Hellfeldbeleuchtung mit Dombeleuchtungen in der industriellen Bildverarbeitung

Autoren: Thomas Stard & Rebecca Charboneau

Die Dombeleuchtung ist eine Art koaxialer Beleuchtungsgeometrie, bei der das Licht um die optische Achse der Kamera zentriert ist. Wie in Abbildung 1 unten gezeigt, wird das Licht der Dombeleuchtung in mehrere Richtungen projiziert. Dies führt zu einer diffusen Beleuchtung, die eine gleichmäßige Beleuchtung von spiegelnden Objekten mit gekrümmten Merkmalen, wie z. B. elektronischen Leiterplatten und Automobilteilen ermöglicht. Die folgenden Bilder zeigen verschiedene Objekte (diffus und spiegelnd), die mit einer Dombeleuchtung beleuchtet werden. Die Bilder wurden mit dem 6-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie und dem 25-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie unter Verwendung des Sensors IMX540 aufgenommen, der für die Objektive mit Festbrennweite der C-Serie auf ein 2/3-Zoll-Sensorformat geändert wurde.

Bildanalyse und Beurteilung der Hellfeldbeleuchtung mit Dombeleuchtung

Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie, 6 mm Brennweite	Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie, 25 mm Brennweite
A	A
B	B
C	C
D	D
E	E

Tabelle 1 zeigt Bilder, die mit einer weißen Dombeleuchtung für volle Hellfeldbeleuchtung aufgenommen wurden. Die Bilder in der linken Spalte oben wurden mit dem 6-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie bei einem Arbeitsabstand von 200 mm aufgenommen (bitte beachten Sie, dass aufgrund des weiten Bildwinkels ein Teil der Dombeleuchtung auf dem Bild zu sehen ist, weshalb die Bilder beschnitten wurden), während die Bilder in der rechten Spalte mit dem 25-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie bei einem Arbeitsabstand von 750 mm aufgenommen wurden. Der unterschiedliche Arbeitsabstand sorgte dafür, dass beide Objektive einen ähnlichen Vergrößerungsfaktor hatten, und es wurde für beide Objektive der gleiche Blendenwert verwendet.

Da Dombeleuchtungen in der Regel für reflektierende Objekte verwendet werden, hat sich die Dombeleuchtung bei der Beleuchtung der Leiterplatte (PCB, Panel E) ausgezeichnet. Auch das Versandetikett (Bilderpaar C) wurde mit beiden Objektiven gleichmäßig beleuchtet, ohne dass der Text an Kontrast verlor. Aufgrund der Geometrie, des Materials und der Textur der Objekte in den Bilderpaaren A, B, und C erwies es sich als schwieriger, mit einer Dombeleuchtung einen geeigneten Kontrast zu erzielen. Der Verschluss in Bilderpaar B hatte zum Beispiel keinen großen Kontrast auf die Seriennummer, was eine Herausforderung für Anwendungen zur optischen Zeichenerkennung (OCR) darstellen könnte. Es ist außerdem wichtig, die Größe der Dombeleuchtung im Vergleich zum Bildwinkel des Bildverarbeitungsobjektivs zu berücksichtigen. Wie sich bei dem Objektiv mit kürzerer Brennweite zeigte, wurden Teile der Dombeleuchtung abgebildet, wenn die gleiche Vergrößerung beibehalten wird wie bei dem Objektiv mit der längeren Brennweite. Eine gute Faustregel ist, dass der Innendurchmesser der Dombeleuchtung 50% größer sein sollte als das zu beleuchtende Objekt.

Schlussfolgerung: Die wichtigsten Erkenntnisse für die Integration von Hellfeld-Dombeleuchtungen in Bildverarbeitungssysteme

Bei industriellen Bildverarbeitungsanwendungen ist der Einsatz einer Dombeleuchtung unerlässlich, wenn es um komplexe Oberflächen geht, wie z. B. glänzende, gewölbte oder stark reflektierende Oberflächen. Durch die diffuse, gleichförmige Beleuchtung werden harte Schatten und spiegelnde Glanzlichter vermieden. Dies macht die Bildaufnahmen gleichmäßiger und die Inspektionsergebnisse zuverlässiger. Um die Abbildungsleistung von Bildverarbeitungssystemen in schwierigen Beleuchtungssituationen zu optimieren, ist die Integration einer Dombeleuchtung eine praktische und effektive Lösung, die sowohl die Bildqualität als auch die Robustheit des Systems verbessert.

Weiterführende Informationen

• Anwendungshinweis: Hintergrundbeleuchtung in der industriellen Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Hellfeldbeleuchtung mit Punkt- und Balkenstrahlern für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Hellfeldbeleuchtung mit Ringlichtern für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Dunkelfeld-Beleuchtung mit Ringlichtern für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Telezentrische In-Line-Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Bedeutung und Auswahl der korrekten Beleuchtung
• Anwendungshinweis: Beleuchtungshalterungen für Bildverarbeitungsanwendungen
• Anwendungshinweis: Relative Beleuchtung, Randabfall und Vignettierung

Stückliste

• Verwendete Kamera: LUCID Vision Labs Triton2™ TRT245S-MC monochrome Kamera, Sony IMX540, 24,5 MP (TRT245S-MC) (#28-874)
• Verwendete Objektive: Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie, 6 mm (#67-709), Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie, 25 mm (#59-871), jeweils von Edmund Optics.
• Verwendetes Licht: Advanced Illumination Medium Dombeleuchtung DL097