Dunkelfeldbeleuchtung mit Ringlichtern für die industrielle Bildverarbeitung

Autoren: Thomas Stard & Rebecca Charboneau

Einführung in die Dunkelfeldbeleuchtung mit Ringlichtern

Bei industriellen Bildverarbeitungsanwendungen spielt die Beleuchtung eine entscheidende Rolle bei der Erfassung hochwertiger Bilder für präzise Inspektionen und Messungen. Die Verwendung eines Ringlichts als Dunkelfeld-Lichtquelle bietet eine wirksame Möglichkeit, die Sichtbarkeit von Oberflächenmerkmalen zu verbessern, indem das Licht in niedrigem Winkel gelenkt wird, wodurch ein hoher Kontrast entsteht und feine Details sichtbar werden, ohne dass das Motiv durch direkte Beleuchtung überstrahlt wird (Abbildung 1). Diese Beleuchtungstechnik reduziert Reflexionen und Schatten und eignet sich daher ideal für die Inspektion von strukturierten oder reflektierenden Oberflächen. Dieser Anwendungshinweis gibt einen Überblick darüber, wann ein Dunkelfeld-Ringlicht eingesetzt werden sollte und wie man es am besten in seine Systeme integriert. Die folgenden Bilder zeigen verschiedene Objekte (diffus und spiegelnd) mit Dunkelfeldbeleuchtung unter Verwendung eines weißen Ringlichts. 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 Bewertung der Beleuchtungsstärke von Ringlicht im Dunkelfeld

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

Die linke Spalte von Tabelle 1 zeigt Bilder, die mit dem 6-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie bei einem Arbeitsabstand von 200 mm und die rechte Spalte Bilder, die mit dem 25-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie bei einem Arbeitsabstand von 750 mm aufgenommen wurden, um dieselbe Vergrößerung und dasselbe Bildfeld zu erhalten. Das Dunkelfeld-Ringlicht beleuchtet die Objekte gleichmäßig und hebt Oberflächendefekte wie Kratzer auf dem Metallgetriebe hervor (D). Im Vergleich zu einem Hellfeld-Ringlicht bietet das Dunkelfeld-Ringlicht ein gleichmäßiges Beleuchtungsprofil für reflektierende Oberflächen wie die Leiterplatte (E). Es funktioniert auch hervorragend mit diffusen Objekten wie Papier und einem matten Etikett auf dem Arzneimittelfläschchen (A). Bei einem Dunkelfeld-Ringlicht ist zu beachten, dass es sich nahe am Objekt befinden muss (~50 mm), um eine gute Beleuchtung zu erzielen. Dies kann bei Weitwinkelobjektiven schwierig sein, da das Ringlicht selbst abgebildet wird, wenn der Innendurchmesser des Lichts nicht groß genug ist.

Telezentrisches CobaltTL Objektiv, 0,69X
A
B
C
D
E

Tabelle 2 zeigt Bilder, die mit dem telezentrischen 0,69X-CobaltTL-Objektiv unter Verwendung des Dunkelfeld-Ringlichts aufgenommen wurden. Es ist zu beobachten, dass es auf allen abgebildeten Objekten nur minimale Hotspots gibt. In Kombination mit einem telezentrischen Objektiv ist das Dunkelfeld-Ringlicht die ideale Wahl für die optische Zeichenerkennung von kleinen Texten, die in eine Kunststoff- oder Metalloberfläche geätzt wurden. Aufgrund des kürzeren Arbeitsabstands eines telezentrischen Objektivs ist ein Dunkelfeld-Ringlicht eine gute Option, da es in der Regel in den Arbeitsabstand des Objektivs passt und sich außerhalb des Bildfelds befindet.

Schlussfolgerung: Die wichtigsten Erkenntnisse für die Integration von Dunkelfeld-Ringlichtern in Bildverarbeitungssysteme

Insgesamt sind Dunkelfeld-Ringlichter eine gute Wahl, um die Kanten von Objekten hervorzuheben und Gravuren oder tiefe Kratzer zu untersuchen. Durch die Ausrichtung des Lichts in einem geringen Winkel zur Oberfläche wird der Kontrast bei Merkmalen, die das Licht streuen, verstärkt, während glatte Bereiche dunkel bleiben – ideal für die Inspektion polierter oder reflektierender Materialien.

Weiterführende Informationen

• Anwendungshinweis: Hintergrundbeleuchtung in der industriellen Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Hellfeldbeleuchtung mit Punkt- und Balkenstrahlern für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Hellfeldbeleuchtung mit Dombeleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung
• Anwendungshinweis: Hellfeldbeleuchtung 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: 6-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie von Edmund Optics (#67-709), 25-mm-Objektiv mit Festbrennweite der C-Serie von Edmund Optics (#59-871) und telezentrisches 0,69X-CobaltTL-Objektiv (#15-872).
• Verwendetes Licht: CCS LED-Ringlicht mit flachem Winkel, weiß, 132 mm Durchm. (LDR2-132SW2-LA) (#21-790)