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Oberflächengeometrie

Bei der Entscheidung für eine Beleuchtungslösung spielt die Oberfläche des zu prüfenden Objekts eine wichtige Rolle. Es ist ein erheblicher Unterschied, ob eine glänzende oder eine matte Oberfläche beleuchtet wird. Einen ebensolchen Einfluss auf die Wahl der Beleuchtung hat die Oberflächenstruktur sowie die Geometrie des Objektes.

Das Zusammenspiel von Beleuchtung und Objektoberfläche ist von grundlegender Bedeutung, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu erhalten.

Reflexionsgrad der Oberfläche glänzend

Ist die Oberfläche des Prüfobjekts glänzend, muss die Beleuchtung besonders sorgfältig ausgewählt werden. Ein Spotlicht wird das Objekt punktuell gut ausleuchten, es wird aber auch störende Reflexionen zur Folge haben. Im hier gezeigten Beispiel einer flachen, glänzenden Oberfläche erzeugt die Beleuchtung einen räumlich begrenzten, intensiven Lichtfleck, der für eine zuverlässige Detektion von Fehlern auf Basis dieses Bildes keine reproduzierbaren Ergebnisse ermöglicht.

Reflektierende Oberfläche - Punktegenaue Beleuchtung per Spot

Reflektierende Oberfläche - diffuse Beleuchtung

Das zweite Bild zeigt, wie der Wechsel zu einer größeren, diffuseren Beleuchtung ein erheblich besseres Bild erzeugt, solange sich der Prüfbereich im Diffuskreis der Beleuchtung befindet. Um die gesamte Oberfläche für eine zuverlässige Bildverarbeitungslösung entsprechend zu beleuchten, wäre eine größere Beleuchtung notwendig.

Reflexionsgrad der Oberfläche streuen

Wenn das Objekt dazu neigt, Licht zu streuen, wie dies bei matten Oberflächen der Fall ist, wird das Licht, das auf die Oberfläche trifft, in alle Richtungen gestreut. Dies hat eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung zur Folge. Das nachfolgende Bild zeigt einen Basisaufbau, bei dem das Licht gleichmäßig über die gesamte Oberfläche gestreut wird.

Oberflächengeometrie uneben

Ist die Oberfläche des Prüfobjekts uneben, können Schatten entstehen. Um dem entgegen zu wirken, muss das Objekt aus verschiedenen Winkeln beleuchtet werden. Wenn nur ein einziges Merkmal auf der Oberfläche untersucht werden muss, kann es notwendig sein, Licht aus einem speziellen Winkel zu konzentrieren, um bestmögliche Ergebnisse zu erhalten.

Oberflächengeometrie wellenförmig

Eine große Herausforderung ist es, eine gewellte, glänzende Oberfläche perfekt zu beleuchten. Beispiele reichen von Kugellagern über polierte Teile bis hin zu Folienverpackungen. Diese Oberflächentypen verursachen eine Vielzahl von direkten Reflexionen, die eine nachfolgende Bildanalyse sehr schwierig und rechenintensiv machen. Am besten eignet sich für diese Fälle eine homogene Koaxialbeleuchtung oder eine Dombeleuchtung, die das Licht über die gesamte Oberfläche verteilt und im Fall der Dombeleuchtung auch aus allen Winkeln eine schattenfreie Ausleuchtung ermöglicht.