Zylindrische 360-Grad-Beleuchtung für die Inspektion rotationssymmetrischer Teile
- Omnidirektionale 360-Grad-Beleuchtung, radial nach innen von den zylindrischen Innenwänden abgestrahlt.
- Beseitigt gerichtete Schatten auf gekrümmten, reflektierenden und rotationssymmetrischen Prüfobjekten.
- Vorherrschende Geometrie für Flaschen, Dosen, Fläschchen, Gewindeverbindungselemente und bearbeitete Wellen.
- Die Varianten zylindrisch und mit quadratischem Querschnitt (SCDI) adressieren rotationssymmetrische bzw. langgestreckte reflektierende Prüfobjekte.
- Kompatibel mit rotierenden Handhabungssystemen für die Erfassung der gesamten Oberfläche mit einer einzigen Kamera.
- Standardlösung für die Inspektion in Produktionslinien der Getränke-, Pharma- und Lebensmittelverpackung.
Tunnelbeleuchtungen sind spezialisierte LED-Beleuchtungen, die das geprüfte Objekt mit einer zylindrischen 360-Grad-Beleuchtung umgeben und gleichzeitig aus allen Richtungen gleichmäßiges, schattenfreies Licht liefern. Durch die nach innen gerichtete Lichtabgabe von den Innenwänden eines zylindrischen Tunnels oder eines Tunnels mit quadratischem Querschnitt beseitigt diese Geometrie die gerichteten Schatten, die die Inspektion rotationssymmetrischer oder dreidimensional gekrümmter Teile wie Flaschen, Dosen, Rohre, Gewindeverbindungselemente und bearbeiteter Wellen erschweren.
Funktionsprinzip von Tunnelbeleuchtungen
Eine Tunnelbeleuchtung besteht aus mehreren LED-Arrays, die auf der Innenfläche eines Hohlzylinders oder eines Prismas mit quadratischer Grundfläche montiert sind, wobei die Abstrahlung nach innen zur Achse der Struktur gerichtet ist. Das geprüfte Objekt wird in den Tunnel eingebracht, wo es gleichzeitig aus allen azimutalen Richtungen Licht erhält. Diese 360-Grad-Beleuchtung beseitigt die Abhängigkeit des Bildes von der Drehlage des Teils und erzeugt eine gleichmäßige Ausleuchtung auf jeder für die Kamera sichtbaren Oberfläche, unabhängig von Krümmung oder Neigung.
Die Innenwände des Tunnels sind typischerweise mit einem streuenden Material oder einer strukturierten Optik ausgekleidet, die die LED-Emission gleichmäßig über die Innenfläche verteilt. Das Ergebnis ist ein ausgedehnter Leuchtzylinder statt einzelner heller LEDs, der den Effekt eines bedeckten Himmels einer halbkugelförmigen Kuppel nachbildet, jedoch entlang der Achse eines zylindrischen oder axialsymmetrischen Prüfobjekts.
Varianten mit zylindrischem und quadratischem Querschnitt
Zylindrische Tunnelbeleuchtungen liefern die symmetrischste Ausleuchtung und werden für die Inspektion rotationssymmetrischer Objekte wie Flaschen, Dosen und Gewindeverbindungselemente bevorzugt. Tunnelbeleuchtungen mit quadratischem Querschnitt, oft als Tunnel mit kontinuierlicher diffuser Beleuchtung bezeichnet, bieten eine gleichwertige Streuung bei einfacherem mechanischem Aufbau und werden häufig für die Inspektion langgestreckter reflektierender Objekte wie Aluminiumprofile, Kunststoffbehälter und Metallverpackungen eingesetzt.
Typische industrielle Anwendungen
Tunnelbeleuchtungen sind unverzichtbar für die Inspektion von Glas- und Kunststoffflaschen auf Oberflächenfehler, Fremdkörper und Etiketten; für die Qualitätskontrolle von Metalldosen auf Beulen, Kratzer und die Dichtheit des Deckelfalzes; für die Prüfung von Gewindeverbindungselementen und bearbeiteten Wellen, bei denen das schraubenförmige Gewindeprofil von allen Seiten inspiziert werden muss; für die Inspektion pharmazeutischer Fläschchen und Spritzen auf Risse, Kratzer und Verunreinigungen; für die Qualitätskontrolle zylindrischer Lebensmittelverpackungen wie Dosen und Flaschen hinsichtlich Verschlussintegrität und Etikettenpasser; und für jede Anwendung, bei der das geprüfte Objekt rotationssymmetrisch ist oder Merkmale auf mehreren Seiten aufweist.
