Aktualisiert Juli 2026 · 8 Min. Lesezeit · Serkan İnkaya · Mechanical Engineer, ODTÜ
Warum ist die Beleuchtungsgeometrie der eigentliche Engpass in der KI-Prüfung?
Ein Fehler, der im Bild nicht auftaucht, kann von keinem Modell gefangen werden, so gut das Training auch sein mag. Die Beleuchtungsgeometrie, der Winkel und die Streuung des Lichts, das auf das Teil trifft, ist das, was einen Fehler in Kontrast verwandelt, den der Sensor aufzeichnen kann. Stimmt die Geometrie nicht, ist ein Kratzer, den ein Mensch unter einer Werkstattlampe sieht, im aufgenommenen Bild schlicht nicht vorhanden. Wie gut ein Sensor diesen Kontrast überhaupt in Zahlen fasst, ist in der industriellen Bildverarbeitung selbst genormt: EMVA 1288, der Standard zur Charakterisierung von Bildsensoren und Kameras legt fest, wie Kenngrößen wie Empfindlichkeit und Rauschen herstellerübergreifend vergleichbar gemessen werden.
Die meisten Teams investieren hier zu wenig. Die Aufmerksamkeit gilt dem Modell, dem Datensatz und dem Genauigkeitsziel, während das Licht als Nachgedanke behandelt wird. Das Gegenteil ist näher an der Wahrheit: Bei vielen Prüfaufgaben ist der begrenzende Faktor nicht der Algorithmus oder die Datenmenge, sondern ob die Beleuchtung das Merkmal zeigt. Schlicht gesagt: Die Beleuchtung, nicht die Daten, ist oft der Engpass.
Die gute Nachricht ist, dass die Beleuchtungsgeometrie ein gelöstes physikalisches Problem mit einer kleinen Zahl gut verstandener Optionen ist. Drei Auflicht-Geometrien decken die meiste Oberflächenprüfung ab: diffus, gerichtet (flacher Winkel) und koaxial. Jede macht eine andere Fehlerklasse sichtbar, und die richtige Wahl folgt aus der Oberflächenbeschaffenheit und dem Fehler, den Sie jagen. Adente Vision ist eine Edge-KI-Einheit für die visuelle Inspektion, entwickelt von ADENTE Advanced Engineering Technologies innerhalb der Aden Group und vertrieben über Automatisierungs-Systemintegratoren. Ihre Lichtfarbe und ihr Winkel sind konfigurierbar, sodass eine Einheit auf jede Geometrie eingestellt werden kann, die das Teil braucht.
Wann sollten Sie diffuse Beleuchtung verwenden?
Diffuse Beleuchtung verteilt das Licht über einen weiten Bereich von Winkeln, sodass das Teil gleichmäßig mit weichem, kontrastarmem Licht ausgeleuchtet wird. Sie ist die Geometrie für matte und gekrümmte Oberflächen und für jedes Teil, bei dem Sie Glanz unterdrücken und die wahre Farbe oder Textur lesen wollen statt der Form der Reflexion.
Gekrümmte und glänzende Teile sind der klassische Fall. Richten Sie ein hartes gerichtetes Licht auf einen runden Metall- oder Kunststoffkörper, erhalten Sie helle Reflexpunkte und dunkle Schatten, die den eigentlichen Fehler überdecken. Eine diffuse Kuppel oder ein flacher Diffusor flutet die Oberfläche, sodass die Reflexion gleichmäßig ist, und ein Fleck, eine Verfärbung oder eine Texturänderung hebt sich gegen dieses gleichmäßige Feld ab. Diffuses Licht ist auch der sichere Standard, wenn die Teilepräsentation nicht perfekt wiederholbar ist.
Der Kompromiss ist, dass diffuses Licht feines dreidimensionales Relief verbirgt. Ein flacher Kratzer oder eine leichte Prägung erzeugt unter flacher, gleichmäßiger Beleuchtung sehr wenig Kontrast, weil es keinen streifenden Winkel gibt, der einen Schatten in den Fehler wirft. Wenn der Fehler topografisch statt tonal ist, greifen Sie zu einer anderen Geometrie.
Wann gewinnt gerichtetes Licht im flachen Winkel?
Gerichtetes Licht, besonders im flachen oder streifenden Winkel, trifft die Oberfläche in einem flachen Winkel, sodass jedes erhabene oder vertiefte Merkmal einen Schatten wirft. Es ist die Geometrie für Kratzer, Dellen, Prägungen, gravierte Markierungen und Kantenausbrüche, die topografischen Fehler, die ein flaches Licht unsichtbar macht.
Der Mechanismus ist der Schattenwurf. Licht, das nahezu parallel zur Oberfläche einfällt, streift über sie hinweg, und wo immer die Oberfläche eine Stufe nach oben oder unten macht, blockiert das Merkmal das Licht auf der einen Seite und hellt es auf der anderen auf. Ein haarfeiner Kratzer, der unter diffusem Licht unsichtbar ist, wird unter einem Balkenlicht im flachen Winkel zu einer hell-dunklen Linie. Deshalb ist gerichtetes Licht das Arbeitspferd für die kosmetische Oberflächenprüfung und zum Lesen erhabener oder geprägter Zeichen.
