Beleuchtung von Kunststoffdeckeln

Die Beleuchtung von Kunststoffdeckeln zur Prüfung einer Bedruckung der Oberfläche und/oder zum Screening stellt eine Herausforderung dar.

Abweichungen in der Oberflächenbeschaffenheit, Reflektivität, Farbe, Ausrichtung und unterschiedliche Größen und Mengen, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Förderrate befördert werden, beeinflussen die Auswahl der am besten geeigneten Beleuchtungsgeometrie. Im Idealfall lässt sich ein vereinzelter kleiner nicht-reflektiver Deckel unter einer standardmäßigen Beleuchtungsgeometrie auf Druck- oder sonstige Mängel prüfen - nämlich mithilfe einer Koaxial-Ringleuchte, die um die Linse angeordnet ist und aus einem mittleren Arbeitsabstand von üblicherweise unter 50 Zentimetern senkrecht zur Deckeloberfläche zeigt (Abb. 1a). Jedoch sind wenn überhaupt nur wenige Kunststoffdeckel spiegelfrei, und daher werden mit einer Koaxial-Beleuchtungsgeometrie üblicherweise für Prüfzwecke keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt (Abb. 1b).

Bild 1ab
Bild 1ab

Flache spiegelnde Oberflächen mit Topografie können auf diffuse Beleuchtungstechniken ausreichend gut reagieren, um die Prüfziele zu erreichen. Es gibt jedoch zwei wichtige Kriterien für eine korrekte Anwendung einer diffusen flachen, Dome- oder Zylinderbeleuchtung: 1) Die Leuchte muss nahe und direkt über dem Prüfstück angebracht sein und 2) die Kamera muss sich in der Nähe der Leuchte befinden, um eine Sicht ohne „Bullaugen-Effekt“ zu ermöglichen; dabei ist auch die Brennweite der Linse zu berücksichtigen (Abb. 2a). Diese Nähe kann den Umfang von Roboterarmbewegungen oder Bedieneroperationen einschränken. In diesem Beispiel eignet sich die diffuse Domebeleuchtung gut für die Differenzierung des Rands von den flachen mittleren Bereichen, sie erzeugt jedoch keine gleichmäßig reflektierende Oberfläche für die Bedruckungsprüfung (Abb. 2b).

Bild 2ab
Bild 2ab

Bisher ließ sich feststellen, dass keine Beleuchtungstechnik – partielles oder vollständiges Hellfeld − bei diesem häufig als Prüfstück anzutreffenden Kunststoffdeckel besonders effektiv ist, dies vor allem wegen der nicht gleichmäßigen Reflexion aus einem großen Winkel. Gibt es andere Optionen?

Von den verfügbaren Techniken könnten Dunkelfeldbeleuchtung und Off-Axis-Hellfeldbeleuchtung mit mittlerem Auftreffwinkel getestet werden. Erinnert man sich an die Geometrie mit kleinem Auftreffwinkel aus dem Lichtfunktionsdiagramm für Dunkelfeldbeleuchtung, wird deutlich, dass, obwohl der größte Teil des auftreffenden Lichts, der von der flachen, spiegelnden Oberfläche des Prüfstücks reflektiert wird, die Kamera nicht erreicht, die Oberfläche nicht zur Bedruckungsprüfung betrachtet werden kann, weil die Oberfläche dunkel ist. Daher bleibt nur die Wahl einer Hellfeldbeleuchtung mit mittlerem Auftreffwinkel, um die Spiegelreflexion auszuschalten und dennoch die Prüfung der Oberflächenbedruckung zu ermöglichen.

Bild 3abc
Bild 3abc

Betrachtet man das Bild, das mit zwei gegenüberliegenden linearen Hochstromleuchten, wie z. B. LL5806-WHI, aufgenommen wurde (Abb. 3a und 3b), wird deutlich, dass sich diese Beleuchtungsgeometrie gut für eine korrekte Ausleuchtung der Deckeloberfläche zur Bedruckungsprüfung eignet (Abb. 3c). Tatsächlich wurde die Dunkelfeldtechnik genutzt, um die Spiegelreflexionen mit größerem Auftreffwinkel von der Kamera weg zu leiten und dennoch die Erfassung der Reflexionen mit kleinerem Auftreffwinkel zu ermöglichen und damit die Oberfläche effektiv auszuleuchten. Diese Geometrie bietet den weiteren Vorteil, dass wegen der relativ großen Entfernung der Hochstromleuchten ein besserer Zugang zum Prüfstück möglich ist.

Bild 4ab
Bild 4ab

Ein letzter Vorteil dieser Off-Axis-Geometrie mit gegenüberliegender Leuchte ist die Flexibilität, die sie zur Prüfung einer größeren Anzahl von Deckeln oder von größeren Deckeln bietet, da längere standardmäßige lineare Leuchten, wie z. B. LL6212-WHI (Abb. 4a), eingesetzt werden können, wie sie auch in dem in Abb. 4b gezeigten Bild verwendet wurden. Für noch größere Sichtfelder können wir die erweiterbare Serie EL174 (Abb. 5) anbieten.

Bild 5
Bild 5

Die in diesen Leuchten verwendeten High-Current-LEDs eignen sich auch gut für das Strobing in Hochgeschwindigkeitsanwendungen unter Verwendung des Pulsar 710 für noch größere Intensität.

Direkter Link zu den LED Beleuchtungen von Advanced illumination