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Warum optische Eigenschaften so kritisch sind
Die Art, wie ein Merkmal Licht reflektiert, streut, absorbiert oder transmittiert, bestimmt direkt, ob es im Bild als Kontrast erscheint, oder im Rauschen bzw. in Reflexen untergeht.
Gerade KI‑Modelle sind hier gnadenlos ehrlich: Was im Bild nicht sauber als Signal vorliegt, kann das Modell auch nicht stabil unterscheiden.
Risse und Kratzer: Dunkelfeld und Low Angle
Das Prinzip: Das Bauteil wird mit sehr flachem Einfallswinkel beleuchtet, der Großteil des Lichts wird von der glatten Fläche weg von der Kamera reflektiert, sodass diese nahezu dunkel erscheint.
Anomalien wie Kratzer, Beulen oder Partikel stören den Reflexionsverlauf, streuen Licht in Richtung Kamera und erscheinen dadurch hell vor dunklem Hintergrund.
Rückstände auf glänzenden Oberflächen: Diffus vs. Koax
Rückstände, Filme oder Beläge auf spiegelnden oder lackierten Oberflächen verhalten sich optisch anders als scharfkantige Risse.Hier geht es häufig darum, die spekulare Grundreflexion zu kontrollieren, um die Residuen als Helligkeits‑ oder Texturänderung sichtbar zu machen.
Zwei typische Ansätze:
Diffuse Beleuchtung (z. B. Dome‑/Kuppellicht, Tubelight)
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- Erzeugt eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung, reduziert harte Reflexe und Schatten.
- Eignet sich gut für leicht gekrümmte, glänzende Oberflächen (z. B. Karosserieteile, Kunststoffabdeckungen), bei denen lokal veränderte Reflexion durch Rückstände im ansonsten homogenen Bild sichtbar wird.
Koaxiale (On‑Axis‑)Beleuchtung
-
- Das Licht wird über einen Strahlteiler entlang der optischen Achse eingekoppelt und senkrecht zur Oberfläche eingestrahlt.
- Glatte, spiegelnde Flächen reflektieren das Licht direkt in die Kamera und erscheinen homogen hell; Störungen in der Oberfläche (Rückstände, Textur, mikroskopische Rauigkeit) verändern die Reflexion und erzeugen Kontrast.
- Besonders interessant bei planaren, stark spiegelnden Oberflächen wie Wafern, metallisierten Folien oder Glas.
Geprägte und topografische Merkmale
Für Gravuren, Scribe‑Marks, geprägte Codes oder erhabene Strukturen stellen sich zwei Fragen:
- Soll vorrangig die Kante/Topografie betont werden?
- Oder steht die Lesbarkeit des Codes (z. B. 2D‑Code, Laserbeschriftung) im Vordergrund?
Dunkelfeld‑Ringlichter eignen sich hervorragend, um Kanten von Gravuren oder geprägten Strukturen herauszuarbeiten. Durch den flachen Einfall werden die Kanten als helle Linien betont, während die Grundfläche dunkel bleibt – ideal für die Detektion von Scribe‑Marks auf Wafern oder geprägten Zahlen auf Metallteilen.
Wenn dagegen vor allem Kontrast zwischen Markierung und Hintergrund benötigt wird (z. B. bei gelaserten Codes), können:
- Brightfield‑Beleuchtungen
- oder koaxiale Systeme
sinnvoll sein, um die unterschiedliche Rauheit bzw. Änderung des Reflexionsverhaltens in Helligkeitskontrast zu übersetzen.
Transparente und transluzente Merkmale
Bei transparenten oder transluzenten Materialien (Glas, Folien, Kunststoff, pharmazeutische Verpackungen) spielt Transmission eine dominante Rolle.
Typische Beispiele:
- Einschlüsse, Blasen oder Kratzer in Glas oder Kunststoff
- Versatz oder Dickenschwankungen in Folien
- Flüssigkeitspegel, Partikel oder Luftblasen in transparenten Behältern
Hier kommen andere Beleuchtungsarten ins Spiel:
- Durchlicht / Backlight: Merkmale werden als Absorptions‑ oder Brechungsartefakte sichtbar, Konturen erscheinen scharf vor hohem Kontrast.
- Strukturierte Beleuchtung (z. B. Liniengitter): Verzerrung des Musters an Defekten oder Dickenschwankungen kann für Auswertung und 3D‑Rekonstruktion genutzt werden.
- Koaxiallicht bei transluzenten Materialien: Reduziert den Beitrag des Volumenstreulichts und betont die Oberfläche, wodurch feine Oberflächenstrukturen oder leichte Topografie besser erkennbar werden.
Gerade in Kombination mit KI lassen sich hier subtile Muster (z. B. „Haze“, Inhomogenitäten) erfassen, die klassisch schwer eindeutig zu thresholden sind – Voraussetzung bleibt aber ein stabil reproduzierbares Beleuchtungs‑Setup.
