Worauf es bei der Auswahl von Farbsensoren ankommt

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Funktionsprinzip der Farbsensorik

Ein Farbsensor vergleicht die Farben oder besser gesagt, er prüft die Übereinstimmung von Farbwerten. Dabei wird das Messobjekt mit einer Weißlichtquelle (LED) beleuchtet, die reflektierten Farbanteile werden anschließend ausgewertet. Die Soll-Farben des zu prüfenden Objektes können im Sensor eingelernt und in einem Farbspeicher abgelegt werden. Den eingelernten Farben können zulässige Abweichungstoleranzen zugeordnet werden. Im weiteren Prüfablauf werden die gespeicherten Farbwerte mit den ermittelten Werten verglichen. Dazu wird der Farbabstand (ΔE) zwischen der Objektfarbe und der eingelernten Referenz berechnet. Der Farbabstand ΔE ergibt sich aus den drei Koordinaten im Lab-Farbraum: Position auf der Rot-Grün-Achse (a), Position auf der Gelb-Blau-Achse (b) und die Helligkeit (L). Stimmen diese Werte unter der Berücksichtigung der Toleranzen überein, wird ein verwertbares Ausgangssignal erzeugt. Vorteil ist dabei, dass der Sensor die Farben genau so bewertet wie es ein menschliches Auge tun würde („True-Color“ Farbsensor).

Im Unterschied zum konventionellen Farbsensor, bestimmt das Online-Farbmesssystem Color-Control ACS7000 eine Farbe nicht nur über den Vergleich zum Referenzwert, sondern identifiziert sie eindeutig über das Reflektionsspektrum. Das Spektralverfahren ist die genaueste Methode zur Farbmessung. Dabei wird die Probe zunächst mit homogenem LED-Licht im Wellenlängen-Bereich von 370-790 nm beleuchtet. Das Spektrum des reflektierten Lichtes wird danach mit einer Weißreferenz verrechnet. Daraus werden die Koordinaten im CIE-XYZ Farbsystem für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts (von 390 bis 780 nm) ermittelt und im gewünschten Farbraum ausgegeben. Der Controller (Auswerteelektronik) berücksichtigt dabei verschiedene Beobachtungsbedingungen wie Lichtart und Normalbeobachter.

Drei Betriebsarten sind bei Color-Control ACS7000 möglich: In der Ersten wird der Farbabstand ΔE zur Referenz gemessen. Dabei arbeitet das System mit bis zu 15 eingelernten Farben. Im zweiten Modus wird das Reflektionsspektrum der Probe ermittelt und ausgegeben. Im dritten Modus werden Farborte bestimmt und im gewünschten Farbraum angezeigt. Für die Qualitätsprüfung kann über einen beliebigen Zeitraum die Trendanalyse über die Farbwerte wahlweise in L*a*b*; XYZ oder Lch erfolgen. In allen Modi können Messungen mit der Geschwindigkeit bis 2 kHz durchgeführt werden. Die Bedienung und Anzeige erfolgt über eine Web-Oberfläche. Über Tasten am Controller oder die Bedieneroberfläche lässt sich auch eine Hell-/Dunkel-Korrektur durchführen. Zur Datenausgabe stehen Ethernet/EtherCAT, RS422 und digitale I/Os zur Verfügung. (jv)

SPS IPC Drives 2014: Halle 7A, Stand 130

* Dipl.-Ing. (FH) Joachim Hueber, Produktmanager Farbsensoren, Micro-Epsilon Eltrotec GmbH, Uhingen

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