Ringleuchte

Koaxiale ringförmige LED-Beleuchtung für eine symmetrische Auflicht-Bilderfassung

• Azimutale 360-Grad-Beleuchtung konzentrisch zur optischen Achse der Kamera für eine schattenausgeglichene Bilderfassung.
• Gleichmäßige Beleuchtung unabhängig von der Rotationsausrichtung des Zielobjekts an der Prüfstation.
• Standard-, Flachwinkel-, diffuse und Multi-Segment-Varianten decken verschiedene Oberflächentypen ab.
• Bevorzugte Geometrie für Kleinteile, Pick-and-Place-Stationen und Codelesung.
• Kompatibel mit Bandpassfilterung an der Kamera zur Umgebungslichtunterdrückung.
• Abgedeckt durch die Ringfamilien DC3, DC5, DC6 und RDL1 von RODER Vision.

Ringbeleuchtungen gehören zu den am weitesten verbreiteten Geometrien in der industriellen Bildverarbeitung. Sie werden vor allem wegen ihrer kompakten Größe und der einfachen Integration um Standard-Kameraobjektive geschätzt. Zudem sind die LEDs in einem Kreis konzentrisch zur optischen Achse angeordnet. Dadurch erreicht das Licht das Feld aus jeder Richtung, sodass das Bild weitgehend unabhängig von der Ausrichtung der Merkmale bleibt. Kurz gesagt ist diese Seite die technische Referenz für die Ringgeometrie. Sie verknüpft auch die Ringfamilien von RODER Vision mit ihren typischen Anwendungen.

Funktionsprinzip von Ringbeleuchtungen

Eine Ringbeleuchtung trägt eine oder mehrere konzentrische LED-Reihen auf einer ringförmigen Platine. Die zentrale Öffnung lässt die Vorderseite des Kameraobjektivs frei. Darüber hinaus strahlen die LEDs das Licht nach innen und unten in einem festen Winkel ab, der durch das Gehäuse vorgegeben ist. Bei einem Standardring liegt dieser Winkel typischerweise bei 30 bis 60 Grad zur optischen Achse. Daher verhält sich die Konfiguration wie ein direktes Auflicht oder geht in ein Flachwinkel-Dunkelfeld über.

Da das Licht aus allen azimutalen Richtungen gleichzeitig eintrifft, bleiben Ringbeleuchtungsbilder symmetrisch um die optische Achse. Folglich erscheinen gedruckter Text, Codes und Kleinteile unabhängig von der Ausrichtung gleichmäßig. Aus diesem Grund eignen sich Ringbeleuchtungen für Stationen, an denen die Winkelposition des Zielobjekts variabel oder unkontrolliert ist.

Standard-, Flachwinkel- und hochdiffuse Varianten

Die Kategorie der Ringbeleuchtungen umfasst mehrere Varianten. Erstens leiten Standardringe das Licht in moderaten Winkeln für eine allgemeine Frontbeleuchtung. Im Gegensatz dazu neigen Flachwinkelringe die LEDs zu einem fast streifenden Lichteinfall, sodass sie ein 360-Grad-Dunkelfeld erzeugen, das Mikrostrukturen auf der Oberfläche hervorhebt. Darüber hinaus besitzen diffuse Ringe eine mattierte Abdeckung, um die Emission abzumildern und Blendung zu reduzieren. Daher zielt jede Variante auf eine bestimmte Oberflächen- und Merkmalsklasse ab.

Typische industrielle Anwendungen

Ringbeleuchtungen dienen vielen Inspektionsaufgaben. Sie eignen sich beispielsweise für kleine bearbeitete oder spritzgegossene Teile auf Rundschalttischen und Pick-and-Place-Stationen. Darüber hinaus unterstützen sie die 2D-Codelesung und OCR auf flachen oder leicht gewölbten Oberflächen. Sie decken auch PCB-Komponenten, Lötstellen, medizinische Geräte und pharmazeutische Behälter ab. Zudem eignen sich für gestanzte Metallteile, bei denen es auf Rotationssymmetrie ankommt. Schließlich passen sie in Stationen, bei denen eine einfache Integration schwerer wiegt als die ultimative optische Leistung.

Auswahlkriterien und Auslegungsaspekte

Erstens muss der Innendurchmesser das Objektiv einschließlich aller Filter oder Polarisatoren freilassen. Als Nächstes bestimmen der Außendurchmesser und der LED-Winkel den Arbeitsabstand für maximale Intensität und Uniformität. Wenn sich der Abstand ändert, wechselt die Beleuchtung von einem konvergierenden Kegel über ein gleichmäßiges Feld zu einem divergierenden Strahl.

Auch die Montageposition ist von Bedeutung. Ein am Objektiv befestigter Ring bewegt sich während der Fokussierung mit der Kamera mit, sodass die Ausrichtung konstant bleibt, der Arbeitsabstand jedoch begrenzt ist. Im Gegensatz dazu ermöglicht ein an der Station fixierter Ring die separate Optimierung von Kamera und Beleuchtung. Dies erhöht jedoch die mechanische Komplexität.

Der spektrale Gehalt folgt den üblichen Regeln für die Frontbeleuchtung. Monochromatische Ringe funktionieren beispielsweise gut hinter einem Schmalbandfilter, der das Umgebungslicht unterdrückt. Weiße Ringe hingegen bleiben die Standardwahl für die Farbinspektion.

