Fokussierter LED-Strahl hoher Intensität für konzentrierte Inspektionen
- Photonendichte um eine Größenordnung höher als bei diffusen oder ausgedehnten Quellen auf der Objektfläche.
- Kollimations-, Fokussier- oder Musterprojektionsoptiken für die präzise Steuerung von Strahlform und Divergenz.
- Standardkonfiguration für die Lesung von Direktmarkierungscodes (DPM) auf lasergravierten oder genadelten Metallsubstraten.
- UV-Varianten für die Fluoreszenzanregung von Klebstoffen, Sicherheitsmarkierungen und Oberflächenbeschichtungen.
- Puls- und Overdrive-Betrieb zum Einfrieren von Bewegungen mit ultrakurzen Belichtungszeiten auf schnellen Linien.
- Kompatibel mit Bandpassfilterung an der Kamera zur Umgebungslichtunterdrückung.
Spotbeleuchtungen liefern eine konzentrierte LED-Beleuchtung hoher Intensität, fokussiert auf eine kleine, klar umrissene Fläche. Durch die Kombination einer LED-Quelle mit hohem Lichtstrom und Kollimations- oder Fokussieroptiken erreichen Spotbeleuchtungen am Prüfobjekt Photonendichten, die um eine Größenordnung höher liegen als das, was diffuse oder ausgedehnte Quellen erzeugen können. Damit sind sie die Geometrie der Wahl für Anwendungen, die ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis auf einer kleinen Region von Interesse verlangen, darunter die Codelesung auf kontrastarmen Substraten, die Fluoreszenzanregung und die fokussierte Inspektion durch enge optische Zugänge.
Funktionsprinzip von Spotbeleuchtungen
Eine Spotbeleuchtung besteht aus einer einzelnen LED mit hohem Lichtstrom oder einer kleinen Gruppe solcher LEDs in Verbindung mit einer Präzisionsoptik, die den abgestrahlten Strahl kollimiert, fokussiert oder formt. Die Optik bestimmt die Divergenz des Ausgangsstrahls, die von stark kollimiert (weniger als 5 Grad) für Anwendungen mit gleichmäßiger Ausleuchtung eines kleinen Felds bis zu mäßig divergent (15 bis 30 Grad) für eine lokale Allzweckbeleuchtung reichen kann.
Das Strahlprofil am Prüfobjekt hängt von der Optik ab. Eine kollimierte Spotbeleuchtung erzeugt einen weitgehend gleichmäßigen Strahl, dessen Durchmesser mit dem Arbeitsabstand leicht zunimmt, während eine fokussierende Spotbeleuchtung in einem bestimmten Arbeitsabstand auf ein Minimum konvergiert und darüber hinaus divergiert. Die Wahl zwischen beiden hängt davon ab, ob die Anwendung Unabhängigkeit vom Arbeitsabstand oder maximale Intensität in einem einzigen, klar definierten Brennpunkt verlangt.
Kollimierte, fokussierte und musterprojizierende Spotbeleuchtungen
Kollimierte Spotbeleuchtungen werden für Anwendungen eingesetzt, die eine gleichmäßige Intensität über ein kleines Inspektionsfeld bei wechselnden Arbeitsabständen verlangen. Fokussierte Spotbeleuchtungen mit definierter Brennebene werden für eine laserähnliche Lichtkonzentration auf einen einzelnen Objektpunkt bevorzugt. Musterprojizierende Spotbeleuchtungen projizieren eine strukturierte Figur (Kreuz, Punkt, Linie oder Gitter) und werden für Triangulation, Ausrichtung und musterbasierte Inspektion verwendet.
Typische industrielle Anwendungen
Spotbeleuchtungen werden häufig eingesetzt für die Lesung von Direktmarkierungscodes auf Metallbauteilen, bei denen der geringe Kontrast lasergravierter oder genadelter Markierungen eine intensive, kontrollierte Beleuchtung erfordert; für die Fluoreszenzinspektion von Klebstoffen, Beschichtungen und Sicherheitsmarkierungen, bei der UV-Spotbeleuchtungen die Emission anregen und eine Kamera für den sichtbaren Bereich die Antwort erfasst; für die Inspektion durch enge optische Zugänge in beengten Räumen oder Kavitäten; für die Durchlichtinspektion kleiner Merkmale bei sehr großen Arbeitsabständen; für die gezielte Ausleuchtung einzelner Regionen von Interesse in Mehrkamerasystemen; und für jede Anwendung, bei der das Inspektionsfeld klein, der Bedarf an Photonendichte jedoch hoch ist.
