Panelformen und aktive Fläche

Quadratische, rechteckige und kreisförmige Panel-Geometrien für die industrielle Bildverarbeitung

• Quadratische Panels liefern eine isotrope Ausleuchtung, ideal für Universalprüfungen und die Standardisierung über mehrere Stationen.
• Rechteckige Panels (2:1 bis 10:1) optimieren die Photonenausnutzung bei länglichen Zielen und Zeilenkameras.
• Kreisförmige Panels bieten Rotationssymmetrie für die Prüfung runder Objekte, Befestigungselemente, Flaschen und Zahnräder.
• Standardgrößen von 50 × 50 bis 300 × 300 mm mit einem 5–15 mm breiten Gehäusekörper um den aktiven Emissionsbereich.
• Die aktive Fläche übersteigt das Objekt um 10–20 % pro Dimension, um die Randhomogenität unter ±5 % zu halten.
• Stark spiegelnde Objekte bilden den Umriss des Panels als hellen Reflex ab – in diesem Fall auf Dom- oder Koaxialgeometrien ausweichen.

LED-Beleuchtungen werden in quadratischer, rechteckiger und kreisförmiger Form hergestellt, wobei die aktiven Leuchtflächen von wenigen Quadratzentimetern bis zu mehreren Quadratdezimetern reichen. Die Wahl der Form richtet sich nach der Geometrie des zu prüfenden Objekts, dem Sichtfeld der Kamera, dem mechanischen Raum um die Prüfstation herum sowie der Art der Beleuchtungsgeometrie (Hintergrundbeleuchtung, Frontbeleuchtung, Dombeleuchtung). Jede Form weist spezifische Vorteile und Einschränkungen auf, die der Systementwickler bereits in den frühen Phasen der Spezifizierung des Visionssystems bewerten muss.

Quadratische Panels für symmetrische Anwendungen

Quadratische LED-Panels bieten eine isotrope Ausleuchtung über ein quadratisches Sichtfeld mit gleich großer aktiver Fläche sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung. Sie sind die naheliegende Wahl für die Inspektion quadratischer oder nahezu quadratischer Objekte, für allgemeine Anwendungen, bei denen das Sichtfeld nicht stark gestreckt ist, sowie für die Hintergrundbeleuchtung runder und unregelmäßig geformter Objekte, bei denen eine rotationssymmetrische Ausleuchtung bevorzugt wird. Die Produktfamilie der LED-Panel-Beleuchtungen im quadratischen Format deckt diese Geometrie in verschiedenen Größen und Beleuchtungsstärken ab.

Der Hauptvorteil quadratischer Panels liegt in ihrer Flexibilität: Ein einzelnes quadratisches Lichtpaneel kann für verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Ausrichtungsrichtungen eingesetzt werden, was die Bestandsverwaltung und die Standardisierung über mehrere Prüfstationen hinweg vereinfacht. Quadratische Panels sind zudem die gängigste Bauform bei handelsüblichen LED-Beleuchtungen und bieten die größte Auswahl an Größen, Spektren und Betriebsmodi.

Standardgrößen für Quadrate und aktive Flächen

Industrielle quadratische Panels sind in der Regel in Standardgrößen wie 50 × 50 mm, 100 × 100 mm, 150 × 150 mm, 200 × 200 mm und 300 × 300 mm erhältlich. Die aktive Leuchtfläche ist in der Regel kleiner als die mechanischen Gesamtabmessungen; um den aktiven Bereich herum befindet sich ein Rahmen von 5 bis 15 mm, in dem der Gehäusekörper mit den LED-Treibern und den mechanischen Befestigungselementen untergebracht ist. Das genaue Verhältnis zwischen aktiver Fläche und Außenabmessungen sollte bei der Integration berücksichtigt werden.

Rechteckige Panels für längliche Anwendungen

Rechteckige LED-Panels sind für die Prüfung länglicher Objekte optimiert, wie beispielsweise bedruckte Etiketten, stranggepresste Profile, Bahnmaterialien und längliche Stanzteile. Das Seitenverhältnis des Panels kann zwischen 2:1 und 10:1 oder höher liegen, wodurch es an die Geometrie des zu prüfenden Objekts angepasst wird und die Photonenausnutzungseffizienz der Kamera maximiert wird. Lineare und rechteckige Konfigurationen werden ebenfalls von der Produktfamilie der LED-Beleuchtungen angeboten.

Rechteckige Panels sind besonders kosteneffizient für Anwendungen, bei denen ein quadratisches Panel deutlich größer wäre als der zu prüfende Bereich, wodurch LED-Leistung für Bereiche verschwendet würde, die von der Kamera nicht erfasst werden. Durch die Anpassung des Seitenverhältnisses des Panels an den Kamerasensor oder an die Geometrie des Prüfobjekts minimiert der Systemintegrator die Kosten für das Panel sowie den Stromverbrauch.