Dual-Funktions- und Multi-Segment-Ringe

Fortschrittliche Ringe fügen unabhängig gesteuerte Segmente hinzu. Daher kann der Anwender zwischen Vollring-, Halbring- oder rotierenden Sektoren für eine richtungsabhängige Fehlerklassifizierung wechseln. Darüber hinaus kombinieren einige Varianten Standard- und Flachwinkel-LEDs in einer einzigen Leuchte. Infolgedessen schaltet der Integrator zwischen Hellfeld und Dunkelfeld um, ohne die Hardware zu ändern.

Integration und Grenzen

Die Haupteinschränkung von Ringbeleuchtungen ist eine kreisförmige Reflexion auf glänzenden, senkrechten Oberflächen. Auf einem spiegelnden Zielobjekt erscheint der LED-Ring als heller Ring im Bild. Folglich kann er zentrale Merkmale verdecken. Ein diffuser Ring, eine leichte Neigung des Zielobjekts oder eine Domkonfiguration unterdrückt diesen Effekt jedoch.

Ein zweiter Punkt betrifft die Größe. Ringbeleuchtungen sind auf das Objektiv und das Feld skaliert, sodass sehr große Felder unpraktisch große Ringe erfordern würden. Daher sollten bei Feldern, die breiter als etwa 200 Millimeter sind, besser LED-Lichtleisten oder Flächenleuchten evaluiert werden.

LED-Ringbeleuchtungsfamilien von RODER Vision

RODER Vision fertigt eine komplette Linie von LED-Ringbeleuchtungen in Italien. Das Sortiment umfasst Standard-, Flachwinkel-, Hochintensitäts- und einstellbare Konfigurationen. Daher sind die vier folgenden Serien die empfohlenen Optionen für die Ringbeleuchtung.

Serie DC3 — Hochintensitäts-LED-Ringbeleuchtungen

Hochintensitäts-Ringbeleuchtung mit High-Flux-LEDs und integrierten fokussierenden Linsen. Zudem eignet sich das Gehäuse aus massivem Aluminium durch die Flexibilität des externen Drivers und das HTTM©-Wärmemanagement für die kompakte OEM-Integration.

Serie DC5 — Modulare Hochintensitäts-Ringbeleuchtungen

Modulare Hochintensitäts-LED-Ringbeleuchtung für die Roboterführung und die automatische optische Inspektion. Daher liefert sie starkes, gleichmäßiges Licht für kurze Belichtungszeiten und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis.

Serie DC6 — Hochdichte Ringbeleuchtungen

Hochdichte zirkuläre Direktbeleuchtung im quadratischen Format für mittlere bis große Felder. Zudem bietet sie gleichmäßiges, hochintensives Auflicht in Weiß, Rot, Blau, Grün und Infrarot.

Serie RDL1 — Einstellbare Ringbeleuchtungen

Einstellbare Ringbeleuchtung aus vier DL1-Lichtleisten, sodass der Einfallswinkel anpassbar ist. Darüber hinaus ermöglichen die unabhängige Sektorsteuerung und die MCCD©-Stabilisierung photometrische Stereobeleuchtung und Flachwinkelinspektionen.

Einige Installationen erfordern auch eine Multi-Segment-Umschaltung oder die Unterdrückung von Umgebungslicht. Zudem umfasst der Katalog LED-Driver und Controller, optische Filter und Polarisatoren sowie Industriekabel und Befestigungssysteme.

Ringbeleuchtungen in realen Anwendungen

Die folgenden Hinweise zeigen, wie Ringbeleuchtungen von RODER Vision in realen Produktionslinien arbeiten. In jedem Fall ergibt sich der Aufbau aus der jeweiligen Inspektionsaufgabe.

Flaschenkappeninspektion

Eine Ringbeleuchtung sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung runder Kappen in der Draufsicht. Daher macht sie Verschmutzungen, Ovalisierungen, fehlende Dichtungen und Oberflächenfehler auf schnellen Abfülllinien sichtbar.

Inspektion von Elektronik und PCB

Die symmetrische Ringbeleuchtung eignet sich für Lötstellen und kleine Komponenten auf Platinen. Infolgedessen verleiht sie der optischen Inspektion einen gleichmäßigen, richtungsunabhängigen Kontrast.

Codelesung & OCR

Die Ringbeleuchtung leuchtet Codes und gedruckten Text unabhängig von der Ausrichtung gleichmäßig aus. Folglich bleiben OCR und 2D-Codelesung bei rotierenden oder zufällig platzierten Teilen zuverlässig.

Komponentenplatzierung

Eine koaxiale Ringbeleuchtung verleiht Robotern einen stabilen, schattenausgeglichenen Kontrast für das Pattern-Matching. Infolgedessen bleiben Komponentenerkennung und -platzierung auf schnellen Montagelinien präzise.

Cobot-Bildverarbeitungsbeleuchtung

Kompakte Ringbeleuchtungen lassen sich problemlos an Cobot-Endeffektoren montieren. Daher bieten sie eine flexible, am Objektiv ausgerichtete Beleuchtung für die Teileerkennung und -führung in kollaborativen Zellen.

Oberflächeninspektion im Automotive-Bereich

Im Flachwinkelmodus streift eine Ringbeleuchtung die Oberfläche und hebt das Relief hervor. Daher hebt sie Kratzer, Schweißnähte und Bearbeitungsspuren auf Metallkomponenten hervor.

Häufig gestellte Fragen

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