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Auflicht oder Durchlicht?
Warum die Beleuchtung entscheidet, was wir messen.

Basierend auf unsere letzten Blogs wurde in den Kommentaren zu Recht angemerkt, dass ein Teil noch fehlt. Weitere Auflichtszenarien.

Wir möchten an dieser Stelle aber keine klassische Übersicht möglicher Beleuchtungskonzepte liefern. Die gibt es zuhauf... Schulungen, Whitepaper, Tabellen. Alles verfügbar.

Stattdessen möchten wir noch einmal auf das Messen eingehen.
Und zwar auf den Vergleich Auflicht versus Durchlicht.
Denn genau hier wird es wirklich spannend.

Das Setup: Gleiche Hardware, gleiche Referenz

Für diesen Vergleich haben wir ein System mit einer 20MP Kamera und einer 50mm Optik aufgebaut und kalibriert. Mithilfe eines Kalibrierkörpers mit 150 nm Genauigkeit konnten wir nachweisen, dass das System eine Messfähigkeit von ±12,5 µm erreicht.

Mit diesem Setup haben wir anschließend ein Objekt vermessen, ein Shimblech, das wir bereits früher vermessen lassen haben. Diese Objekte eignen sich übrigens sehr gut für Messversuche, auch für Dickenmessungen. Nur so als kleiner Tipp am Rande :-)

Bild eines Kamera Setup mit unterschiedlichen Beleuchtungen

Das Auflicht: Koaxial und scheinbar ideal

Als Auflicht haben wir uns für eine koaxiale Beleuchtung entschieden. Das Licht wird dabei direkt von der Oberfläche zurück in die Kamera reflektiert.

Alles, was plan ist, erscheint hell. Alles, was nicht eben ist, reflektiert das Licht aus dem Strahlengang heraus und erscheint dunkel.

Um die Bilder wirklich vergleichbar zu machen, haben wir ein kleines „Sandwich“ aufgebaut.
Unten ein gerichtetes Durchlicht, darauf eine Glasplatte, auf der das Objekt liegt, darüber die koaxiale Auflichtbeleuchtung.

Das Durchlichtbild wurde durch die koaxiale Beleuchtung hindurch aufgenommen. Dann haben wir lediglich die Beleuchtung umgeschaltet.
Kamera, Optik, Objektlage. Alles identisch.

Ergebnis Kantenvermessung eines Shimblechs

Das Ergebnis: Die Kante entscheidet

Was man dann sehr schön sieht. Das Shimblech hat keine perfekte, scharfe Kante. Sie ist leicht gerundet.

Und genau das ist der entscheidende Punkt.

Im Auflicht wird diese Rundung früher dunkel als die Silhouette im Durchlicht endet. Das bedeutet: Im Auflicht erscheint das Objekt kürzer, als es geometrisch tatsächlich ist.

Und genau das spiegelt sich auch in den Messergebnissen wider.

Die Zahlen: Kein Interpretationsspielraum

Der reale Durchmesser des Objekts beträgt 15,475 mm.

Gemessen im Durchlicht: 15,4761 mm
Gemessen im Auflicht: 15,4271 mm

Das Objekt wird im Auflicht also um 49 µm zu klein gemessen.

Nicht wegen schlechter Software.
Nicht wegen schlechter Kalibrierung.
Sondern ausschließlich wegen der Beleuchtungsphysik.

Darstellung Abweichung der Messungen

Fazit

Auflicht ist kein schlechter Ansatz. Im Gegenteil. Für viele Aufgaben ist es die beste oder sogar einzige Lösung.

Aber beim Messen von Kanten muss man sich immer bewusst machen, was die Beleuchtung tatsächlich sichtbar macht. Und was nicht.

Durchlicht misst die geometrische Realität.
Auflicht misst die optische Realität der Oberfläche.

Beides ist valide. Aber es ist nicht dasselbe.