In der Industrie gewinnen Bildverarbeitungssysteme bei der Qualitätssicherung und produktionsbegleitenden Überwachung immer größere Bedeutung. Ein zentrales Thema ist dabei die optimale Ausleuchtung der zu prüfenden Werkstücke. Denn auch hier bestätigt sich eine alte Weisheit: Wo Licht ist, ist auch Schatten. Und das ist noch lange nicht das einzige Beleuchtungsproblem, mit dem der Anwender eines Bildverarbeitungsystems zu kämpfen hat.
Norbert Keil, Mitutoyo Messgeräte GmbH, Neuss
Besondere Anforderungen entstehen zum Beispiel wenn ein und das selbe Werkstück an verschiedenen Orten im Unternehmen geprüft wird. Das ist sogar die Regel, da allgemein ein Teileprogramm auf einer Maschine oder an einem Off-line-Arbeitsplatz erstellt wird und die Fertigung beziehungsweise Prüfung später in anderen Räumen erfolgt. Da dort meist unterschiedliche Lichtbedingungen herrschen, muss das Teileprogramm jeweils speziell angepasst werden. Das wiederum hat zur Folge, dass die Maschine während der Anpassung nicht für Prüfaufgaben zur Verfügung steht – und Zeit ist Geld.
Doch damit nicht genug: Auch unterschiedliche Farbgebungen an sonst gleichartigen Werkstücken erfordern einen hohen Aufwand – weil entweder für jede Werkstückfärbung ein eigenes Programm zu erstellen oder das Programm immer wieder der gerade aktuellen Färbung anzupassen ist. Das bedeutet, dass die Prüfung permanent unterbrochen werden muss – ebenfalls ein höchst unwirtschaftlicher Aspekt.
Heiße Kiste: weißes Licht
Üblicherweise kommen bei Bildverarbeitungssystemen weiße Halogenlichtquellen zum Einsatz. Sie haben allerdings den Nachteil einer relativ hohen Wärmestrahlung. Daher müssen sie in respektablem Abstand zum optischen System sowie zum Messsystem installiert und ihre Leuchtkraft über Kaltlichtleiter dem Messsystem zugeführt werden. Eine eher umständliche Konstruktion, mit der schließlich auch noch der recht hohe Stromverbrauch von Halogenlichtquellen einhergeht.
Die Lösung: Vierfarb-LED
Die aktuelle Entwicklung der Bildverarbeitungssysteme klammert das Hitzeproblem von Halogenlichtquellen aus, indem diese durch LED ersetzt werden. Eine LED-Lichtquelle kann wegen ihrer äußerst geringen Wärmestrahlung, die sich zudem sehr leicht abschotten lässt, direkt in die Maschine integriert werden. Weiterer höchst erfreulicher Aspekt: Der Stromverbrauch von LED fällt um rund 85 Prozent niedriger aus als der von Halogenlichtquellen. Zwei gute Gründe, warum die LED-Technologie in modernen Bildverarbeitungssystemen immer öfter zum Einsatz kommt. Doch die LED-Lösung hat noch wesentlich mehr zu bieten, wie zum Beispiel die neuen Bildverarbeitungssysteme Quick Vision beweisen, die Mitutoyo auf der diesjährigen Control präsentierte. Vierfarb-LED sind nämlich besonders dafür geeignet, an jedem Werkstück den optimalen Kontrast zu erzeugen, indem sie – wie in der Mikroskopie oder bei Projektoren – als Farbfilter wirken. Dieser Effekt sei an einem simplen Beispiel, dem Aufdruck einer Chipkarte, erläutert (Abbildungen 1 bis 4):
Kontrast bei unterschiedlicher LED-Farbeinstellung
An diesem Beispiel wird sichtbar, wie sich der Kontrast bei unterschiedlichen LED-Farbeinstellungen ändert. Beim Weißlicht wird Blau, Orange und Braun als annähernd gleicher Kontrast dargestellt. Wird jedoch statt einer weißen LED eine rote oder blaue eingesetzt, zeigen sich die Farben des Chipkartenaufdrucks in deutlich getrennten Kontrasten.
Aus dem Schwellwertdiagramm (Abbildung 5) geht hervor, dass der Kantenschwellwert beim blauen LED am stärksten ansteigt. Besonders effizient werden solch innovative LED-Lösungen, wenn sie – wie bei Mitutoyo – den optimalen Kontrast auch unter Berücksichtigung des Umgebungslichts erzeugen. Dadurch passt sich das Teileprogramm automatisch der Raumausleuchtung an, ohne dass immer wieder aufwändige Neuprogrammierungen notwendig sind. Diese Funktion macht es nicht nur möglich, ein Teileprogramm an verschiedenen Prüforten innerhalb eines Unternehmens einzusetzen – sogar der Austausch zwischen verschiedenen mit der Produktion oder Prüfung eines Werkstücks befasste Firmen ist völlig unproblematisch.
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