Kreisförmige Panels für Rotationssymmetrie

Runde LED-Panels sorgen für eine rotationssymmetrische Ausleuchtung und eignen sich ideal für die Prüfung runder Prüfobjekte wie Flaschenböden, Befestigungselemente, Zahnräder und kreisförmig bearbeitete Bauteile. Runde Panels werden zudem häufig als Beleuchtungseinheit hinter zylindrischen Objekten eingesetzt, wobei die Rotationssymmetrie der Beleuchtung der Rotationssymmetrie des Prüfobjekts entspricht.

Aktive Fläche, Gleichmäßigkeit und Arbeitsabstand

Bei allen Panelformen bestimmt die aktive Emissionsfläche die maximale Größe des zu prüfenden Objekts. Als praktische Faustregel gilt, dass die aktive Fläche das zu prüfende Objekt in jeder Dimension um 10 bis 20 Prozent überragen sollte, um eine gleichmäßige Ausleuchtung an den Rändern zu gewährleisten. Die Gleichmäßigkeit wird in der Regel als prozentuale Abweichung über den aktiven Bereich angegeben, wobei Panels in Industriequalität in den mittleren 80 Prozent der Fläche eine Abweichung von weniger als plus/minus 5 Prozent erreichen.

Auswahlkriterien

Die Auswahl der Form richtet sich nach der Geometrie des zu prüfenden Objekts und dem Sichtfeld der Kamera. Quadratische Panels werden bevorzugt, wenn das Prüfobjekt annähernd quadratisch ist oder wenn die Standardisierung über mehrere Stationen hinweg Priorität hat. Rechteckige Panels werden für längliche Prüfobjekte und längliche Kameras (Zeilenkameras oder rechteckige Sensoren) bevorzugt. Kreisförmige Panels werden für runde Prüfobjekte und für Anwendungen mit Hintergrundbeleuchtung hinter zylindrischen Objekten bevorzugt.

Die aktive Fläche ist der zweite zu berücksichtigende Faktor; er ist so dimensioniert, dass er das Inspektionsfeld mit einem ausreichenden Rand abdeckt. Der dritte zu berücksichtigende Faktor ist der mechanische Einbauraum, der die maximalen Außenabmessungen der Platte sowie die Art der verwendbaren Befestigungselemente vorgibt.

Integration und Grenzen

LED-Panels in allen Formen lassen sich als eigenständige Beleuchtungskomponenten integrieren und werden über Schraubenlöcher, T-Nut-Halterungen oder Magnetfüße an der Konstruktion der Prüfstation befestigt. Die Verkabelung zum LED-Treiber erfolgt in der Regel über die Rückseite des Panels und kann hinsichtlich Länge und Steckertyp mithilfe des RODER-Katalogs für Kabel und Befestigungssysteme an die jeweiligen Installationsanforderungen angepasst werden.

Die wesentliche Einschränkung von Beleuchtungen besteht darin, dass der rechteckige Abstrahlbereich – selbst bei diffuser Ausleuchtung – auf stark spiegelnden Zielobjekten sichtbare Reflexionsmuster erzeugen kann, wobei die Fläche selbst im Bild als heller Bereich wiedergegeben wird. Für solche Objekte sind Kuppel- oder koaxiale Konfigurationen möglicherweise vorzuziehen. Panels bleiben jedoch die kostengünstigste und flexibelste Beleuchtungsgeometrie für matte und halbmatte Objekte in den meisten industriellen Bildverarbeitungsanwendungen.

LED-Flächenbeleuchtungen von RODER Vision nach Form

RODER Vision fertigt LED-Beleuchtungen in quadratischer, rechteckiger und runder Form, deren aktive Leuchtflächen auf die Geometrien industrieller Prüfbereiche abgestimmt sind.

• Quadratische und großformatige Panel-Geometrien (Serien DL5–DL9) – LED-Flächenbeleuchtungen
• Lineare und längliche rechteckige Ausführungen (Serien DL1–DL4) – LED-Balkenbeleuchtungen
• Kreisförmige Ringgeometrien für Anwendungen mit Rotationssymmetrie – LED-Ringbeleuchtungen
• Anwendungsspezifische Formen und asymmetrische aktive Flächen – Kundenspezifische LED-Beleuchtungen

Die Integration von Panels erfordert abgedichtete Kabeleinführungen und zuverlässige Befestigungselemente – der RODER-Katalog umfasst industrietaugliche Kabel und Befestigungssysteme, die auf das Schaltschrank-Sortiment abgestimmt sind.