Vielseitig einsetzbar
Industrielle Einsatzbereiche von UV-LED-Beleuchtungen
Fluoreszenzanwendungen haben zahlreiche Einsatzgebiete, denn die Verwendung fluoreszierender Stoffe in der Qualitäts- und Prüfkontrolle ist vielfältig. Damit die bei Tageslicht unsichtbaren Merkmale auf den Prüfobjekten sichtbar werden, ist der Einsatz von UV-Beleuchtungen notwendig. Deren Strahlung regt die fluoreszierenden Materialien zum Leuchten an. Das Leuchten ist für das menschliche Auge und Kameras deutlich sichtbar.
UV-Licht überstrahlt beim Kameradie Fluoreszenz des angeregten Stoffes (unten). aufnahme mit abgestimmter UV-Beleuchtung und speziellen Filterns (oben). (Bild: iiM AG measurement + engineering)
Fluoreszierende, kontrastarme Klebstoffe, Lacke und Versieglungen lassen sich durch ultraviolette Bestrahlung kontrastreich abbilden. Dadurch wird die Anwesenheits- und Vollständigkeitskontrolle für die Kamera vereinfacht. Produktkennzeichnungen, die Konsumenten als störend wahrnehmen, können ebenfalls mit transparenter, fluoreszierender Tinte aufgebracht werden. Unter UV-Strahlung kann die Kennzeichnung jedoch für eine Prüfung sichtbar gemacht werden. Insbesondere in der Pharmazieindustrie, wo das Thema Track&Trace immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist dieser Aspekt interessant. Darüber hinaus lassen sich mithilfe von Fluoreszenz feinste Risse, z.B. in Gussteilen, sichtbar machen. Auch bei Rückstands- und Restschmutzanalysen oder forensischen Untersuchungen ist der Einsatz einer UV-Beleuchtung keine Seltenheit.
Applikation zur Erfassung und Kontrolle von UV-lesbarer Sicherheitstinte auf Reisepässen. (Bild: Siemens AG)
Sicherheitsmerkmale
Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Überprüfung von Sicherheitsmerkmalen und Markierungen als Schutz vor Plagiaten und Fälschungen. Einen solchen Anwendungsfall konnte iiM gemeinsam mit Siemens und dem Passmaschinenhersteller BW Papersystems lösen. Die Herstellung von Pässen wird durch verstärkte Sicherheitsanforderungen immer anspruchsvoller. Insbesondere der Einsatz von fluoreszierenden Stoffen spielt dabei eine große Rolle. Um diese unsichtbaren Sicherheitsmerkmale im schnellen Produktionsdurchlauf zuverlässig erfassen und kontrollieren zu können, entwickelte die BW Papersystems mit den Lumimax LED-Beleuchtungen sowie den optischen Codelesern von Siemens ein ausgeklügeltes Prüfsystem. Die Herausforderung bei dem Projekt stellte die gegenseitige Beeinflussung gleich zweier fluoreszierender Sicherheitsmerkmale auf einem lateinamerikanischen Pass dar. In dieser Anwendung wird beim Zusammenheften von Passbögen eine Nummernfolge gelesen, welche mit unsichtbarer Sicherheitstinte aufgedruckt ist. Unter der Bestrahlung mit UV-Licht beginnt diese jedoch zu leuchten. Der Aufdruck befindet sich auf speziellem Papier, welches als weiteres latentes Sicherheitsmerkmal mit fluoreszierenden Fasern bei der Papierherstellung versehen wurde. Nach intensiven Tests wurden der Leseabstand, das Triggersignal und die Blitzdauer zeitlich so aufeinander abgestimmt, dass das Leuchten der Fasern im Papier das Lesen der Passnummern nicht beeinträchtigt. Trotz einer Transportgeschwindigkeit von 0,3m/s konnte mittels einer Blitzbeleuchtung ein kontrastreiches Bild ohne Bewegungsunschärfe erzeugt werden.
Klebeauftragsprüfung
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Prüfkontrolle eines Klebeauftrages für einen Luftmassenmesser. Dieser ist ein kleines Bauteil im Auto, welches sich jedoch bei Fehlfunktion durch Zündaussetzer, gestörte Gasnahme und verminderte Leistung bemerkbar machen kann. Vor dem Einsetzen des Luftmassenmessers in die Baugruppe wird ein Klebemittel aufgetragen, das die einzelnen Komponenten verbindet. Dieser Klebeauftrag muss nicht nur vollständig sein, sondern auch in Form und Dicke genauen Vorgaben entsprechen. Nur so kann die dauerhafte Funktionsfähigkeit des Produktes sichergestellt werden. Um die gestellte Aufgabe zu lösen, wurde ein UV-Spot mit speziell abgestimmten optischen Filtern verwendet. Auf diese Weise kann sowohl das Licht der Beleuchtung, als auch störendes Umgebungslicht eliminiert werden. Denn die große Herausforderung bei Fluoreszenzanwendungen in der industriellen Bildverarbeitung besteht darin, dass das emittierte Licht (Fluoreszenz) energieärmer ist als die zum Anregen benötigte Strahlung. Für das menschliche Auge ist die Fluoreszenz deutlich zu erkennen, während die UV-Strahlung der Beleuchtung kaum wahrgenommen wird. Eine Kamera ist im ultravioletten Spektrum jedoch weitaus empfindlicher. Das UV-Licht überstrahlt im Kamerabild die Fluoreszenz des angeregten Stoffes. Der Kontrast ist für eine prozesssichere Auswertung zu gering. Um Aufgabenstellungen, wie die Prüfung des Klebemittelauftrages beim Luftmassenmesser, zuverlässig zu lösen, empfiehlt sich neben einer speziellen UV-Beleuchtung eine genaue Abstimmung von Beleuchtungs- und Objektivfiltern. Diese Kombination erlaubt eine exakte Trennung von Anregungs- und Emissionswellenlänge. Störende UV-Reflexionen und Fremdlichteinflüsse werden unterdrückt. Als Ergebnis erscheint die Klebemittelspur im Kamerabild hell leuchtend auf einem dunklen Untergrund.
