Telezentrische Beleuchtung bringt jeden Kratzer an den Tag

Anbieter zum Thema

Schages GmbH & Co.KG

Treston Deutschland GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Vision & Control GmbH

Sollen hingegen gezielt Kanten und Oberflächenstrukturen hervorgehoben werden, dann müssen gerichtete Beleuchtungen verwendet werden. Eine besonders gerichtete Form der Beleuchtung ist die telezentrische Beleuchtung (Bild 1). Idealerweise bietet sie nur paralleles Licht – also Licht mit einem Neigungswinkel von 0° – gegen die optische Achse an. Real liegt ein sehr kleines Winkelspektrum vor.

Die relevanten Bildinformationen entstehen dann durch den Schattenwurf des Objekts bzw. von einzelnen Objektstrukturen, was es ermöglicht den Kantenort besonders kontrastreich und damit genau zu erkennen. Anwendung findet dies, wenn Konturen von Körpern abgebildet werden sollen, um beispielsweise die Maßhaltigkeit von Teilen zu prüfen.

Gerichtete Strahlen werden erzeugtund harmonieren mit dem Objektiv

Der prinzipielle Aufbau einer telezentrischen Beleuchtung ist im linken Teil des optischen Gesamtsystems in Bild 2 zu sehen. Die Lichtquelle befindet sich im Brennpunkt F eines optischen Systems, wodurch deren Strahlen nach Unendlich abgebildet werden und ein paralleler Strahlengang entsteht. Ideal paralleles Licht kann jedoch nur mit einer Punktlichtquelle erzeugt werden. In der Realität besitzen die Lichtquellen immer eine gewisse räumliche Ausdehnung.

Typischerweise werden dafür LED mit einer Größe im Bereich von Zehntel Millimetern verwendet. Sowohl die Abmessungen der Lichtquelle als auch die Brennweite der Optik beeinflussen dabei die Parallelität der entstehenden Strahlen: Je größer die Brennweite, desto kleiner ist die Abweichung von der Parallelität aber umso größer ist die Baulänge der telezentrischen Beleuchtung.

Dies bedeutet, dass im Gegensatz zu einer diffusen Lichtquelle die telezentrische Beleuchtung eine gewisse Baulänge im Bereich von 100 bis 200 mm hat. Typische Divergenzwinkel liegen dabei im Bereich von 0,5° bis 1°. Der Durchmesser der Beleuchtungsoptik muss aufgrund der Parallelität des Strahlengangs mindestens so groß wie das Prüfobjekt sein.

Das Prinzip der telezentrischen Beleuchtung zeigt: Telezentrische Beleuchtungen können nur zusammen mit telezentrischen Objektiven verwendet werden. Denn nur dadurch können die Strahlenbündel für die äußeren Feldpunkte auch durch das Objektiv abgebildet werden.

Ist der Öffnungswinkel des telezentrischen Objektivs auf die Beleuchtungsapertur der Lichtquelle abgestimmt, ist er also nicht größer, gelangt nur Licht des Prüfobjekts zur Abbildung und damit zur messtechnischen Auswertung. Falschlicht kann dadurch vermieden werden. Lichtquelle und Objektiv müssen dabei gut aufeinander ausgerichtet sein. Dafür gibt es entsprechende Objektivhalter.

Beleuchtungen bietet ein homogenes Leuchtfeld

Telezentrische Beleuchtungen bieten ein homogenes Leuchtfeld. Im Brennpunkt der Beleuchtungsoptik entsteht eine Kaustik, also eine Stelle mit minimalem Lichtdurchmesser. Idealerweise sollte das Prüfobjekt dort positioniert werden.

In der Realität kann aber aufgrund der extrem geringen Divergenz der Strahlen das Objekt in freiem Abstand vor der Lichtquelle positioniert werden. Erfahrungsgemäß wirkt sich dies nicht negativ auf das Mess- oder Prüfergebnis aus.

(ID:42552596)