Auswahlkriterien und Auslegungsaspekte
Der Innendurchmesser des Tunnels muss den maximalen Durchmesser des geprüften Objekts um ein ausreichendes Maß übersteigen, damit es frei auf dem Förderband hindurchlaufen kann und die Gleichmäßigkeit über die gesamte Oberfläche erhalten bleibt. Die Länge des Tunnels bestimmt, welcher Teil des Objekts in jedem Moment beleuchtet wird, und wird üblicherweise so gewählt, dass sie den gesamten Inspektionszyklus des Teils beim Durchlaufen des Systems abdeckt.
Die optische Öffnung an einem oder beiden Enden des Tunnels ermöglicht der Kamera die Sicht auf das geprüfte Objekt – von oben durch einen vertikalen Tunnel, von der Seite durch einen horizontalen Tunnel oder durch eine eigene Öffnung in der Seitenwand. Die Gestaltung dieser Öffnungen muss die Symmetrie der Beleuchtung so weit wie möglich erhalten, um lokale Schatten zu vermeiden, die die Gleichmäßigkeit des Bildes beeinträchtigen würden.
Der spektrale Gehalt wird wie bei jeder diffusen Beleuchtung gewählt. Weiße Tunnelbeleuchtungen sind Standard für die Farbinspektion von Verpackungen. Monochromatische Versionen in Rot oder im nahen Infrarot werden für die kontrastreiche Oberflächeninspektion und für die Umgebungslichtunterdrückung bevorzugt.
Integration mit rotierenden und Mehrkamerasystemen
Tunnelbeleuchtungen werden häufig mit rotierenden Handhabungssystemen kombiniert, die das geprüfte Teil im Inneren des Tunnels drehen, sodass eine einzige Kamera mehrere Ansichten der gesamten Oberfläche aufnehmen kann. Alternativ können mehrere Kameras rund um den Tunnel angeordnet werden, um die gesamte Oberfläche in einem Durchlauf ohne Drehung des Teils zu erfassen, was die mechanische Handhabung vereinfacht und die Taktzeit verkürzt.
Integration und Grenzen
Die wesentliche mechanische Einschränkung von Tunnelbeleuchtungen ist die Notwendigkeit, das geprüfte Objekt ohne Berührung der Innenwände durch den Tunnel zu fördern. Förderbandauslegung, Vorrichtungen und Handhabungssysteme müssen auf die Tunnelabmessungen abgestimmt werden, um den zuverlässigen Durchlauf jedes Teils sicherzustellen. Bei größeren oder unregelmäßig geformten Objekten kann die Tunnelgröße zu einer erheblichen Integrationsbeschränkung werden.
Tunnelbeleuchtungen sind zudem hinsichtlich der Photonenausnutzung weniger effizient als gerichtete Beleuchtungen, da die diffuse Abstrahlung das Licht in alle Richtungen verteilt, statt es auf den optischen Pfad der Kamera zu konzentrieren. Dadurch eignen sie sich weniger für Anwendungen mit sehr kurzen Belichtungszeiten bei hoher Geschwindigkeit; in solchen Fällen sollten mehrere im Blitzbetrieb arbeitende Balkenbeleuchtungen oder fokussierte Flächenbeleuchtungen als Alternative geprüft werden.
RODER Vision Lösungen für Tunnel- und diffuse Beleuchtung
Zylindrische Tunnelbeleuchtungen und solche mit quadratischem Querschnitt für die Inspektion rotationssymmetrischer Teile werden in der Regel als anwendungsspezifische Vorrichtungen ausgelegt, dimensioniert auf die Objektgeometrie, den Inspektionszyklus und das Layout der Produktionslinie. RODER Vision entwickelt diese Lösungen über seinen Engineering-Service für kundenspezifische Beleuchtungen und vereint mechanische, optische und elektronische Spezifikationen in einer einzigen Vorrichtung in OEM-Qualität.
Entdecken Sie die Engineering-Optionen für Tunnelbeleuchtungen und weitere dedizierte Konfigurationen auf der Seite Kundenspezifische LED-Beleuchtungen. Für Anwendungen, bei denen eine diffuse halbkugelförmige (statt vollständig zylindrische) Konfiguration ausreicht, bietet die Familie LED-Flat-Dome-Beleuchtungen eine diffuse koaxiale Katalogbeleuchtung für reflektierende und gekrümmte Prüfobjekte in einer kompakten, flachen Bauform.
Für Installationen mit rotierender Handhabung, Mehrkamera-Synchronisation oder gepulstem Betrieb umfasst der RODER-Katalog außerdem spezielle LED-Treiber und elektronische Controller sowie Industriekabel und Befestigungssysteme, die für die Integration mit Bildverarbeitungscontrollern und Maschinen-SPS ausgelegt sind.