Machine Vision Beleuchtung für die automatisierte visuelle Inspektion
Automatisierte visuelle Inspektion hängt von mehr ab als von der Kamera und der Bildverarbeitungssoftware. Die Beleuchtung bestimmt, welche Defekte, Kanten, Markierungen und Oberflächenvariationen im aufgenommenen Bild sichtbar sind.
Die richtige Machine Vision Beleuchtung erzeugt einen kontrollierten Kontrast zwischen dem zu prüfenden Merkmal und seiner Umgebung. Je nach Anwendung kann dies bedeuten, den Beleuchtungswinkel zu verändern, eine andere Beleuchtungsgeometrie auszuwählen oder eine bestimmte Wellenlänge wie Weiß, Blau oder Infrarot zu verwenden.
Die Verbesserung des Kontrasts mit der richtigen Beleuchtungsanordnung ist oft zuverlässiger, als später zu versuchen, ein schwaches Merkmal durch Bildverarbeitung wiederherzustellen.
Dieser Leitfaden erläutert die Auswahl der Beleuchtung für die automatisierte visuelle Inspektion, einschließlich der Erkennung von Oberflächendefekten, der Komponentenprüfung, der Prüfung gedruckter Merkmale und der Dimensionsmessung.
Warum ist Beleuchtung in der automatisierten visuellen Inspektion wichtig?
Die Beleuchtung ist einer der wichtigsten Faktoren dafür, ob ein automatisiertes visuelles Inspektionssystem ein Merkmal zuverlässig erkennen kann.
Eine Kamera kann nur die im Bild vorhandenen Informationen analysieren. Wenn ein Kratzer mit der umgebenden Oberfläche verschmilzt, ein gedrucktes Zeichen keinen Kontrast aufweist oder ein reflektierendes Bauteil starke Blendungen verursacht, kann die Bildverarbeitung allein das Problem möglicherweise nicht lösen.
Machine vision-Beleuchtung wird eingesetzt, um zu steuern, wie das Objekt für die Kamera erscheint. Abhängig vom Aufbau kann dasselbe Bauteil unter unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen sehr verschieden aussehen.
Die richtige Beleuchtung kann:
- den Kontrast zwischen einem Defekt und dem umgebenden Material erhöhen;
- Kratzer, Kanten oder Oberflächenunregelmäßigkeiten hervorheben;
- unerwünschte Reflexionen reduzieren;
- eine gleichmäßigere Beleuchtung erzeugen;
- gedruckte Merkmale vom Hintergrund trennen;
- die Konsistenz zwischen aufgenommenen Bildern verbessern.
Das Ziel besteht nicht immer darin, ein möglichst natürlich wirkendes Bild zu erzeugen. Ziel ist es, das Inspektionsmerkmal so klar und wiederholbar wie möglich darzustellen.
Was sollten Sie bei der Auswahl von Machine Vision Beleuchtung noch berücksichtigen?
Die Wahl des richtigen Beleuchtungstyps ist nur ein Teil des Inspektionsaufbaus. Kontrast, Kameraempfindlichkeit, Arbeitsabstand und die physische Installation beeinflussen ebenfalls die endgültige Bildqualität.
Zu den wichtigsten zu berücksichtigenden Faktoren gehören:
- Kontrast: Das zu inspizierende Merkmal sollte klar vom umgebenden Material oder Hintergrund abgegrenzt sein.
- Kameraempfindlichkeit: Der Kamerasensor sollte bei der ausgewählten Wellenlänge eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen.
- Arbeitsabstand und Abstrahlwinkel: Diese bestimmen, wie viel des Inspektionsbereichs abgedeckt wird und wie stark das Licht gebündelt ist.
- Montageposition und verfügbarer Platz: Die mechanische Anordnung beeinflusst, welche Beleuchtungsgeometrien praktikabel sind.
Diese Faktoren sollten gemeinsam bewertet werden, anstatt das Licht als isolierte Komponente zu betrachten.
Welche Defekte kann die automatisierte visuelle Inspektion erkennen?
