Industrielle koaxiale Lichtquellen: Anwendungsfelder und Funktionsprinzip

Industrielle koaxiale Lichtquellen werden hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen Oberflächenreflexionen von Objekten eliminiert, feine Strukturen hervorgehoben oder eine hochpräzise Detektion erreicht werden müssen, und eignen sich besonders zur Prüfung flacher und stark reflektierender Materialien.

Zu ihren Hauptanwendungsbereichen gehören:

Elektronikfertigung: Prüfung von Leiterbahnen auf PCB-Leiterplatten, Prüfung der Ebenheit von Chipstiften und Beurteilung der Lötstellenqualität von Bauteilen.

Halbleiterindustrie: Prüfung von Kratzern bzw. Defekten auf Waferoberflächen, Lesen von Markierungen und optische Inspektion von Halbleitern nach der Verpackung.

Prüfung von Präzisionsbauteilen: Erkennung von Kratzern, Verschmutzungen und dimensionsgenauen Messungen auf Oberflächen von Metall-/Glaslagern, Zahnrädern, Linsen usw.

LCD/OLED-Display-Industrie: Prüfung von Bildschirmpixeldefekten (helle Stelle/dunkle Stelle) sowie Reinheitsprüfung der Glassubstrate.

Prüfung von Automobilbauteilen: Erkennung von Oberflächenfehlern (wie Grate, Dellen) und Überprüfung der Montagegenauigkeit bei präzisen gestanzten und spritzgegossenen Autoteilen.

Prüfung medizinischer Verbrauchsmaterialien: Erkennung von optischen Fehlern und Überprüfung der Maßhaltigkeit durchsichtiger bzw. transluzenter Verbrauchsmaterialien wie Spritzen und Infusionsrohre.

Das zugrunde liegende Arbeitsprinzip industrieller koaxialer Lichtquellen besteht darin, mithilfe eines halbdurchlässigen und halbreflektierenden Spiegels (Strahlteiler) die Lichtquelle koaxial zur optischen Achse der Kamera auszurichten, wodurch Oberflächenreflexionen des zu messenden Objekts eliminiert und gleichzeitig die Details des Objekts gleichmäßig beleuchtet werden.

Der konkrete Arbeitsprozess lässt sich in 3 Schritte unterteilen:

Lichtemission: Das von LED-Kristallen oder anderen Lichtquellen emittierte Licht trifft zunächst senkrecht auf einen unter 45°-Winkel angebrachten halbdurchlässigen und halbreflektierenden Spiegel.

Umlenkung des optischen Pfades: Der halbdurchlässige und halbreflektierende Spiegel lenkt das vertikal einfallende Licht um 90° ab, sodass seine Richtung vollständig mit dem optischen Aufnahmepfad der Kamera übereinstimmt (also „koaxial“), und strahlt vertikal auf die Oberfläche des zu messenden Objekts.

Bildrückmeldung: Das von der Objektoberfläche reflektierte Licht (ohne Reflexionsstörungen, nur mit Informationen über Objektdetails) kehrt entlang des ursprünglichen optischen Pfades zurück, durchdringt den halbdurchlässigen und halbreflektierenden Spiegel und gelangt anschließend in das Kameraobjektiv, wo schließlich ein klares Detektionsbild mit geringer Reflexion entsteht.

Der entscheidende Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass sie die Streuung vermeidet, die entsteht, wenn Licht unter einem nicht-senkrechten Winkel auf stark reflektierende Objekte (wie Metall oder Glas) trifft. Dadurch kann die Kamera Details wie Kratzer, Fehler und Oberflächenstrukturen genauer erfassen.