesamte Leuchtfläche abstrahlt. Dadurch sind Messungen von der Mitte bis zum Rand in ihrer messtechnischen Aussage verwertbar.
das Licht möglichst parallel ausstrahlt und so Halbschatten an den Rändern vermeidet. Je höher der Kontrastsprung an der Bauteilkante ist, desto genauer sind die Ergebnisse, die die Bildverarbeitungssoftware zurückliefert.
Überbelichten Sie bei Messanwendungen niemals das Bild. Bei der Überbelichtung kommt es zu einem Überstrahlungseffekt, wenn die Sättigung der Pixel mehr als 100 Prozent beträgt. Überschüssige elektrische Ladungen wandern in benachbarte Pixel und können dort das Bild ebenfalls überstrahlen. Die Folge sind "dünnere" Schattenkonturen, der Anwender erhält völlig falsche Ergebnisse. Ein "Inspizieren" in überbelichteten Bildern macht manchmal durchaus Sinn, wenn helle Fleckenbereiche unterdrückt werden sollen. Ein echtes "Messen" in überbelichteten Bildbereichen ist jedoch nicht mehr möglich.

Kontraststeigerung durch Vermeidung von Streulicht oder Kollimation

Alle Methoden zur Vermeidung von Streulicht führen zu schärferen und kontrastreicheren Kanten im Durchlicht, da Halbschatteneffekte als Kantensaum verschwinden:

Durchlicht mit diffusem Streulicht

Teil befindet sich nahe an diffusem Durchlicht - Flanken aufgehellt

Schraube Durchlicht weit entfernt

Licht 8cm entfernt und wirkt daher gerichteter - Weniger Streulicht - Scharfe Kanten

Größerer Abstand der Hintergrundbeleuchtung zum Prüfobjekt: Wenn das Objekt z. B. 10 cm statt 1 cm von der Beleuchtung entfernt ist, werden Halbschattenzonen vermieden. Das diffuse Streulicht ist einfach viel schwächer als das direkt auf die Kamera strahlende Licht und spielt bei großem Arbeitsabstand keine Rolle mehr.
Maskierung des Durchlichts: Muss ein diffuses Durchlicht dennoch sehr nah angebracht werden, können Halbschattenzonen durch Maskierung (Abdecken) der nicht benötigten Flächen vermieden werden.
Verwendung eines Light Control Films: Filterscheibe auf dem Durchlicht blockieren diffuses Streulicht und lassen nur senkrecht einfallendes Licht durch. Dadurch werden Halbschatten vermieden.
Verwendung einer telezentrischen Durchlichtbeleuchtung: Das Durchlicht wird durch ein optisches Linsensystem absolut parallel ausgerichtet. Dadurch werden Halbschatten vermieden. Diese Methode sollte immer mit telezentrischen Objektiven verwendet werden und liefert die besten Ergebnisse.

Kontraststeigerung durch Polarisation

Durch Einsatz eines Polarisationsfilters auf Durchlicht und Optik kann bei transparenten, harten Kunststoffen mit Hilfe der Spannungspolarisation das Prüfobjekt partiell verdunkelt werden. Gerade hochtransparente Materialien ergeben im Durchlicht kaum Kontrast zur Objektfindung oder zur Kantenfindung. Mit dieser Technik kann der Kontrast erhöht und eine Auswertung verbessert werden.

Normales Durchlicht

Leicht getöntes transparentes Teil erzeugt geringe Kontrastwerte

Durchlicht polarisiert

Durchlicht mit Polfolie und Filter auf Optik erzeugt gute Kontraste. Materialstress sichtbar

Kontraststeigerung durch kurzwelliges Licht

Gerade transparente und halbtransparente Objekte werden im Durchlicht durchleuchtet, es entsteht kaum Kontrast, das Prüfobjekt ist kaum auswertbar.

Setzt man kurzwelliges Licht ein, so streut dieses bedingt durch die kleinere Wellenlänge des Lichts mehr als vergleichbar langwelligeres Licht. In diesem Fall brachte der Einsatz von blauem statt rotem Licht über 10 Prozent zusätzlichen Kontrast.

Rotes LED Backlight

Halbtransparenter Kabelbinder erzeugt Helligkeitskontrast von 35 Prozent in der Mitte gemessen.

Blaues LED Backlight

Halbtransparenter Kabelbinder erzeugt Helligkeitskontrast von 47 Prozent mit blauem Licht.

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