• Beleuchtung

    Beleuchtung

    Objektmerkmale ausleuchten und Fehler sichtbar machen

Licht in der industriellen BV

Das Licht stellt in der industriellen Bildverarbeitung eine zentrale Rolle dar: Es wird nicht das Objekt selbst, sondern nur das visuelle Abbild des Objekts geprüft! Daraus folgt, dass nur homogene Beleuchtungsbedingungen ein gleich bleibendes Abbild vom selben Körper ergeben. Schwankende Lichtverhältnisse sind also unter allen Umständen zu vermeiden!

Idealerweise wird die Beleuchtung so eingesetzt, dass ein perfekter Hell/ Dunkel-Kontrast entsteht:

Direkte Auflicht-Beleuchtung

Direkte Auflicht-Beleuchtung

Oberflaeche aufgrund von Totalreflexion teilweise hell, aber ueberbelichtet, teilweise dunkel.
Diffuse Auflicht-Beleuchtung

Diffuse Auflicht-Beleuchtung

Oberflaeche aufgrund homogenem Auflicht weich ausgeleuchtet.
Dunkelfeld-Beleuchtung

Dunkelfeld-Beleuchtung

Seitliche Kanten leuchten stark auf. Kratzer und Staub erkennbar.
Durchlicht-Beleuchtung

Durchlicht-Beleuchtung

Oberflaeche als Schattenriss komplett dunkel. Objektkonturen ideal fuer Messapplikationen.

Nur wenn es möglich ist, die gewünschten Prüfmerkmale oder Fehler mit genügend Kontrast zu visualisieren, können diese anschließend mit der Bildverarbeitungssoftware ausgewertet werden. In der Regel wird dazu das Objekt durch eine Lichtquelle beleuchtet. Dieses Prinzip klingt sehr banal, doch die Praxis zeigt, dass dies eine der Hauptschwierigkeiten in der BV darstellt, den Fehler am Objekt für die Kamera überhaupt sichtbar zu machen.

 

 

Einige Beispiele zur Verdeutlichung der Schwierigkeiten

  • Man muss sich nur eine transparente Glasflasche vorstellen, deren Glasprägeschrift im Flaschenboden gelesen werden soll. Prüfobjekt und Merkmale sind aus gleichem Material, dazu noch durchsichtig! Dasselbe gilt auch für viele Prägeschriften auf glatten Materialoberflächen.
  • Auch ein Kratzer auf einer metallischen Oberfläche bringt meist keine weitere Veränderung als eine Vertiefung mit sich, die erkannt werden soll. Auch hier wieder eine Prüfsituation, wo trotz identischem Material Fehler erkannt werden sollen. Gleiches gilt auch bei Prägungen und Ausformungen in Werkstoffen.
Prägeschrift Auflicht

Prägeschrift Auflicht

Diffuses Licht erzeugt matte Oberflächen und geringem Kontrast der Buchstaben-Prägeschrift
Prägeschrift Dunkelfeld

Prägeschrift Dunkelfeld

Flach einfallendes Licht erzeugt helle Betonung der Kanten und Abschattung der vertieften Buchstaben-Prägeschrift

Die Schlüsselerolle fällt dabei dem Licht mit seiner Wechselwirkung in einer Wirkungs-Kette von Beleuchtung, Prüfkörper und Kamera zu:

Wechselwirkung zwischen Licht und Bauteil
Wechselwirkung von Licht Koerper und Kamera


Wichtige Einflussfaktoren auf das Bild

Licht Prüfobjekt Kamera

Wellenlänge (Farbe)

Direkt/ diffus

polarisiert/ unpolarisiert

Einfallswinkel

Material

Oberfläche, Struktur

Geometrie

Farbe

Auflösung

Monochrom-/ Farbsensor

CCD-/CMOS-Technik

Dynamik und Empfindlichkeit

Da die Körpereigenschaften des Prüfobjekts nicht oder selten beeinflussbar sind, legt das Objekt die Beleuchtung und Kamera fest! Die Kamera definiert wiederum mit ihrem Arbeitsabstand und Anschlussgewinde die Optik, durch ihr Datenformat und Datenrate bestimmt sie auch die Bilderfassungskarte.

 

Fazit:
Es lohnt sich also, etwas näher mit dem Licht und den Wechselwirkungen mit Material und Kamera zu beschäftigen!

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