Auswahlkriterien und Auslegungsaspekte
Der erste zu definierende Parameter ist die Strahldivergenz zusammen mit dem Arbeitsabstand. Eine kollimierte Spotbeleuchtung bei großem Arbeitsabstand erhält die Intensität, leuchtet aber eine größere Fläche aus; eine fokussierte Spotbeleuchtung im richtigen Arbeitsabstand liefert die höchstmögliche Photonendichte, reagiert jedoch empfindlich auf Fokusabweichungen. Die mechanische Stabilität der Inspektionsstation muss gegenüber der Fokustoleranz der gewählten Optik bewertet werden.
Der spektrale Gehalt der Spotbeleuchtung wird nach denselben Grundsätzen gewählt wie bei jeder gerichteten Beleuchtung. Weiße LEDs sind Standard für die Allzweck-Bildaufnahme. Monochromatische LEDs werden bevorzugt, wenn sie mit Schmalbandfiltern an der Kamera kombiniert werden oder wenn das Prüfobjekt eine bestimmte Wellenlänge für Absorption oder Fluoreszenz erfordert. UV-Spotbeleuchtungen sind unverzichtbar für die Fluoreszenzinspektion von Klebstoffen, Sicherheitsmarkierungen und Oberflächenbeschichtungen, die auf ultraviolette Anregung reagieren.
Der Pulsbetrieb ist bei Spotbeleuchtungen unkompliziert, da die geringe LED-Anzahl sehr kurze Pulse mit hohem Strom ohne thermische Belastung erlaubt. Spotbeleuchtungen im Blitzbetrieb liefern routinemäßig Spitzenintensitäten, die ein Mehrfaches ihres Dauerbetriebswerts betragen, und ermöglichen so das Einfrieren von Bewegungen auf schnellen Förderbändern.
Integration mit optischen Filtern
Spotbeleuchtungen werden häufig mit Bandpassfiltern am Kameraobjektiv kombiniert, um Umgebungslicht zu unterdrücken. Die Kombination aus einer monochromatischen Spotbeleuchtung und einem abgestimmten Bandpassfilter kann selbst dann brauchbare Bilder liefern, wenn die Inspektionsstation starkem, unkontrolliertem Umgebungslicht von Deckenleuchtstofflampen, Sonnenlicht oder benachbarten Maschinen ausgesetzt ist.
Integration und Grenzen
Die wesentliche Einschränkung von Spotbeleuchtungen ist die kleine beleuchtete Fläche. Bei Inspektionsfeldern von mehr als wenigen Zentimetern werden Spotbeleuchtungen im Vergleich zu Balken-, Ring- oder Flächenbeleuchtungen ineffizient, die den Photonenfluss über eine größere Fläche verteilen. Der Einsatz mehrerer Spotbeleuchtungen zur Abdeckung eines größeren Felds ist möglich, aber selten wirtschaftlich.
Spotbeleuchtungen erzeugen zudem eine hohe lokale Wärme an der LED-Sperrschicht, was ein wirksames Wärmemanagement erfordert, um Lichtstromstabilität und LED-Lebensdauer zu erhalten. Hochwertige Spotbeleuchtungen verfügen über Kühlkörper oder aktive Kühlung, um die Sperrschichttemperatur der LED auch bei maximaler Dauerleistung in sicheren Grenzen zu halten.
LED-Spotbeleuchtungen von RODER Vision
RODER Vision fertigt eine eigene Linie von LED-Spotbeleuchtungen für die industrielle Bildverarbeitung, ausgelegt für die konzentrierte Ausleuchtung kleiner Zielflächen mit hoher Intensität. Das Portfolio adressiert Anwendungen, die eine maximale Photonendichte auf einer örtlich begrenzten Inspektionsregion verlangen, darunter die Lesung von Direktmarkierungscodes, die Fluoreszenzanregung und die fokussierte Inspektion durch enge optische Zugänge.
Entdecken Sie das Spotbeleuchtungs-Portfolio auf der Familienseite LED-Spotbeleuchtungen. Für Anwendungen, die kundenspezifische optische Konfigurationen, eine dedizierte Strahlformung oder einen besonderen spektralen Gehalt erfordern (etwa UV für die Fluoreszenzinspektion), bietet RODER Vision außerdem Kundenspezifische LED-Beleuchtungen nach spezifischen OEM-Anforderungen.
Für Installationen mit Puls- oder Overdrive-Betrieb, schmalbandiger Umgebungslichtunterdrückung oder präziser Strahlausrichtung umfasst der RODER-Katalog außerdem spezielle LED-Treiber und elektronische Controller, optische Filter sowie Industriekabel und Befestigungssysteme.