Beleuchtung für Machine Vision: Techniken nach Material
Wählen Sie die passende Beleuchtungstechnik anhand der Materialeigenschaft oder Prüfherausforderung.
Diese Referenztabelle für Machine-Vision-Beleuchtung hilft bei der Wahl der richtigen Beleuchtungstechnik für die industrielle Bildprüfung, basierend auf Materialeigenschaften wie Glanz, Transparenz, Textur und Farbe. Sie behandelt Dunkelfeldbeleuchtung für glänzende und reflektierende Oberflächen wie Metall und Glas, diffuse Hellfeldbeleuchtung (Ring- oder Kuppellicht) für matte Oberflächen, Durchlicht für transparente und lichtdurchlässige Objekte, Streiflicht in flachem Winkel zur Sichtbarmachung von Textur, Kratzern und Dellen, Spektraltests mit Weiß-, UV- und Infrarotlicht für unter weißem Licht unsichtbare Farbunterschiede, Kreuzpolarisation zur Unterdrückung von Glanz auf glänzenden Oberflächen sowie gepulste/stroboskopische Beleuchtung für bewegte, bewegungsunschärfeanfällige Objekte.
Wählen Sie eine Zeile anhand der Materialeigenschaft oder des Problems, das Sie lösen möchten. Jedes Diagramm zeigt den grundsätzlichen Aufbau von Kamera, Lichtquelle und Objekt.
Glänzend/reflektierend (Metall, Glas)
Dunkelfeld oder koaxial mit Diffusor
Bei glänzenden Oberflächen wird direktes Licht geradewegs in die Kamera reflektiert und überbelichtet das Bild, während Unebenheiten dunkel bleiben. Dunkelfeldbeleuchtung beleuchtet das Objekt in einem steilen Winkel, sodass die glatte Oberfläche das Licht von der Kamera weg reflektiert, während Kratzer und Kanten das Licht zurückstreuen und hell erscheinen. Koaxiale Beleuchtung mit Diffusor funktioniert nach demselben Prinzip für kleinere, stark reflektierende Teile.
Matte/diffuse Oberfläche
Diffuses Hellfeld (Ring- oder Kuppellicht)
Matte Oberflächen streuen Licht in alle Richtungen, sodass eine gleichmäßige, diffuse Beleuchtung von vorne meist ausreicht. Ein Ring- oder Kuppellicht um das Objektiv sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung ohne harte Schatten oder Hotspots und liefert konsistente Kontrastwerte für Farb- und Formerkennung.
Transparent/lichtdurchlässig
Durchlicht (Kontur) oder diffuses transmittiertes Licht
Bei transparenten oder lichtdurchlässigen Objekten liefert Beleuchtung von vorne wenig Kontrast. Durchlicht von hinten erzeugt eine scharfe Silhouette, ideal für Kontur- und Maßmessung; diffuses transmittiertes Licht zeigt hingegen innere Strukturen, Einschlüsse oder Dichteunterschiede im Material.
Textur/Höhenunterschiede, Kratzer, Dellen
Streiflicht (flacher Winkel, ~10-15°)
Oberflächenrelief wie Kratzer, Dellen oder Textur ist bei senkrechter Beleuchtung kaum sichtbar, da nur ein geringer Schattenkontrast entsteht. Streift das Licht in einem sehr flachen Winkel (etwa 10-15°) über die Oberfläche, werfen selbst kleine Höhenunterschiede lange Schatten, wodurch das Relief stark hervorgehoben sichtbar wird.
Farbunterschiede/Flecken bei weißem Licht unsichtbar
Spektraltest (Weiß, UV 365-395nm, IR)
Manche Materialunterschiede — etwa chemische Verunreinigungen, Feuchtigkeitsflecken oder Materialübergänge — sind unter normalem weißem Licht kaum sichtbar, treten aber bei anderer Wellenlänge deutlich hervor. Testen Sie daher mit UV-Licht (365-395nm), das Fluoreszenz anregen kann, und Infrarotlicht, das manche Materialien tiefer durchdringt oder von anderen anders absorbiert wird. Dokumentieren Sie die Ergebnisse je Wellenlänge, um die aussagekräftigste Lichtquelle zu bestimmen.
Glanz auf glänzender Oberfläche trotz korrektem Winkel
Kreuzpolarisation (Polarisator am Licht + drehbarer Analysator am Objektiv, 90° gekreuzt)
Wenn Dunkelfeld- oder Streiflicht allein nicht ausreicht, um direkten Glanz (Spiegelreflexion) zu unterdrücken, platzieren Sie einen Polarisationsfilter vor der Lichtquelle und einen zweiten, drehbaren Polarisator (Analysator) vor dem Objektiv. Wird der Analysator um 90° gegenüber dem ersten Polarisator gedreht (gekreuzte Polarisation), wird polarisiertes Spiegellicht blockiert, während diffus gestreutes Licht vom Objekt größtenteils durchgelassen wird — das Ergebnis ist ein nahezu glanzfreies Bild.
Bewegtes Objekt (unschärfeempfindlich)
Gepulste/stroboskopische statt kontinuierliche Beleuchtung
Bei hohen Produktgeschwindigkeiten ist die benötigte Belichtungszeit oft zu kurz, um mit kontinuierlicher Beleuchtung noch genügend Lichtausbeute zu erzielen. Wird die Lichtquelle gepulst (stroboskopisch), synchronisiert mit dem Kamera-Trigger, angesteuert, kann während eines sehr kurzen Blitzes eine hohe Spitzenintensität erreicht werden — dies „friert" die Bewegung effektiv ein, ohne die durchschnittliche Belichtungszeit zu erhöhen. Siehe auch die Belichtungszeitberechnung im Optik-Rechner.
Spektrum-Testprotokoll
Erfassen Sie, wie verschiedene Lichtquellen/Wellenlängen bei Ihrem Material abschneiden. Die Daten bleiben lokal in Ihrem Browser und werden nicht an unseren Server gesendet.
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