Die automatisierte visuelle Inspektion kann eingesetzt werden, um sichtbare Unterschiede zwischen einem erwarteten Produktzustand und dem von einer Machine Vision Kamera aufgenommenen Bild zu erkennen.
Typische Inspektionsaufgaben umfassen:
- Kratzer und Oberflächenschäden;
- Dellen und Verformungen;
- Verunreinigungen;
- fehlende Komponenten;
- Montagefehler;
- Produktanwesenheit oder -abwesenheit;
- gedruckte Zeichen und Markierungen;
- Kanten und Maßmerkmale;
- falsche Positionierung;
- Oberflächenunregelmäßigkeiten.
Die richtige Beleuchtungsmethode hängt davon ab, was sichtbar gemacht werden muss.
Eine flache, reflektierende Oberfläche kann beispielsweise einen ganz anderen Beleuchtungsaufbau erfordern als ein größeres Objekt, das über ein weites Sichtfeld inspiziert wird.
Wie verbessert Machine Vision-Beleuchtung die Erkennung von Oberflächenfehlern
Machine Vision-Beleuchtung verbessert die Erkennung von Oberflächenfehlern, indem sie einen deutlichen Bildunterschied zwischen der normalen Oberfläche und dem untersuchten Fehler erzeugt.
Kratzer, Dellen und Texturvariationen reflektieren Licht anders als eine unbeschädigte Oberfläche. Durch Ändern des Beleuchtungswinkels können diese Merkmale daher leichter erkannt werden.
Für die allgemeine Oberflächeninspektion ist ein gerichtetes Spotlight ein flexibler Ausgangspunkt.
Der VA-SL-90x80-W weiße industrielle LED spot eignet sich für Anwendungen wie die Inspektion von Oberflächenfehlern, die Inspektion gedruckter Zeichen, die Inspektion von Leiterplattenkomponenten und die Objekterkennung.
Die austauschbaren Optiken mit 30°, 60° und 90° ermöglichen die Anpassung des Lichtstrahls an unterschiedliche Arbeitsabstände und Sichtfelder.
VA-SL-90x80-W anzeigen
Anpassen des Lichtwinkels für reflektierende Oberflächen
Reflektierende Objekte erfordern eine sorgfältigere Positionierung, da direkte Reflexionen Teile des Bildes sättigen und das Inspektionsmerkmal verdecken können.
In diesen Fällen kann der Beleuchtungswinkel so adjustiert werden, dass unerwünschte Reflexionen von der Kamera weg gelenkt werden.
Deshalb sollte die Beleuchtung nach Möglichkeit immer anhand des tatsächlichen Materials bewertet werden.
Welche Lichtfarbe eignet sich am besten für die Machine-Vision-Inspektion?
Die beste Lichtfarbe für die Machine-Vision-Inspektion hängt vom Material, der Oberfläche, der Kameraempfindlichkeit und dem zu erkennenden Merkmal ab.
Weißes Licht ist für viele Inspektionsaufgaben ein praktischer Ausgangspunkt, aber eine bestimmte Wellenlänge kann manchmal einen stärkeren Kontrast erzeugen.
Weiße Beleuchtung für die allgemeine visuelle Inspektion
Weiße Machine Vision Beleuchtung eignet sich, wenn der sichtbare Kontrast bereits eine ausreichende Unterscheidung zwischen dem Merkmal und dem umgebenden Bereich ermöglicht.
Typische Anwendungen umfassen:
- allgemeine Oberflächeninspektion;
- Prüfung auf Vorhandensein von Komponenten;
- Montageverifizierung;
- Inspektion gedruckter Merkmale;
- Objekterkennung.
Das weiße VA-SL Spotlight bietet eine flexible Option, wenn Abstrahlwinkel und Arbeitsabstand an die Anwendung angepasst werden müssen.
Blaue Beleuchtung für erhöhten Kontrast
Blaue Beleuchtung kann nützlich sein, wenn kürzere sichtbare Wellenlängen eine bessere Trennung zwischen bestimmten Materialien oder Oberflächenmerkmalen ermöglichen.
