Telezentrische Beleuchtung bringt jeden Kratzer an den Tag

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Anwendung bei der Vermessung glänzender Metallteile

Die folgenden Beispiele zeigen die Anwendung bei der Vermessung glänzender Metallteile. Bei diesen besteht generell das Problem der richtigen Konturbestimmung, weil bei diffusem Licht unerwünschte Reflexe mit zur Abbildung gelangen, die den Kontrast der Kante extrem schwächen können. Eine genaue Festlegung des Kantenortes wie beispielsweise anhand eines mittleren Grauwert-Levels ist dann schwierig beziehungsweise nicht möglich. Bild 3 zeigt die Aufnahmen eines Bolzens mit diffuser (links) und telezentrischer Beleuchtung (rechts).

Durch den schwachen Kontrast an der Kante bei diffuser Beleuchtung ist die richtige Lokalisierung des Kantenortes für die Durchmesserbestimmung nicht möglich. Erst die scharfe Abbildung der Kante mit der telezentrischen Beleuchtung ermöglicht die Vermessung des Objekts.

Ähnliche Effekte zeigen sich auch bei den folgenden Aufnahmen einer Schraube (Bild 4) und einer Feder (Bild 5). Durch die Reflexe an den Flanken der Schraube lässt sich der Kantenort mit diffusem Licht nicht sauber bestimmen. Nur mit telezentrischer Beleuchtung können die Schraubenkonturen sicher erkannt und die entsprechenden Parameter wie Gewindesteigung abgeleitet werden.

Die Anwendung bei der Vermessung und Inspektion transparenter Materialien zeigen die folgenden Bilder. In Bild 6 wurde im linken Bild ein Glasstab diffus beleuchtet und im rechten telezentrisch. Während der Kantenort bei diffusem Licht aufgrund des undefinierten Kantenverlaufs nicht genau ausgemacht werden kann, zeigen sich bei telezentrischer Beleuchtung klare Objektkonturen, wodurch das Objekt vermessen werden kann.

Durch die Parallelität der Strahlen bei telezentrischer Beleuchtung werden nur die senkrecht auf die Oberfläche treffenden Lichtstrahlen, die den mittleren hellen Streifen bilden, und das Randlicht außerhalb der Objektkonturen abgebildet. Der gleiche Effekt zeigt sich bei dem in Bild 7 dargestellten Glasfläschchen. Der leuchtende Streifen in der Mitte ist hier aufgrund der Lichtausbreitung in der Flasche etwas breiter als beim massiven Glasstab. Bild 8 zeigt eine Glasplatte, die links im diffusen Durchlicht und rechts im telezentrischen aufgenommen wurde. Links ist nur ein Kratzer zu erkennen, während sich rechts deutlich Kratzer, Schmutz, Ausplatzer und Schlieren zeigen.

Zusammenfassend kann man feststellen, dass telezentrische Beleuchtungen zur Formvermessung glänzender und transparenter Teile und auch von Flüssigkeitsströmen zum Einsatz kommen. Dabei entstehen im Bild kontrastreiche Kanten nach dem Schattenwurfprinzip, die dann besonders gut detektiert und somit genau vermessen werden können.

Weiterhin können damit Oberflächenstrukturen in transparenten Objekten im Durchlicht sowie Formabweichungen und Schichtdickendifferenzen an reflektierenden Objekten im Auflicht sichtbar gemacht werden. MM

* Dr.-Ing. Claudia Brückner ist Optikentwicklerin bei der Vision & Control GmbH in 98527 Suhl.

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