Bildverarbeitung

Eine Beleuchtung für (fast) alle Fälle

 Mehr leisten mit flexiblen Lichtleisten

19.05.2021 - Im Hinblick auf den immer höhe­ren Grad der Automation in industriellen Unternehmen spielt die ­passende Beleuchtung bei der Qualitätsprüfung eine noch bedeutendere Rolle. Oft müssen für ein Prüfobjekt mehrere Prüfaufgaben an unterschiedlichen Prüfstationen durchgeführt werden. Mit der ­Prüfung des Bauteils mittels indus­trieller Bildverarbeitung wird zumeist eine hohe Zeitersparnis erzielt, die es stets zu optimieren gilt.

Basierend auf diesem Optimierungsgedanken werden zeitsparendere, innovativere und flexiblere Beleuchtungskonzepte entwickelt. Der Grundgedanke dabei ist, eines zu erschaffen, das sich für mehrere Prüfobjekte eignet, unabhängig von Materialeigenschaften, Objektfarben und Oberflächen sowie der Größe des Bildfeldes und des Prüfkörpers. Zur Umsetzung eines solchen Konzepts müssen wichtige Grundfaktoren berücksichtigt und iterativ verbessert werden. Dazu gehören Wärmeableitung, Montagemöglichkeit und Variabilität der Lichteigenschaft.
Speziell bei der Anwendung von Beleuchtungen im Blitzbetrieb oder Beleuchtungen mit einer hohen Leistung ist die Wärmeentwicklung wichtig. Um dieser entgegenzuwirken und somit die Lebenszeit der Leuchtdioden zu verlängern, ist ein Modul (Kühlrippen, Lüfter, Montage auf Metall etc.) von Vorteil, welches eine geeignete Wärmeableitung ­sicherstellt. 
Für den Einsatz in einer möglichst großen Bandbreite an Prüfaufgaben muss die Montage der Beleuchtungen möglichst flexibel sein. Schnelles Austauschen von Beleuchtungen bei einem Wechsel des Prüfobjekts, einer Höheverstellung oder eine spontane Winkel­änderung lassen sich beispielsweise durch Profilsysteme setzen, wobei das Beleuchtungsgehäuse eine dazu passende Anbringungsfläche benötigt. Damit der Kabelabgang nicht zur Störquelle der Montageflexibilität wird, muss dieser ebenso variabel sein. 
Zuletzt ist auch die Variabilität der Licht­eigenschaften ein wesentlicher Faktor, um eine Beleuchtung möglichst vielseitig einsetzen zu können. Wenn für eine bestimmte Prüfaufgabe beispielsweise diffuses Licht benötigt wird, kommt das Anbringen einer Streuscheibe infrage. Soll für eine weitere Prüfaufgabe die Merkmalsextraktion verbessert werden, so kann ein Polfilter helfen, da er den Lichtstrahl polarisiert, was die transversalen Wellen des Lichts bis auf einen geringen Teil herausfiltert. Für eine Lichteigenschaftsänderung soll bestenfalls keine neue Beleuchtung montiert, sondern eine bestehende möglichst zeitsparend konfiguriert werden.

