Durchlicht, Dunkelfeld oder Auflicht: Warum die Beleuchtung bei opaken Folien und Vliesstoffen entscheidet

In der optischen Bahn- und Folieninspektion entscheidet nicht allein die Auflösung der Zeilenkamera darüber, ob ein Fehler zuverlässig erkannt wird. Maßgeblich ist der optische Kontrast zwischen Fehlstelle und einwandfreiem Grundmaterial. In der täglichen Labor- und Anlagenpraxis zeigen sich dabei drei typische Stolpersteine – und wie man sie abstellt.

1. Weiße und opake Folien im Durchlicht
Durchlicht (Hellfeld) ist der Klassiker für transparente Folien: Kamera und LED-Leuchte stehen sich gegenüber, dunkle Einschlüsse wie Black Specks oder Insekten heben sich scharf ab. Bei stark eingefärbten, weißen, opaken, metallisierten oder beschichteten Folien stößt reines Durchlicht jedoch an physikalische Grenzen. Das Material streut oder blockiert das Licht so stark, dass der Kontrast auf der Oberseite für eine sichere Auswertung oft nicht ausreicht.

Die Lösung in der Praxis ist der Wechsel ins Auflicht. Hier beleuchtet die LED-Einheit die Materialbahn von der Kameraseite unter einem definierten Winkel. Oberflächenfehler, Beschichtungsdefekte, Verunreinigungen und Glanzabweichungen treten klar hervor, ohne dass Licht durch die Bahn dringen muss.

2. Feine, transparente Gelstippen ohne Farbkontrast
Ein gegenteiliges Bild zeigt sich bei hochtransparenten Folien: Unvernetzte oder anvernetzte Gelstippen und Fisheyes besitzen oft fast dieselbe Lichtdurchlässigkeit wie die umgebende Folie. Im klassischen Hellfeld werfen sie kaum einen Schatten. Erst eine Dunkelfeld-Beleuchtung (bzw. eine Dunkelfeldblende) macht diese Fehler sichtbar: Das direkte Licht wird ausgeblendet, sodass nur das an den Kanten der Gelstippe gebrochene und gestreute Licht in das Objektiv fällt – die Stippe leuchtet vor dunklem Hintergrund auf.

3. Stark schwankendes Kamerasignal bei Vliesstoffen
Vliesstoffe (Nonwovens) stellen durch ihre offene, unregelmäßige Faserstruktur eine besondere Herausforderung dar. Anders als bei einer homogen extrudierten Folie schwankt die lokale Dichte („Wolkigkeit“) von Natur aus stark. Wird bei einem Materialwechsel versucht, den automatischen Kamera-Abgleich auf einem unruhigen Vlies mit den Parametern einer glatten Folie auszuführen, meldet das System häufig ein zu stark schwankendes Signal und bricht die Automatik ab.

Hier hilft eine gezielte Anpassung des Rezepts in der Inspektionssoftware CAMEN: Belichtungszeit, Kamerakalibrierung sowie die oberen und unteren Schwellenwerte werden an die natürliche Strukturbreite des Vliesstoffs angepasst. So lernt das System das Grundrauschen der Faserstruktur als „Gut-Material“ ein und meldet zuverlässig echte Produktionsfehler wie Löcher, dünne Stellen, Ölflecken oder Fremdfasern.

Vorab klären statt an der Linie rätseln
Ob für ein konkretes Material Durchlicht, Dunkelfeld oder Auflicht die besten Ergebnisse liefert und mit welchen Parametern ein System wie das FIS 1000 oder ITG 850 – LC ausgelegt werden sollte, lässt sich vorab im Labor klären. Am Labortisch ITG 500 – Bench Analyser prüfen wir eingesandte Materialproben bis DIN A3 mit einer 4K-Zeilenkamera (ca. 60 µm Auflösung bei 245 mm Sichtfeld) unter allen drei Beleuchtungsarten.

Damit die Sample-Analyse im Labor in Flörsheim am Main direkt belastbare Werte liefert, empfehlen wir vier einfache Vorbereitungen: legen Sie je Material eine fehlerfreie Referenzprobe zum Einlernen bei, halten Sie den Prüfbereich frei von Klebeband oder Lackmarkierungen, kennzeichnen Sie bekannte Fehlerstellen am Rand und geben Sie Materialtyp, Farbe sowie Schichtaufbau kurz an. Sie erhalten im Anschluss einen PDF-Bericht mit Befund je Probe, Fehlergrößen in mm und mm², Fehlerbildern sowie einer klaren Systemempfehlung.

In optical web and film inspection, line scan camera resolution alone does not determine whether a defect is reliably detected. The decisive factor is the optical contrast between the defect and the intact base material. Day-to-day laboratory and production line practice reveals three typical pitfalls – and how to avoid them.

1. White and opaque films in transmitted light
Transmitted light (bright field) is the standard choice for transparent films: the camera and LED light face each other, and dark inclusions such as black specks or insects stand out sharply. With heavily pigmented, white, opaque, metallised or coated films, however, pure transmitted light reaches its physical limits. The material scatters or blocks the light so strongly that the resulting contrast on the surface is often insufficient for reliable evaluation.

The practical solution is to switch to reflected light. Here, the LED unit illuminates the web from the camera side at a defined angle. Surface defects, coating flaws, contamination and gloss variations become clearly visible without the light having to pass through the web.

2. Fine, transparent gels without colour contrast
The opposite situation occurs with highly transparent films: unmelted or cross-linked gels and fisheyes often have almost the same light transmittance as the surrounding film. In standard bright-field lighting they barely cast a shadow. Dark-field lighting (or a dark-field aperture) makes these defects visible: direct light is blocked so that only light refracted and scattered at the edges of the gel enters the lens – causing the gel to light up against a dark background.

3. Strongly fluctuating camera signals on nonwovens
Nonwovens pose a special challenge due to their open, irregular fibre structure. Unlike a homogeneously extruded film, their local density (“cloudiness”) naturally fluctuates considerably. If operators attempt to run automatic camera calibration on a heavily textured nonwoven using recipe parameters designed for smooth film, the system will often detect excessive signal fluctuation and abort the automatic routine.

The remedy is a targeted recipe adjustment in the CAMEN inspection software: exposure time, camera calibration and the upper and lower thresholds are matched to the natural structural variance of the nonwoven. This allows the system to learn the baseline texture of the fibres as good material while reliably reporting genuine production defects such as holes, thin spots, oil stains or foreign fibres.

Testing in advance instead of guessing on the line
Whether transmitted light, dark field or reflected light delivers the best results for a specific material – and how an inline system such as the FIS 1000 or ITG 850 – LC should be configured – can be verified in advance in the laboratory. On the ITG 500 – Bench Analyser laboratory bench, we test submitted samples up to A3 format using a 4K line scan camera (approx. 60 µm resolution at a 245 mm field of view) across all three lighting modes.

To ensure that a sample analysis at our laboratory in Flörsheim am Main delivers reliable data straight away, we recommend four simple preparation steps: include a defect-free reference sample for each material, keep the inspection area free from adhesive tape or permanent marker ink, mark known defects outside the test area and state the material type, colour and layer structure. You will receive a PDF report detailing the findings per sample, defect sizes in mm and mm², defect images and a clear system recommendation.