Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung

 

Auf dieser Seite finden Sie einen umfassenden Leitfaden und eine Übersicht über wichtige Produktgruppen im Bereich Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung.

 

Erfahren Sie, welche Beleuchtungstechnik für Ihre Anwendung geeignet ist, worauf Sie bei der Auswahl und Integration achten sollten und wie sich verschiedene Beleuchtungsarten (z. B. LED oder Diodenlaser) systematisch vergleichen lassen. Der Inhalt hilft Ihnen, technische Anforderungen besser zu verstehen und schneller die richtige Lösung zu finden, unabhängig davon, ob Sie gerade erst anfangen oder bereits konkrete Kriterien im Kopf haben.

Unsere Produktgruppen in der Kategorie Beleuchtung

Warum die richtige Beleuchtung für eine effiziente industrielle Bildverarbeitung unerlässlich ist

 

In der industriellen Bildverarbeitung wird die Bildqualität nicht allein durch den Sensor oder die Optik bestimmt – sie beginnt mit dem Licht. Speziell für die industrielle Bildverarbeitung entwickelte Beleuchtungen erzeugen die erforderlichen Kontraste, machen relevante Merkmale sichtbar und ermöglichen so eine zuverlässige, automatisierte Inspektion und Messung. Uneinheitliche, unzureichende oder falsch ausgerichtete Beleuchtungen führen hingegen zu Schatten, Blendeffekten, erhöhtem Rauschen oder falschen Messergebnissen.

 

Eine präzise abgestimmte Lichtquelle ist insbesondere bei dynamischen Anwendungen wie Zeilenkameras oder Hochgeschwindigkeitskameras mit Flächenabtastung unerlässlich. Der Kameratyp, die Belichtungsstrategie, die Wellenlänge, das Timing (Blitzdauer, Tastverhältnis) und die Beleuchtungsgeometrie müssen für das Anwendungsszenario geeignet sein, um Bildartefakte und Prozessinstabilitäten zu vermeiden. Faktoren wie Umgebungslicht, mechanische Einschränkungen und die Synchronisation mit Triggerereignissen sind ebenfalls entscheidend für die Gesamtleistung.

 

Kurz gesagt: Ohne optimierte Beleuchtung kann kein Bildverarbeitungssystem sein Potenzial voll ausschöpfen. Nur mit der richtigen Beleuchtungslösung lässt sich die Hardware in ein robustes, reproduzierbares Inspektions- oder Messsystem verwandeln.

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Sie sind sich nicht sicher, welche Lichtquelle für Ihre Anwendung die richtige ist? Wir helfen Ihnen bei der Auswahl und Integration – schnell, herstellerunabhängig und mit einem praktischen, anwendungsorientierten Ansatz.

Mehr als nur Beleuchtung – Ihr Projekt, unser Service

Von der Lichtwahl bis zur Systemintegration: Wir begleiten Sie durch alle Projektphasen und sorgen für eine maßgeschneiderte, leistungsstarke Bildverarbeitungslösung.

Leitfaden zur Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung

In der industriellen Bildverarbeitung bestimmt die richtige Beleuchtung den Kontrast, die Stabilität und letztlich die Qualität Ihrer Bilddaten. Angesichts der Vielzahl an Technologien, Designs und Spektren stellt sich schnell die Frage: Welche Beleuchtung ist die richtige für mein Projekt? Dieser Leitfaden hilft Ihnen, eine systematische Entscheidung zu treffen – auch ohne fundierte Vorkenntnisse.

1. LED oder Laser? Die grundlegende Entscheidung

Die überwiegende Mehrheit der Anwendungen nutzt heute LED – sie ist langlebig, effizient, kompakt und in vielen Varianten erhältlich (Ringleuchten, Leisten, Panels usw.). Sie eignet sich für Reflektionslicht-, Durchlicht- und Dome-Konzepte und unterstützt schnelles, wiederholbares Stroboskopieren.

 

Laserbeleuchtung kommt zum Einsatz, wenn strukturiertes Licht (z. B. Linien/Punkte/Gitter für 3D-Triangulation oder Profilerfassung) erforderlich ist oder wenn eine sehr hohe Lichtintensität auf kleiner Fläche oder bei großen Arbeitsabständen benötigt wird. Diodenlaser werden auch zunehmend in der NIR-Inspektion eingesetzt (z. B. Sortierung/Inspektion in der Lebensmittelindustrie).

