Farbsensoren

Farbsensoren nehmen hauptsächlich einen Farbvergleich vor. Das bedeutet, dass der Farbsensor die Übereinstimmung von Farbwerten ermittelt. Durch die Beleuchtung des Objektes mit einer Weißlichtquelle (LED)werden nur die Farbanteile des Objektes reflektiert.
Die Soll-Farben des zu prüfenden Objektes werden im Sensor eingelernt (Teach-In) und in einem Farbspeicher abgelegt. Den eingelernten Farben können noch zulässige Abweichungstoleranzen zugeordnet werden. Im weiteren Prüfablauf werden nun die im Sensor gespeicherten Farbwerte mit den aktuell ermittelten Werten des Prüflings verglichen. Stimmen diese Werte unter der Berücksichtigung einer Toleranz überein, wird ein weiter verwertbares Ausgangssignal erzeugt. Das Ergebnis beruht also immer auf Basis der Berechnung des Farbabstandes (∆E) zwischen der Farbe des Objektes und dem eingelernten Farbwert. Wichtig ist dabei, dass der Sensor die natürliche, menschliche Farbempfindung nachempfindet. Man spricht deshalb von einem perzeptiven Farbsensor, der auch im Markt als True-Color Sensor bezeichnet wird. Die Farbunterschiede werden also vom Sensor genau so bewertet wie es ein menschlicher Betrachter tun würde.
Die Hauptkomponenten der Micro-Epsilon Farbsensoren bestehen aus einer Weißlichtquelle, einem sog. Dreibereichsfotodetektor und einem Mikrocontroller der die aufwändige Signalverarbeitung realisiert. Das Herzstück des Farbsensors ist der Fotodetektor, der nach dem Dreibereichsverfahren arbeitet. Der Detektor wandelt das reflektierte Licht des Objektes in ein RGB-Signal um, welches dem Mikrokontroller zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Das vom Mikrokontroller verarbeitete Signal der Farbwerte wird als digitaler Zahlenwert ausgegeben oder nach dem Vergleich mit dem Farbspeicher als Schaltsignal entsprechend den Ausgängen zugeführt.

Anwendungen von Farbsensoren in der Industrie
In der Industrieautomation werden an Farbsensoren hohe Anforderungen gestellt. Fremdlichtunempfindlichkeit, geringer bzw. kein Temperatur- und Alterungsdrift, hohe Lebensdauer der Weißlichtquelle, einfache Parametrierbarkeit und kompakte Bauformen zählen zu den wichtigsten Anforderungen. Da jeder sichtbare Körper Licht reflektiert, wird die Farbe als Merkmal zur Beurteilung des Objektes in der Automatisierungstechnik verwendet. Daraus ergibt sich eine große Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten.

Sortierungen nach Farbe, Farbprüfungen in der Eingangskontrolle von Teilen, prüfen der Farbwerte bei Lackierarbeiten, Farb- und Druckmarkenerkennung, Prüfungen von Selbstleuchtern (LED`s) nach Intensität und Farbe und die Prüfung von Oberflächen sind nur einige Beispiele der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Farbsensoren.
Bedingt durch die Vielzahl von unterschiedlichen Applikationen und deren Anforderungen an die Sensorik ist es wichtig, den Sensor auf bestimmte Anforderungen zu spezialisieren.
Die Produktgruppe umfasst Farbsensoren der Serie colorSENSOR zum Farbvergleich bis hin zum messenden, online einsetzbaren Farbmessgerät der Serie colorCONTROL.
Das Messen von Farben und der Online- Einsatz im Fertigungsprozess werden wir in einem weiteren Fachbeitrag beschreiben.
Die Anpassung der Farbsensorik an die jeweilige Aufgabenstellung in der Qualitätskontrolle und im Fertigungsablauf, bedingte die Entwicklung einer kompletten Sensorserie.
Grundsätzlich unterscheiden wir Sensoren mit Festoptik und mit einem Anschluss von Lichtleitern. Der Vorteil von Systemen mit Festoptik besteht zum einen in der kompakten Bauform, Sende- und Empfangsoptik sind im Sensorgehäuse untergebracht. Diese Anordnung ermöglicht einen größeren Detektionsabstand der je nach Sensortyp bis zu 800 mm reichen kann. Außerdem erzeugen diese Systeme einen größeren Messfleck, der bei einigen Aufgabenstellung notwendig ist. Diese Serie ist unter der Produktbezeichnung colorSENSOR OT zusammengefasst.

Die Systeme mit Lichtleiteranschluss, Produktbezeichnung colorSENSOR LT, können sehr nahe am Prüfprozess angeordnet werden. Durch die Verwendung eines Lichtleiters, welcher das Sende- und reflektierte Licht zum Farbsensor leitet, kann der Farbsensor bis zu 2000 mm vom Prüfprozess entfernt montiert werden. Somit gestattet dieses System eine sehr flexible Anpassung an die Aufgabenstellung. Mit diesen Systemen wird ein Detektionsabstand bis zu 100 mm erreicht. Bei allen Sensortypen ist es möglich, Farben per Teach-Funktionen komfortabel einzulernen und in Farbspeichern mit bis zu 255 Speicherplätzen abzuspeichern. Die Ergebnisse werden an digitalen Schnittstellen als Zahlenwerte oder als Gut/Schlecht-Aussage mittels Schaltausgängen für den weiteren Steuerungsprozess zur Verfügung gestellt. Der Anwender wird durch eine Parametriersoftware mit graphischer Oberfläche bei der Anpassung des Sensors an den Fertigungsprozess unterstützt.

Viele weitere Informationen zu Sensoren und Anwendungen erhalten Sie direkt bei Micro-Epsilon.

Weitere Messprinzipien:
Wirbelstromsensoren
Kapazitive Sensoren
Laser-Scanner
Konfokale Sensoren
Distanzsensoren
Seilzigsenoren
IR-Temperatursensoren
Laser-Trinagulation