Der VA-SL-90x80-B470 blaue LED spot bietet eine spezielle Blaulichtoption im gleichen Spot-Light-Format.
Die wichtige Frage ist nicht einfach, welche Farbe das Objekt hat. Die ausgewählte Wellenlänge sollte einen stärkeren Kontrast um das zu prüfende Merkmal erzeugen.
VA-SL-90x80-B470 anzeigen
Infrarotbeleuchtung für anspruchsvolle Inspektionsaufgaben
Infrarotbeleuchtung kann nützlich sein, wenn sichtbares Licht nicht genügend Kontrast zwischen Materialien oder Merkmalen erzeugt.
Der VA-SL Infrarot-Spotlight bietet eine Option für Anwendungen, bei denen IR-Beleuchtung bevorzugt wird.
Die Kamera und das Objektiv müssen die ausgewählte Wellenlänge ebenfalls unterstützen, daher sollten Beleuchtung, Sensorempfindlichkeit und Optik gemeinsam bewertet werden.
VA-SL IR-Spotlight anzeigen
Wie wählen Sie die beste Wellenlänge zur Fehlererkennung aus?
Die beste Wellenlänge für die Fehlererkennung wird durch Tests am tatsächlichen Objekt und durch den Vergleich bestimmt, wie das Inspektionsmerkmal unter unterschiedlicher Beleuchtung erscheint.
Das Materialverhalten ist nicht immer allein anhand des sichtbaren Erscheinungsbilds erkennbar. Eine Wellenlänge, die für das menschliche Auge nur einen begrenzten Kontrast erzeugt, kann im Kamerabild einen wesentlich deutlicheren Unterschied bewirken.
Bei der Wellenlängenauswahl sollte auch die spektrale Empfindlichkeit des Kamerasensors berücksichtigt werden. Eine Wellenlänge kann einen starken Materialkontrast erzeugen, aber wenn die Kamera in diesem Bereich nur eine begrenzte Empfindlichkeit aufweist, kann das resultierende Bild dennoch schwach oder verrauscht sein.
Für Machbarkeitstests ermöglicht der VA-SL-90x80-MW Multi Wave Spotlight die Bewertung verschiedener Wellenlängen mit einer Testbeleuchtung.
Je nach Ausführung sind Wellenlängen in UV-, sichtbaren, NIR- und SWIR-Bereichen verfügbar.
Ein praktischer Prozess für Wellenlängentests:
Ziel ist es, vor der Auswahl der Produktionsbeleuchtung zu ermitteln, welche Wellenlänge die zuverlässigste Trennung ermöglicht.
VA-SL-90x80-MW anzeigen
Mehrwellenlängenbeleuchtung für Machbarkeitstests in UV-, sichtbaren, NIR- und SWIR-Bereichen.
Wann sollten Sie Ring-Beleuchtung für die Machine-Vision-Inspektion verwenden?
Ringbeleuchtung ist nützlich, wenn die Inspektion eine Beleuchtung um die Blickrichtung der Kamera erfordert.
Da die LEDs um die Bildgebungsachse angeordnet sind, kann ein Ringlicht eine gleichmäßigere Beleuchtung über kompakte Komponenten hinweg bieten.
Das VA-RLVA-110-70-W diffuse Ringlicht verwendet weißes Licht mit Diffusor und ist mit einem Polarisator erhältlich.
Typische Anwendungen umfassen:
- Inspektion kleiner Komponenten;
- Inspektion aufgedruckter Merkmale;
- Oberflächeninspektion;
- Positionierung und Erkennung;
- Anwendungen, bei denen starke einseitige Schatten unerwünscht sind.
Bei reflektierenden Oberflächen müssen der Montagewinkel und das Reflexionsverhalten weiterhin berücksichtigt werden.
Wann sollten Sie koaxiale Beleuchtung für die Oberflächeninspektion verwenden?
Koaxiale Beleuchtung ist nützlich für die Inspektion ebener Oberflächen und Merkmale, bei denen die Beleuchtung der optischen Richtung der Kamera folgen muss.
