Kompakte koaxiale Diffusion für enge Bauräume
- Ein interner 45-Grad-Strahlteiler leitet das seitliche LED-Licht nach unten durch die Unterseite um.
- Liefert eine einer vollständigen Dombeleuchtung gleichwertige Diffusion in einem flachen, schlanken Aluminiumgehäuse.
- Die Kamera blickt durch ein transparentes oberes Fenster nach unten entlang derselben koaxialen Achse wie die Beleuchtung.
- Ideal für enge Inspektionszellen, in denen kein vertikaler Freiraum für eine vollständige Dombeleuchtung vorhanden ist.
- Der Strahlteiler verursacht eine Einbuße des Photonenflusses von ca. 4× — ausgeglichen durch eine höhere LED-Dichte oder Stroboskop-/Pulsbetrieb.
- Für hochglanzpolierte beschichtete Metalle und Hochglanzlaminate mit Kreuzpolarisation kombinieren.
Flachdom-Beleuchtungen sind eine kompakte Alternative zur halbkugelförmigen Dombeleuchtung und liefern eine gleichwertige diffuse koaxiale Beleuchtung aus einer flachen Vorrichtung, die für enge Inspektionszellen geeignet ist. Durch die Kombination eines teilreflektierenden Strahlteilers mit seitlich emittierenden LED-Arrays in einem schlanken Aluminiumgehäuse reproduziert die Flachdom-Beleuchtung den Effekt eines bewölkten Tages einer vollständigen Dombeleuchtung auf flachen oder mäßig gekrümmten Oberflächen, ohne den vertikalen Freiraum zu benötigen, den eine halbkugelförmige Dombeleuchtung erfordert.
Funktionsprinzip von Flachdom-Beleuchtungen
Eine Flachdom-Beleuchtung ist um einen teilreflektierenden 45-Grad-Glas- oder Polymer-Strahlteiler herum aufgebaut, der in einem schlanken rechteckigen Gehäuse untergebracht ist. LEDs sind an einer oder mehreren Innenwänden des Gehäuses montiert und richten ihre Emission auf den Diffusor, der einen Teil des Lichts nach unten auf das inspizierte Zielobjekt reflektiert und den verbleibenden Teil unschädlich auf die inaktive Seite überträgt. Die Kamera blickt von oben durch den Strahlteiler und betrachtet das Zielobjekt entlang derselben Achse wie die nach unten gerichtete diffuse Beleuchtung.
Der geometrische Effekt ähnelte dem einer halbkugelförmigen Dombeleuchtung: Das Licht trifft aus einem breiten Winkelbereich auf das Zielobjekt, und die scheinbare Helligkeit jedes Oberflächenpunkts hängt in erster Linie von seinem diffusen Reflexionsgrad ab, nicht von seiner Ausrichtung. Im Vergleich zu einer vollständigen Dombeleuchtung deckt die Flachdom-Beleuchtung einen geringfügig kleineren Raumwinkel ab, wodurch sie bei flachen oder leicht gekrümmten Zielobjekten am effektivsten ist. Bei stark gekrümmten oder dreidimensionalen spiegelnden Zielobjekten bleibt die vollständige Dombeleuchtung vorzuziehen.
Strahlteilerqualität und Bildverlust
Der Strahlteiler verursacht in beiden Richtungen einen Transmissionsverlust von ca. 50 Prozent: Die Hälfte der LED-Emission geht an die inaktive Seite verloren, und die Hälfte des Bildsignals geht auf dem Rückweg vom Zielobjekt zur Kamera verloren. Diese 4x-Flusseinbuße muss durch eine höhere LED-Dichte, längere Belichtungszeiten oder Stroboskop-/Pulsbetrieb ausgeglichen werden. Hochwertige Strahlteiler mit optimierten Teilungsverhältnissen können diese Einbuße verringern, indem sie das Reflexions-Transmissions-Verhältnis zugunsten des LED-Emissionspfads abstimmen, auf Kosten einer etwas höheren spiegelnden Kontamination des Bildes.
Typische industrielle Anwendungen
Flachdom-Beleuchtungen sind unerlässlich für die Inspektion flacher, reflektierender Oberflächen in engen Zellen, in denen eine vollständige Dombeleuchtung nicht installiert werden kann: Qualitätskontrolle von gestanzten Blechen, Photovoltaikzellen und Leiterplatten; OCR und Codelesung auf glänzenden Etiketten und geprägten Verpackungen; Inspektion von polierten Metallkomponenten wie Rasierklingen, chirurgischen Instrumenten und Münzen; Überprüfung von beschichteten und laminierten Produkten; Qualitätskontrolle von spiegelnd veredelten Kunststoffteilen; sowie Anwendungen, bei denen mehrere Inspektionsstationen eng beieinander platziert werden müssen und der vertikale Freiraum begrenzt ist. Die dedizierte Produktfamilie der LED-Flachdom-Beleuchtungen ist speziell für diese Geometrie entwickelt worden.