Lichtleiste mit vielen Montagemöglichkeiten

Auf Basis der drei beschriebenen Faktoren ist die Beleuchtungsserie F2DL entwickelt worden. Sie unterscheidet sich zu der bestehenden Lichtleistenserie FLDL hauptsächlich im Gehäuselayout. Mehrere Verbesserungsmaßnahmen sind im Bereich der Eigenerwärmung und Montage umgesetzt worden. Zunächst ist das Gehäuse mit Kühlrippen versehen, welches bei stärkerer Erwärmung durch höhere Ströme eine optimale Ableitung gewährleistet. Zudem befindet sich auf der Gehäuserückseite ein T-Nut-Profil. Hierdurch kann sie der Anwender komfortabel in unterschiedlichen Montagekonzepten verwenden. Daneben lässt sie sich mittels Befestigungswinkel auch an den schmalen Gehäuseseiten befestigen. Zudem ermöglicht es die neue 2-in-1-Lösung, das Kabel wahlweise seitlich oder nach hinten auszuführen.
Die Flexibilität der Beleuchtung wird durch eine weitere Optimierung des Gehäuses verwirklicht. Oberhalb der oberflächenmontierten Leuchtdioden (SMD LED) befinden sich im Gehäuse zwei Schienen. In der unteren Schiene befindet sich standardmäßig ein Linsen-Array. Dieses bündelt das ausstrahlende Licht von αLicht= 120° auf αLichtLinse = 60°. Aus der Halbierung des Lichtwinkels resultiert ein fokussierter Lichtstrahl, woraus sich eine  höhere Helligkeit am Prüfteil ergibt. Die obere Schiene ermöglicht es, einen Diffusor und einen Polfilter beziehungsweise eine Kollimatorscheibe einzuschieben, um die Licht­eigenschaft zu verändern. Alle Lichtleisten sind aktuell in drei verschieden Breiten lieferbar: b1= 15 mm, b2= 27 mm und b3= 50 mm. Die Länge der F2DL lässt sich variabel konfigurieren, wobei sie ein Vielfaches der Rasterlänge (lRaster= 35 mm) entspricht. Falcon bietet die Lichtleisten im Bereich von lmin= 35mm und lmax= 315 mm an.

Hohe Bandbreite an Anwendungen

Nachdem das Produktdesign zahlreiche Individualisierungsoptionen ermöglicht, gilt es nun, ein Beleuchtungskonzept zu erschaffen, das sich auch für eine hohe Bandbreite an  Prüfobjekten eignet. Dies lässt sich durch eine kluge Anordnung und Ansteuerung der Lichtleisten erreichen. Um dies zu veranschaulichen, wird beispielhaft die Qualitätsprüfung einer dreistufige Prozesskette eines Hygieneartikels mit mehreren Lichtleisten vorgestellt: Das Prüfobjekt ist in der ersten Stufe ein Wattestäbchen, in der zweiten Stufe die Verpackung des Wattestäbchens und in der dritten Stufe der Barcode und die Lotnummer. Hierbei unterscheiden sich die Materialeigenschaften, Objektfarben und die Oberflächen der Prüfobjekte sowie die Größen des Bildfeldes und des Prüfkörpers in allen Prozessschritten:

  • In der ersten Stufe wird die Vollständigkeit eines Wattestäbchens geprüft, wobei das Vorhandensein eines Watte­kopfs an beiden Enden als Pr­­üfmerkmal definiert ist. Die präzise Ausleuchtung des Prüfmerkmals wird mit einer Lichtleiste im gewinkelten Auflicht erzielt.
  • Die zweite Stufe prüft die Oberfläche und damit die Perforation der Ver­packung, welche das Prüfmerkmal darstellt. Eine geeignete Ausleuchtung wird durch Lichtleisten in einer Dunkelfeld-Anordnung realisiert.
  • Zuletzt muss die Ware mit einem Barcode und einer Lotnummer versehen werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn lediglich die beiden Prüfmerkmale hervorgehoben sind und die kunstvolle Bedruckung der Verpackung verblasst. Mit einer infraroten Auflicht-Beleuchtung kann dies umgesetzt werden.

Für diese dreistufige Prozesskette lassen sich an einer Station mehrere Prüfaufgaben durchführen. Sofern die Lichtleisten an einem winkelverstellbaren Stativ montiert sind, können bereits zwei Leisten genügen, um alle Prüfmerkmale zu inspizieren. Alternativ lassen sich sechs Lichtleisten statisch so anordnen, dass eine Dunkelfeld-, gewinkelte Auflicht- und Auflicht-Beleuchtung entsteht. Mit einer passenden Ansteuerung lassen sich dann ohne Winkelveränderungen alle drei Prüfaufgaben nacheinander durchführen.
Unabhängig davon welche Konstellation gewählt wird, bewahrheitet sich das Motto „Mehr leisten durch Lichtleisten“.

Autoren

Deborah Schmoll, Technischer Support
Daniell Haug, Geschäftsführer

Kontakt

Falcon Illumination MV GmbH & Co. KG

In den Scheibigswiesen 8
74257 Untereisesheim
Deutschland

+49 7132 99169 0
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