Anstatt das Objekt von der Seite zu beleuchten, führt die koaxiale Beleuchtung Licht entlang der Bildgebungsachse zu.
Der koaxiale LED spot VA-SLC-8MM-W-24V-HP ist für den Einsatz mit telezentrischen Objektiven mit einem koaxialen 8-mm-Eingang ausgelegt.
Typische Anwendungen sind:
- Oberflächeninspektion;
- Merkmalserkennung;
- dimensionale Messung;
- Inspektion flacher Komponenten;
- telezentrische Bildgebungssysteme.
Dadurch ist die koaxiale Beleuchtung besonders relevant, wenn Messung und Inspektion im selben Bildgebungsaufbau durchgeführt werden.
Wann sollten Sie Balkenbeleuchtung für die automatisierte Inspektion einsetzen?
Balkenbeleuchtung ist nützlich, wenn der Inspektionsbereich für eine kompakte Spot- oder Ringbeleuchtung zu groß ist.
Lange Balkenleuchten können eine kontrollierte Beleuchtung über Förderbänder, größere Objekte und breitere Machine Vision Sichtfelder hinweg bereitstellen.
Die VA-BLL-Hochhelligkeitsserie industrieller Balkenleuchten ist in Längen von 500, 1000, 1500, 2000 und 2500 mm erhältlich.
Typische Anwendungen umfassen:
- Förderbandinspektion;
- Paket- und Logistikinspektion;
- Barcode-Lesetunnel;
- Objekterkennung;
- robotisches Pick-and-Place;
- Inspektion großer Oberflächen.
Die Inspektion großer Flächen erfordert zusätzliche Überlegungen zur Beleuchtung, daher kann dieses Thema separat in einem speziellen Leitfaden zur Machine Vision Beleuchtung für Förderband- und Großflächeninspektion behandelt werden.
Spot- vs. Ring- vs. Koaxial- vs. Balkenbeleuchtung
Die richtige Geometrie der Machine Vision Beleuchtung hängt vom Objekt, Sichtfeld und dem zu erkennenden Merkmal ab.
| Prüfanforderung | Beleuchtungsansatz |
|---|---|
| Allgemeine Oberflächenprüfung | Spotbeleuchtung |
| Größerer Arbeitsabstand | Spotbeleuchtung |
| Kleine Komponenten | Ringbeleuchtung |
| Reduzierte gerichtete Schatten | Diffuse Ringbeleuchtung |
| Prüfung ebener Oberflächen | Koaxialbeleuchtung |
| Telezentrische Messung | Koaxialbeleuchtung |
| Großer Prüfbereich | Balkenleuchte |
| Förderbandprüfung | Balkenleuchte |
| Wellenlängenprüfung | Mehrwellenlängen-Spot |
Diese Tabelle sollte als Ausgangspunkt verwendet werden. Oberflächenform, Reflexionsvermögen, Arbeitsabstand und Kameraposition können sich alle auf die optimale Einrichtung auswirken.
Weißes vs. blaues vs. infrarotes Machine-Vision-Licht
Die Auswahl der Wellenlänge ermöglicht eine zusätzliche Ebene der Kontrolle in einem automatisierten Inspektionssystem.
| Wellenlänge | Typische Funktion |
|---|---|
| Weiß | Allgemeine Sichtprüfung |
| Blau | Kontrasterhöhung für ausgewählte sichtbare Merkmale |
| Infrarot | Kontrasterzeugung über das normale sichtbare Erscheinungsbild hinaus |
| Mehrwellenlänge | Vergleich verschiedener Wellenlängen während der Entwicklung |
| UV / NIR / SWIR | Spezialisierte Prüfung, wenn die Materialreaktion einen anderen Spektralbereich erfordert |
Die ausgewählte Wellenlänge sollte auf dem resultierenden Kamerabild basieren und nicht allein auf der Objektfarbe.