 

Typische Entscheidungskriterien:

 

  • Strukturiertes Licht oder 3D-Messung? → Laser
  • Flächenbeleuchtung oder gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung? → LED
  • UV- oder IR-Bereich? → Beide Technologien sind möglich (Auswahl nach Intensität, Homogenität und Sicherheitsanforderungen)

2. Welche Geometrie ist für die Anwendung geeignet?

Die Anordnung und Form der Beleuchtung haben einen starken Einfluss auf den Bildkontrast:

 

  • Ringlicht (LED): Gleichmäßiges Auflicht im Hellfeld. Ideal für flache Objekte mit mittleren Kontrastanforderungen.
  • Balkenlicht/Linienlicht: Vielseitig einsetzbar; kann in streifendem/flachem Winkel verwendet werden, um Textur und Relief hervorzuheben. Verwenden Sie für Zeilenabtastungen/Bahn-/Spurinspektionen fokussierte Linienlichter.
  • Koaxialbeleuchtung: Schattenfreie Hellfeldbeleuchtung mit einem Strahlteiler. Perfekt für reflektierende, flache Oberflächen; minimiert Schatten und Blendung.
  • Kuppelbeleuchtung: Diffuse, gleichmäßige Ausleuchtung. Sehr gut geeignet für glänzende oder gekrümmte Teile; unterdrückt Blendung und gerichtete Schatten.
  • Durchlicht/Hintergrundlicht: Hebt Konturen und Silhouetten hervor. Für Messungen oder Anwesenheitsprüfungen.
  • Dunkelfeld (flacher Winkel): Hebt Kanten, Grate, Kratzer und Reliefs auf ansonsten kontrastarmen Oberflächen hervor.

Praktischer Tipp: 

Wählen Sie die Geometrie entsprechend dem gewünschten Merkmal

  • Kanten/Konturen → Hintergrundbeleuchtung (telezentrisch für die Messtechnik)
  • Oberflächenbeschaffenheit/Fehler → flacher Winkel oder diffus
  • flache Spiegelung → koaxial.

3. Welche Wellenlänge ist am besten geeignet?

  • Weißlicht (Breitband): Universell einsetzbar; bevorzugt bei Farbkameras für neutrale Farbwiedergabe. Monochrome Farben (rot, blau, grün): Ideal für Monochromkameras. Die Auswahl einer bestimmten Wellenlänge maximiert den Kontrast durch Materialabsorption/Reflexion.
  • UV (365–405 nm): Regt Fluoreszenz an und kann Oberflächenfehler oder Mikrorisse sichtbar machen.
  • NIR (740–1000 nm): Nützlich für halbtransparente Materialien, reduziert sichtbare Blendung, verbessert den Kontrast bei Lebensmitteln/organischen Stoffen.
  • SWIR (1000–1700 nm): Ermöglicht Kontrast basierend auf Feuchtigkeits-/Wasserabsorption, Inspektion durch einige Kunststoffe und Siliziuminspektion (>1,1 µm).

Grundregel: Bei Monochromkameras erzielt eine schmale Wellenlänge (plus passender Filter) oft den maximalen Kontrast. Bei Farbkameras hat Weißlicht in der Regel Vorrang für neutrale, originalgetreue Farben.

4. Dauerlicht oder Blitz?

  • Dauerlicht: Einfache Einrichtung. Für stationäre oder sich langsam bewegende Objekte, Zeilenscan mit konstanter Geschwindigkeit.
  • Blitz (Stroboskop): Kurze, hochintensive Impulse, um Bewegungen einzufrieren und das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Ideal für schnelle Bewegungen oder wenn höhere Blendenzahlen erforderlich sind.

Hinweis: Blitzbeleuchtung erfordert in der Regel einen separaten Controller oder eine integrierte Steuerung. Stellen Sie die Synchronisation mit dem Kameraauslöser/Encoder sicher.

5. Wie hell muss es sein?

  • Ist die Lichtintensität für die gewünschte Belichtungszeit und Blendenzahl ausreichend?
  • Ist die Szene gleichmäßig ausgeleuchtet (keine Hotspots, keine Schatten)?
  • Gibt es Umgebungslicht, das unterdrückt oder überstrahlt werden muss?

Faustregel: Planen Sie einen Spielraum ein. Es ist besser, mehr Licht zu haben und es dann zu dimmen, als die Kamera mit hoher Verstärkung zu betreiben (was das Rauschen erhöht) oder mit zu wenig Beleuchtung zu kämpfen.

6. Wie sind die vorherrschenden Umgebungsbedingungen?

  • Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub: Verwenden Sie Beleuchtung in Industriequalität mit der erforderlichen IP-Schutzart und dem angegebenen Temperaturbereich.
  • Vibrationen/Stöße: Eine starre Befestigung, Zugentlastung und robuste Steckverbinder (z. B. M12) verbessern die Zuverlässigkeit.
  • Einbauraum: Einige Geometrien (z. B. Kuppeln, telezentrische Hintergrundbeleuchtung) benötigen Freiraum; berücksichtigen Sie den Arbeitsabstand, die Kabelführung und die freie Öffnung.
  • Fremdlicht/Tageslicht: Muss möglicherweise durch Gehäuse, Bandpassfilter, Polarisation und synchronisiertes Stroboskopieren abgeschirmt oder unterdrückt werden.
  • EMV/EMI und Verkabelung: Achten Sie auf eine ordnungsgemäße Erdung und Platzierung des Controllers; Stroboskopströme können Störgeräusche verursachen.
  • Sicherheit: Beachten Sie die Augensicherheit (Laser/UV) und die Oberflächentemperaturgrenzen.

