SCHOTT solutions Nr. 2/2010 > Industrielle Bildverarbeitung

Mit der „High Brightness LED Light Line” von SCHOTT, einer hochwertigen Beleuchtungslösung für die industrielle Bild­verarbeitung, werden am Standort Albuquerque, New Mexico, USA, Deckgläser für Solarmodule vor dem Zusammenbau auf mögliche Kanten­aussprünge, ­Risse, Fremdkörper oder andere Material­fehler geprüft. Foto: SCHOTT/K. Malone

Qualität im Rampenlicht


Für komplexe Machine-Vision-Anwendungen entwickelt SCHOTT hochspezialisierte Beleuchtungslösungen. Und zieht das Know-how dazu aus eigenen Produktionsanforderungen.


Thilo Horvatitsch

Beleuchtung ist die wichtigste und meist unterschätzte Komponente in einem Machine-Vision-System. Sie macht oft den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg der gesamten Anwendung aus“, betont Carl Van Dommelen. Der Business Manager treibt in Nordamerika das Geschäft von SCHOTT mit Beleuchtungslösungen für die industrielle Bildverarbeitung voran und gibt entsprechende Schulungen zum Thema Machine Vision. Bei dieser automatisierten Qualitätsprüfung in der Produktion wird per Kamera und Computersteuerung überwacht, ob etwa hauchdünne Leiterbahnen auf Silicium-Platten korrekt aufgebracht sind oder ob Oberflächen von Holzpaneelen den Anforderungen entsprechen.
Mit der „High Brightness LED Light Line” von SCHOTT, einer hochwertigen Beleuchtungslösung für die industrielle Bild­verarbeitung, werden am Standort Albuquerque, New Mexico, USA, Deckgläser für Solarmodule vor dem Zusammenbau auf mögliche Kanten­aussprünge, ­Risse, Fremdkörper oder andere Material­fehler geprüft. Foto: SCHOTT/K. Malone
Dabei entscheidet die Ausleuchtung der Produkte über die Qualität der Bildinformation und damit auch der Prüfung. Das ist alles andere als trivial: Je nach den optischen Eigenschaften des Prüfobjekts wie Geometrie, Oberflächenreflexion und Farbe sind unterschiedliche Beleuchtungskomponenten und -techniken gefragt. Auch Prozessgeschwindigkeit und Produktionsumgebung spielen eine Rolle. Hitze, Staub, Wasser oder Öl können die Funktion der Lichtquellen oder des gesamten Systems beeinträchtigen. „Um alle beteiligten Fak­toren erfolgreich berücksichtigen zu können, ist viel Anwendungserfahrung nötig“, erläutert Carl Van Dommelen. Über das zugehörige Wissen verfügen SCHOTT und sein japanischer Partner Moritex nicht nur als langjährige und führende Anbieter von Optiken und Beleuchtungslösungen. Das Know-how wächst auch darum, weil die eigene Produktionslandschaft entsprechende anspruchsvolle Lösungen braucht. So entschied die Konzerntochter SCHOTT Solar, hochwertige LED-Linienlichter aus dem eigenen Hause in ihrem Produktionsprozess einzusetzen. „Nicht zuletzt wegen der Technik- und Anwendungskompetenz in der eigenen Verwandtschaft”, sagt Michael Jacquorie, Chief Operating Officer am Produk­tionsstandort von SCHOTT Solar in Albuquerque, New Mexico/USA. Ein guter Grund: Bei der Produktion von Solarzellen müssen auch kleine Fertigungsfehler erkannt werden. Ein Solarmodul besteht aus mehreren Zellen. Ist nur eine davon schadhaft, kann das gesamte Modul nicht eingesetzt werden oder fällt aus. Bei dem Qualitätsanspruch in der Solarbranche mit Garantiezeiten von 20 bis 25 Jahren kann dies den Hersteller viel Geld und Renommee kosten.

In Albuquerque werden mit den Linienlichtern Deckgläser für Solarmodule vor dem Zusammenbau auf mögliche Kantenaussprünge, Risse, Fremdkörper oder andere Materialfehler geprüft. Die dort installierte „High Brightness LED Light Line” lässt sich kundenspezifisch anpassen und erlaubt Inspektionsbreiten von 300 Millimetern bis zu 3 Metern. Dies kam den Erfordernissen vor Ort – mit 1,8 Metern Inspektionsbreite – ebenso entgegen wie die sehr gleichmäßige Lichtverteilung und kompakte Bauform des Linienlichts, das sich platzsparend integrieren ließ. Das verwendete Standardmodul wird eingesetzt zur sogenannten Dunkelfeldbeleuchtung für diffuse Anwendungen. Das Licht trifft hier sehr flach von der Seite auf die Glasscheiben und erhellt die Kanten und Materialstrukturen stark. Dadurch werden vor dunklem Hintergrund zum Beispiel Kratzer gut sichtbar.
LED-Linienlichter im Einsatz für reflektive Anwendungen – hier bei der Oberflächenprüfung von Solarzellen am deutschen SCHOTT Standort Alzenau. Foto: SCHOTT
Das LED-Linienlicht lässt sich auch für reflektive Anwendungen wie etwa die Oberflächenprüfung von Solarzellen hervorragend einsetzen. Bei der sogenannten „Fingerprint”-Inspektion etwa läuft die dünne Licht­linie präzise über die Frontmetallisierung auf der Zellenoberfläche und liefert dabei den nötigen hohen Kontrast zur Inspektion der Metallstrukturen. Der Arbeitsabstand zwischen Inspektionsobjekt und Lichtquelle lässt sich auch im eingebauten Zustand zwischen 50 und 100 Millimetern individuell anpassen. Die hohe Beleuchtungsstärke von bis zu 400 Kilolux erlaubt beim „Line Scanning” hohe Durchlaufgeschwindigkeiten im Takt der Fertigungsstraße – ein bedeutsamer Vorteil in der auf Wachstum ausgerichteten Solarbranche. ­Eine entsprechende Anlage ist auch am deutschen Standort von SCHOTT Solar in Alzenau installiert.

Eine solche technische Lösung lässt sich auf unterschiedlichste Bedürfnisse zuschneiden – vom LED-Einsatz in verschiedenen Farben bis zum Gehäuse-Design, anpassbar auch auf raue Umgebungsbedingungen. Hierbei spielt auch die LED ihre Stärken als langlebige und gut mit CCD-Kameras kombinierbare Lichtquelle aus. Herausforderungen gibt es natürlich stets: Gegen den ständigen Feind der Leuchtdioden – die Hitze – entwickelte SCHOTT ein optimiertes Temperaturmanagement mit Luft- oder Wasserkühlung, das die Lebensdauer und Lichtausbeute der LEDs verbessert. „Wir arbeiten kontinuierlich an der Erhöhung von Effizienz, Leistung, Lichtstärke und -homogenität”, sagt Carl Van Dommelen. Die nächste Weiterentwicklung steht bereits vor der Tür: SCHOTT will bald neue LED-Typen mit verdoppelter Lichtleistung einführen.