Auswahlkriterien und Designüberlegungen
Der aktive Bereich der Flachdom-Beleuchtung muss das gesamte Sichtfeld (FOV) des Kameraobjektivs mit ausreichendem Spielraum aufnehmen, um eine gleichmäßige Beleuchtung über das gesamte Inspektionsfeld zu gewährleisten. Der vertikale Abstand zwischen dem Strahlteiler und dem Zielobjekt bestimmt den scheinbaren Raumwinkel der Beleuchtung auf der Oberfläche: Kürzere Abstände erzeugen eine domähnlichere Diffusion, während größere Abstände den effektiven Raumwinkel reduzieren und die Konfiguration in Richtung einer standardmäßigen koaxialen Beleuchtung verschieben.
Combination with Polarisation
Flachdom-Beleuchtungen werden häufig mit Kreuzpolarisationsfiltern kombiniert, um verbleibende spiegelnde Reflexionen auf hochglanzpolierten Oberflächen weiter zu unterdrücken. Ein linearer Polarisator wird im Gehäuse zwischen den LEDs und dem Strahlteiler platziert, und ein gekreuzter Analysator wird auf dem Kameraobjektiv montiert. Diese Konfiguration liefert eine diffuse koaxiale Beleuchtung mit aktiver Blendungsunterdrückung, was auf beschichteten Metallen und Hochglanzlaminaten besonders effektiv ist.
Kombination mit Polarisation
Das flache Profil von Flachdom-Beleuchtungen macht sie besonders attraktiv für Multistations-Inspektionszellen, Kameras an Roboter-Endeffektoren und jede Anwendung mit strengen mechanischen Einschränkungen. Die Integration ist im Allgemeinen unkompliziert, wobei die Flachdom-Beleuchtung mit der Kamerahalterung verschraubt wird und die Kamera durch die dafür vorgesehene Öffnung blickt.
Die wichtigste optische Einschränkung ist die durch den Strahlteiler verursachte Einbuße des Photonenflusses, wodurch Flachdom-Beleuchtungen für die Hochgeschwindigkeitsinspektion von schwach reflektierenden Objekten weniger geeignet sind. Die zweite Einschränkung ist der reduzierte Raumwinkel der Beleuchtung im Vergleich zu einer vollständigen Dombeleuchtung, was verbleibende spiegelnde Reflexionen auf stark gekrümmten Objekten sichtbar machen kann. In diesen Fällen sollte entweder eine vollständige Dombeleuchtung oder eine kombinierte Dom- und Koaxialbeleuchtung in Betracht gezogen werden. Flachdom-Beleuchtungen zeichnen sich auf flachen und leicht gekrümmten Objekten aus, bei denen ihre Kompaktheit und einfache Integration den besten praktischen Kompromiss bieten.
RODER Vision LED-Flachdom-Beleuchter
RODER Vision fertigt eine dedizierte Linie kompakter koaxialer diffuser Beleuchter, die für die industrielle Inspektion von flachen reflektierenden Objekten in engen Bauräumen entwickelt wurden. Das Portfolio umfasst Standardgrößen für allgemeine Inspektionsaufgaben sowie anwendungsspezifische Konfigurationen für die OEM-Integration und Multistationszellen.
- Kompakte koaxiale diffuse Beleuchtung für flache reflektierende Objekte — LED-Flachdom-Beleuchtungen
- Vollständige halbkugelförmige Dombeleuchtung für stark gekrümmte Objekte, bei denen eine Flachdom-Beleuchtung nicht ausreicht — Kundenspezifische LED-Beleuchtungen.
- Diffuse Frontplatte als Alternative für nicht-koaxiale Geometrien — LED-Panelbeleuchtungen
Für Hochgeschwindigkeits-Inspektionslinien, die einen synchronisierten Stroboskopbetrieb erfordern, um die Einbuße des Photonenflusses durch den Strahlteiler auszugleichen, umfasst der RODER-Katalog dedizierte LED-Treiber und elektronische Controller sowie industrielle Kabel und Befestigungssysteme, die mit industriellen Bildverarbeitungscontrollern kompatibel sind.