Empfehlung: Klären Sie frühzeitig die Bedingungen am Installationsort. Dies hat Einfluss auf die Gestaltung und Steuerung der Beleuchtung.

7. Harmoniert das Licht mit der Kamera und der Optik?

  • Stimmt die Wellenlänge mit der Sensorempfindlichkeit (QE) überein?
  • Sind Filter, Polarisation und Lichtwellenlänge kompatibel?
  • Ist die Beleuchtung mechanisch und optisch auf die Kamera/Optik abgestimmt?

Tipp: Koordinieren Sie Kamera, Optik und Beleuchtung als ein System. Das beste Ergebnis erzielen Sie mit der richtigen Kombination.

Benötigen Sie Hilfe bei der Konzeption? Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter!

Unsere Experten helfen Ihnen bei der Auswahl der optimalen Beleuchtung – abgestimmt auf Ihre Kamera, Ihr Objektiv und Ihre Anwendung.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn ich nur das Umgebungslicht nutze?

 

Unkontrolliertes Umgebungslicht (Tageslicht oder Hallenbeleuchtung) ist in seiner Stärke und seinem Spektrum instabil und kann zu Flimmern führen. Es verursacht wechselnde Helligkeit, Schatten, Blendung und Reflexionen. Dies führt zu fehlerhaften oder nicht reproduzierbaren Bilddaten. Eine definierte, homogene und anwendungsspezifische Beleuchtung ist für eine zuverlässige Auswertung unerlässlich.

Welche Beleuchtung eignet sich für glänzende oder reflektierende Oberflächen?

 

Koaxiale/axiale Beleuchtung ist ideal für flache, spiegelnde Oberflächen; sie liefert eine gleichmäßige Hellfeldbeleuchtung und kontrollierte Reflexionen entlang der optischen Achse. Kuppelbeleuchtung (diffuse Beleuchtung) eignet sich am besten für gekrümmte oder hochglänzende Teile; sie unterdrückt Hotspots. Polarisatoren (Kreuzpolarisation) können Blendeffekte weiter reduzieren.

Welche Lichtquelle eignet sich für Hochgeschwindigkeitsinspektionen?

 

Für schnelle Prozesse wird in der Regel eine hochintensive Blitzbeleuchtung (Stroboskop) mit kurzen Impulsbreiten verwendet. Dies ermöglicht kurze Belichtungszeiten und reduziert Bewegungsunschärfen. Eine präzise Synchronisation mit der Kamera ist hier wichtig; beachten Sie die Grenzwerte des Controllers für Impulsstrom, Tastverhältnis und Wiederholungsrate.

Was muss ich bei der Integration der Beleuchtung in ein bestehendes System beachten?

 

Folgende Punkte sind wesentlich: Platzbedarf, Montagewinkel, Stromversorgung, Controller-Kompatibilität (Dauerlicht- oder Stroboskop-Eingänge) und optische Abstimmung mit Kamera und Objektiv (freie Apertur, Arbeitsabstand, Geometrie). Die Wellenlänge der Beleuchtung sollte zum Sensorspektrum passen, und die mechanische Stabilität sowie gegebenenfalls die Schutzart (IP) müssen berücksichtigt werden.

Kann ich die Beleuchtung nachrüsten, wenn das Bild zu wenig Kontrast hat?

 

Ja – der Kontrast lässt sich oft durch gezielte Änderungen verbessern. Oft reichen schon kleine Änderungen (z. B. Auswahl der Wellenlänge, Geometrie/Winkel, Verwendung von Polarisation und an die Lichtquelle angepasste Bandpassfilterung) aus, um relevante Merkmale sichtbar zu machen. STEMMER IMAGING bietet Unterstützung bei der Auswahl kompatibler Nachrüstlösungen – auch für bestehende Systeme.

Wie gehe ich bei stark schwankendem Umgebungslicht (z. B. Tageslicht) vor?

 

In Umgebungen mit wechselnden Lichtverhältnissen – wie z. B. in offenen Räumen oder in der Nähe von Fenstern – sollte das Umgebungslicht durch eine hochintensive und schmalbandige Beleuchtung überstrahlt werden. Geschlossene Kuppel- oder Koaxialaufbauten helfen dabei, Streulicht zu blockieren. Vermeiden Sie die automatische Belichtungsanpassung der Kamera, da diese auf solche Schwankungen unvorhersehbar reagieren kann; verwenden Sie stattdessen eine feste Belichtung/Verstärkung.

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