Der Preis gerichteten Lichts ist die Empfindlichkeit gegenüber der Ausrichtung. Ein Kratzer parallel zum Licht wirft fast keinen Schatten, die Geometrie hat also eine bevorzugte Achse, und texturierte Oberflächen können Schattenrauschen erzeugen, das mit dem echten Fehler konkurriert. An einer realen Zelle wird das durch die Wahl von Lichtwinkel und Farbe an der Einheit abgestimmt, nicht durch den Tausch von Hardware.
Wofür eignet sich koaxiales Licht am besten?
Koaxiales Licht sendet Licht entlang derselben Achse wie die Kamera, üblicherweise durch einen Strahlteiler, sodass das Teil aus Sicht des Objektivs frontal ausgeleuchtet wird. Es ist die Geometrie für flache spiegelnde Oberflächen, Spiegel, poliertes Metall, Glas, Wafer und gedruckte Etiketten auf glänzendem Material, wo ein schräges Licht geradewegs aus dem Sichtfeld reflektieren und das Teil dunkel lassen würde.
Auf einer flachen, spiegelähnlichen Oberfläche kehrt koaxiales Licht gleichmäßig zum Sensor zurück, und jede Abweichung von der Ebenheit, eine Delle, ein Beschichtungsfehler, ein Fingerabdruck, ein fehlender Druck, zeigt sich als dunkle oder verzerrte Stelle gegen einen hellen, gleichmäßigen Hintergrund. Es ist der sauberste Weg, spiegelnde Teile auf planare Fehler und auf die Anwesenheit und Lesbarkeit von Druck auf glänzendem Material zu prüfen, weil es das Reflexpunkt-Problem entfernt, das schräges Licht auf reflektierenden Oberflächen erzeugt.
Koaxiales Licht ist spezialisiert: Es braucht ein einigermaßen flaches, reflektierendes Ziel und ist auf matten oder dreidimensionalen Teilen weniger nützlich. Deshalb passt ein einzelnes festes Licht selten zu einem gemischten Prüfportfolio, und deshalb ist eine Einheit, deren Farbe und Winkel konfigurierbar sind, mehr wert als eine, die an ein einziges Lichtrezept gebunden ist.
Welche Beleuchtungsgeometrie für welchen Fehler?
Die Auflicht-Geometrie ordnet sich der Klasse des Fehlers zu, den Sie zeigen wollen. Die Tabelle unten ist eine praktische Zusammenfassung; behandeln Sie sie als Ausgangspunkt zum Testen an Ihrem eigenen Teil, keine Garantie, da das Ergebnis von Oberflächenbeschaffenheit, Farbe und Präsentation abhängt.
| Beleuchtungsgeometrie | Wie sie das Teil ausleuchtet | Fehler, die sie am besten zeigt |
|---|---|---|
| Diffus | Gleichmäßiges, weiches Licht aus vielen Winkeln, Glanz unterdrückt | Flecken, Verfärbungen, Texturänderungen auf matten oder gekrümmten Oberflächen |
| Gerichtet / flacher Winkel | Streifendes Licht, das Schatten ins Relief wirft | Kratzer, Dellen, Prägungen, gravierte Markierungen, Kantenausbrüche |
| Koaxial | Licht auf der Achse durch einen Strahlteiler, frontal | Planare Fehler und Druck-Lesbarkeit auf flachen, spiegelnden Oberflächen |
| Durchlicht (Industrietechnik) | Licht hinter dem Teil, Silhouette zur Kamera | Kontur, Anwesenheit, Löcher und maßliche Kanten (Kontext, nicht der Auflicht-Bereich der Einheit) |
Die ersten drei Zeilen sind die konfigurierbaren Auflicht-Geometrien, um die die Einheit herum gebaut ist. Durchlicht ist eine verbreitete vierte Industrietechnik, der Vollständigkeit halber aufgeführt; sie liegt außerhalb des konfigurierbaren Auflicht-Bereichs der Einheit aus Farbe und Winkel.
Wie stellen Sie das Licht ohne Laptop ein?
Die Vorschau am Gerät lässt einen Installateur das Live-Bild an der Einheit sehen, während er das Licht justiert, die Beleuchtung wird also nach Augenmaß an der Zelle abgestimmt, statt zu einem Laptop hin und zurück zu wechseln. Die Beleuchtung ist der Schritt, der die Live-Rückmeldung am meisten belohnt, weil Sie den Winkel und die Farbe suchen, die den Fehler hervortreten lassen.
Das ist wichtig während des Schritts Ausrichten der Installation. Die Einheit wird mit konfigurierbarer Farbe und konfigurierbarem Winkel auf einer 24V-Beleuchtungsstufe geliefert, und der Integrator richtet die Kamera aus, justiert das Licht und bestätigt in der Vorschau, dass der Zielfehler sichtbar ist, bevor das Training beginnt. Weil das Modell aus Bildern lernt, wird die Qualität dieser Bilder hier festgelegt, am Licht, die Beleuchtungsentscheidung kommt also vor dem Datensatz. Zur Methode, die diese gut ausgeleuchteten Bilder aus etwa 20 Gutteilen in ein arbeitsfähiges Modell verwandelt, siehe den verwandten Beitrag zur Few-Shot-Anomalieprüfung.
Dieser Beitrag ist ein Spoke des Leitfadens zur KI-visuellen Inspektion; um zu sehen, wie die Einheit Beleuchtung, Optik und Edge-Rechenleistung in einem Gehäuse trägt, durchstöbern Sie die Systemübersicht.