Koaxiale Beleuchtungen. Tutorial

Transkript

1 Koaxiale Beleuchtungen

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3 1. Aufbau und Funktion Die koaxial eingespiegelten Beleuchtungen gehören zu dem Beleuchtungskonzept Auflicht. D. h. die Beleuchtung liegt im Halbraum vor dem Objekt, in dem sich auch die Abbildungsoptik befindet. Dabei wird das Licht einer diffusen Leuchtfläche und der Strahlengang des Objektivs mittels halbdurchlässigem Spiegel mit einander kombiniert. Die Beleuchtungsachse und die optische Achse von Objektiv und Kamera sind identisch. Das gesamte Bildfeld der Kamera und somit auch das Prüfobjekt werden homogen ausgeleuchtet. Abbildung 1: Beim Beleuchtungskonzept Auflicht befindet sich die Beleuchtung vor dem Prüfobjekt Vorteile und Anwendungsgebiete Bei koaxialen Ringbeleuchtungen, auch mit diffuser Lichtführung, erreicht das Bildfeld in Abhängigkeit des Beleuchtungsdurchmessers einen Ort maximaler Helligkeit. Der Helligkeitsverlauf ist nicht konstant. Hingegen erzielt eine koaxial eingespiegelte Beleuchtung ein homogenes Leuchtfeld mit gleich bleibender Helligkeit (siehe Abbildung 2). Vor allem in den Bereichen Automotive, Pharmazie, Lebensmittel-, Verpackungs- und Solarindustrie finden bei der Überprüfung von glänzenden bzw. stark reflektierenden Prüfobjekten diese Beleuchtungseinspiegelungen Verwendung. Seite 3

4 Abbildung 2: Inspektion der Prägung auf einem Sicherheitsschlüssel mit stark reflektierender Oberfläche. Links: LEDs der Ringbeleuchtung sind deutlich zu erkennen. Rechts: Die eingespiegelte Beleuchtung erzielt eine gleichmäßige Ausleuchtung der Schlüsseloberfläche. Beleuchtungseinspiegelung oder Kameraeinspiegelung In der Regel sind koaxial eingespiegelte Beleuchtungen fest mit einer optischen Einheit zur Einspiegelung des Lichtes verbunden. In den Maschinen mit beschränktem Bauraum können diese Beleuchtungssysteme aufgrund der mangelnden Flexibilität nur mit erhöhtem Mehraufwand integriert werden. Die neuen koaxialen vicolux -Beleuchtungen jedoch sind modular aufgebaut. Sie besitzen als Grundkörper die Strahlteilereinheit STE. Diese optische Baugruppe vereint die Achse von Objektiv und Kamera mit der Beleuchtungsachse. Dank dem innovativen Design gibt es zwei verschiedene Anordnungsvarianten für die Befestigung des Objektivs mit dem montierten Kamerasystem. Seite 4

5 Abbildung 4: Kameraeinspiegelung Abbildung 3: Beleuchtungseinspiegelung In der linken Abbildung ist die klassische Anordnung der koaxialen Beleuchtung dargestellt. Die Beleuchtung wird seitlich in den Strahlengang von dem Objektiv mit Kamera eingespiegelt. Aus diesem Grund spricht man hier von der Beleuchtungseinspiegelung. Dank dem innovativen Design kann in der rechten Abbildung der Strahlengang von dem Objektiv und Kamera in die Lichtstrahlen der Beleuchtung gespiegelt werden. Diese Anordnungsvariante wird Kameraeinspiegelung genannt. Sie ermöglicht den Einsatz auch unter schwierigsten Einbaubedingungen. Desweiteren werden störende Zwischenabbildungen und Reflexe der Lichtquelle sowie optische Fehler, verursacht durch den halbdurchlässigen Spiegel, in der Abbildung verringert. Bei der Kameraeinspiegelung wird gegenüber der Beleuchtungseinspiegelung eine wesentlich homogenere Ausleuchtung des Prüfobjektes erzielt. Aufgrund der qualitativ besseren Abbildung ist die Anordnung der STE als Kameraeinspiegelung zu bevorzugen. Auswahlkriterien für die STE Aufgrund einer Vielfalt an Prüfobjekten und unterschiedlichster Prüfkriterien müssen die Beleuchtungen einen großen Spektralbereich abdecken und in den unterschiedlichsten Wellenlängen von Ultraviolett bis Infrarot zur Verfügung stehen. Um eine optimale Bildqualität zu gewährleisten, sind die optischen Baugruppen der STE für einen bestimmten Spektralbereich ausgelegt. Der Anwender muss bei der Auswahl der STE auf die Wellenlänge der verwendeten Beleuchtung achten. Die Seite 5

6 STE30x30/VIS1 ist für den Spektralbereich von 450nm bis 700nm ausgelegt. Es können Beleuchtungen im sichtbaren Lichtspektrum von Blau bis tiefes Rot verwendet werden. Falls Sie eine Wellenlänge benötigen, die momentan für die STE nicht spezifiziert ist, setzen Sie sich bitte mit unseren Support (Telefon / ) in Verbindung. Das Portfolio an koaxial eingespiegelten Beleuchtungen der STE-Serien von vicolux deckt unterschiedliche Objektfelder ab. Die STE30x30 hat beispielsweise ein maximales Objektfeld von 30x30 mm². Eine gleichmäßige Ausleuchtung ist nur gewährleistet, wenn das Sichtfeld der Kamera mit Objektiv nicht größer ist als das maximal zulässige Objektfeld der STE. Bei der Nutzung eines telezentrischen Objekts, welche das zulässige Objektfeld überschreitet, wird das Sichtfeld von Kamera mit Objektiv durch das Gehäuse der STE begrenzt. Dadurch entstehen Abschattungen am Rand des Prüfbildes. Die telezentrischen Objektive der vicotar -Serie und die STE-Serien können mittels Adapter (Bezeichnung: Adapter STE TZO) verbunden werden. Überschreitet das Objektfeld eines entozentrisches Objektivs die maximal zulässige Größe der STE, schaut die Kamera mit Objektiv aufgrund der Perspektivität direkt in die STE hinein. Dies kann zu störenden Reflexen oder Randabschattungen im Bild führen. Seite 6

7 Fehlersuche Fehler Beschreibung Schlechter Kontrast im Bild Telezentrisches Objektiv Entfernen Sie die Abdeckscheiben zwischen STE und Objekt. Vergrößern Sie den Abstand zwischen STE und Objektiv. Verwenden Sie die Anordnungsvariante Kameraeinspiegelung. Entozentrisches Objektiv Entfernen Sie die Abdeckscheiben zwischen STE und Objekt. Vergrößern Sie den Abstand zwischen STE und Objektiv. Nehmen Sie ein Objektiv mit größerer Brennweite. Verwenden Sie die Anordnungsvariante Kameraeinspiegelung. Randabschattung im Bild Telezentrisches Objektiv Das Objektfeld von Objekt und Kamera ist größer als das maximal zulässige Objektfeld der STE. Verwenden Sie eine STE mit größerem Objektfeld oder wählen Sie ein Objektiv mit kleinerem Objektfeld. Entozentrisches Objektiv Das Objektfeld von Objekt und Kamera ist größer wie das maximal zulässige Objektfeld der STE. Verwenden Sie eine STE mit größerem Objektfeld oder wählen Sie ein Objektiv mit größerer Brennweite. Seite 7