So wählen Sie Machine Vision-Beleuchtung für die automatisierte Sichtprüfung aus
Die Auswahl der Machine Vision Beleuchtung für die automatisierte Sichtprüfung beginnt mit der Prüfanforderung und führt rückwärts zur Beleuchtungsgeometrie und Wellenlänge.
1. Definieren Sie, was erkannt werden muss
Definieren Sie das Prüfziel präzise.
Anstatt die Aufgabe lediglich als „Prüfung des Bauteils“ zu definieren, bestimmen Sie, ob das System einen Kratzer, ein fehlendes Teil, einen Druckfehler, eine Kante, ein Maßmerkmal oder eine Oberflächenabweichung erkennen muss.
2. Bewerten Sie Material und Oberfläche
Bestimmen Sie, ob das Objekt matt, reflektierend, strukturiert, flach, gewölbt oder aus mehreren Materialien besteht.
Das Oberflächenverhalten beeinflusst die erforderliche Beleuchtungsrichtung maßgeblich.
3. Bestimmen Sie das Sichtfeld
Der beleuchtete Bereich muss dem von der Kamera erfassten Bereich entsprechen.
Kompakte Prüfbereiche eignen sich möglicherweise für Ring- oder koaxiale Beleuchtung, während größere Bereiche Spot- oder Balkenbeleuchtung erfordern können.
4. Wählen Sie die Beleuchtungsgeometrie
Nutzen Sie die Prüfanforderung als Ausgangspunkt:
- Spot → flexible gerichtete Beleuchtung
- Ring → gleichmäßigere Beleuchtung um die Kamera herum
- Koaxial → flache Oberflächen und präzise Bildgebung
- Balken → breite oder großflächige Beleuchtung
5. Bewerten Sie die Wellenlänge
Beginnen Sie gegebenenfalls mit weißem Licht und vergleichen Sie andere Wellenlängen, wenn das Prüfmerkmal nicht genügend Kontrast erzeugt.
Tests mit mehreren Wellenlängen können dabei helfen, zu ermitteln, welcher Teil des Spektrums die deutlichste Trennung ermöglicht.
6. Prüfen Sie die Kompatibilität von Kamera und Objektiv
Stellen Sie sicher, dass der Kamerasensor und das Objektiv die ausgewählte Wellenlänge effektiv erfassen können. Die Sensorempfindlichkeit und die Objektivtransmission können zwischen sichtbaren, infraroten und anderen Spektralbereichen erheblich variieren.
7. Testen Sie den vollständigen Bildgebungsaufbau
Die Beleuchtung sollte zusammen mit der vorgesehenen Kamera, dem Objektiv, dem Arbeitsabstand und realen Mustern getestet werden.
Das Testen sowohl akzeptabler als auch fehlerhafter Muster hilft zu bestätigen, ob der Aufbau unter realistischen Bedingungen eine ausreichende Trennung ermöglicht.
Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl der richtigen Machine Vision Beleuchtung?
Teilen Sie unserem Team Ihre Inspektionsanforderungen mit, einschließlich des Objekts, Defekts oder Merkmals, des Sichtfelds und des Arbeitsabstands.
Wir können Ihnen dabei helfen zu bestimmen, welche Beleuchtungsgeometrie und Wellenlänge für Ihre Anwendung am besten geeignet sind.
Besprechen Sie Ihre AnwendungMachine Vision Beleuchtung für die automatisierte Inspektion
Machine Vision Beleuchtung sollte entsprechend dem Merkmal ausgewählt werden, das im Bild sichtbar werden soll.
Spotlights bieten eine flexible gerichtete Beleuchtung, Ringlichter unterstützen kompakte Inspektionen, koaxiale Beleuchtungen eignen sich für Anwendungen mit ebenen Oberflächen und telezentrische Anwendungen, und Balkenbeleuchtungen erweitern die Beleuchtung über größere Bereiche.
Die Auswahl der Wellenlänge kann den Kontrast weiter verbessern, wenn weißes Licht nicht ausreicht.
Entdecken Sie das vollständige Sortiment an Machine Vision Beleuchtung für industrielle Bildgebung und automatisierte Inspektionsanwendungen.