Sortieren von Flaschen mit Körper­lotion: Mithilfe eines Weißlicht-Farbsensors lassen sich die Flaschen anhand der unterschiedlichen Deckelfarben sortieren.

Sortieren von Flaschen mit Körper­lotion: Mithilfe eines Weißlicht-Farbsensors lassen sich die Flaschen anhand der unterschiedlichen Deckelfarben sortieren.Sensopart

Ist das in einer Anwendung vorkommende Farbspektrum auf wenige Farben beschränkt, bietet sich der Einsatz eines Weißlicht-Kontrasttasters an. Diese Sensoren arbeiten nach dem energetischen Reflexionsprinzip: Sie senden Weißlicht aus und werten die Intensität des vom Tastgut reflektierten Lichts aus. Sie unterscheiden also nicht die Farben als solche, sondern nur deren Grauwerte. Dies funktioniert zuverlässig, solange sich die Grauwerte der in der Anwendung vorkommenden Farben ausreichend voneinander abheben. Der klassische Anwendungsfall ist die Detektion von schwarz-weißen oder farbigen Druckmarken in der Druck- und Verpackungsindustrie.

Eine vielseitigere Variante ist der Multi­color- oder RGB-Kontrasttaster (Rot, Grün, Blau). Beim Teach-in beleuchtet er das Objekt automatisch mit der Farbe, die den maximalen Kontrast zwischen den zu detektierenden Farben ergibt (zum Beispiel Marke und Hintergrund). Auf diese Weise lassen sich auch solche Farben unterscheiden, deren Grauwerte bei Weißlicht nahezu identisch sind – wie Gelb und Weiß. Die Hauptvorteile von Kontrasttastern aller Varianten: Sie sind schnell (die maximale Schaltfrequenz der Kontrasttaster von Sensopart liegt bei 25 kHz, also 25.000 Detektionen pro Sekunde) und durch die kleinen Gehäuse kostengünstig.

Damit nur blaue und farbgetreue Etiketten im weiteren Prozess verwendet werden, prüft ein RGB-Sensor die Farbwerte der Etiketten.

Damit nur blaue und farbgetreue Etiketten im weiteren Prozess verwendet werden, prüft ein RGB-Sensor die Farbwerte der Etiketten.Sensopart

Schnell schalten

Nicht immer sind Kontrasttaster für eine sichere Farberkennung ausreichend. Denn so unterschiedliche Farben wie Grün und Blau können in einem Schwarzweißbild nahezu gleich aussehen. Auch ein RGB-Kontrasttaster kann bei kritischen Farbkombinationen an seine Grenzen stoßen. In solchen Fällen ist man mit einem Farbsensor auf der sicheren Seite. Dieser kann jede Farbe des sichtbaren Spektrums inklusive der sogenannten Nicht-Farben Schwarz und Weiß aus­einanderhalten und damit auch sehr kleine Farbunterschiede erkennen.

Wie beim Kontrasttaster handelt es sich auch beim FT-25-C-Farbsensor von Senso­part um einen energetischen Taster, wobei dieser allerdings drei verschiedene Teilspektren (Rot, Grün und Blau) separat auswertet. Die spektrale Zerlegung des Lichtes lässt sich entweder sender- oder empfängerseitig umsetzen. Im ersten Fall sendet das Gerät die drei Farben sequenziell aus und registriert die jeweils vom Tastgut reflektierte Lichtmenge. Alternativ strahlt der Sensor Weißlicht aus, und der Empfänger zerlegt das reflektierte Licht in die RGB-Teilspektren. In beiden Fällen liefert der Sensor drei separate Intensitätswerte. Diese vergleicht er mit zuvor eingelernten Farbwerten innerhalb bestimmter, ebenfalls vorgewählter Toleranzbereiche. Manche Sensoren bieten darüber hinaus die Möglichkeit, Farben einzuscannen. Auf diese Weise lassen sich nicht nur einzelne Farben, sondern auch größere Farbbereiche und -verläufe als Referenzen vorgeben. Diese Funktion ist hilfreich für das sichere Erkennen von Farbetiketten bei schwankender Druckqualität oder von inhomogenen Objekt­oberflächen.

Eine klassische Anwendung für Kontrasttaster ist die Druckmarkenerkennung in der Druck- und Verpackungsindustrie.

Eine klassische Anwendung für Kontrasttaster ist die Druckmarkenerkennung in der Druck- und Verpackungsindustrie.Sensopart

Mehr als farbig sehen

Prinzipiell erkennt ein schaltender Farbsensor alle Farben des sichtbaren Spektrums – mit einer Ausnahme: aktive, selbstleuchtende Farben. Kommen solche in einer Automatisierungsaufgabe vor, ist ein bildverarbeitender Vision-Sensor erforderlich. Doch nicht nur in diesem Spezialfall sind Vision-Farbsensoren für den Anwender interessant: Während ein schaltender Farbsensor nur eine punktuelle Farbauswertung vornimmt, sieht der Bildchip des Vision-Sensors stets eine ganze Fläche und damit einen mehr oder weniger großen Ausschnitt des gesamten Objekts. Deshalb kann ein Vision-Farbsensor, wie der Visor Color von Sen­sopart, nicht nur Objekte beliebiger Farbe erkennen – inklusive komplexer Farbverläufe und aktiver Farben, sondern auch weitere Objektmerkmale wie Lage und Form. Komplexe Merkmalskombinationen wie ‚rot leuchtende LED oben links und kreisförmige Kontur unten rechts‘ erkennt der Vision-Farbsensor auf einen Blick.

Auch ohne spezielle Anforderungen an die Farberkennung kann ein Vision-Farbsensor somit eine sinnvolle Alternative zu einem schaltenden Farbsensor sein, denn durch die flächige Detektion ist er unter Umständen in der Lage, mehrere schaltende Sensoren zu ersetzen. Zudem funktioniert die Detektion auch dann, wenn das Tastgut nicht wiederholgenau in der eingelernten Position erscheint. Denn der Vision-Sensor führt die Objekte im Bild automatisch nach. Ist ein größerer Tastabstand erforderlich, spricht dies ebenfalls für die Wahl eines Vision-Sensors, da sich der Bildausschnitt über die integrierte Optik entsprechend wählen lässt. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit kommen Vision-Farbsensoren ins-besondere in der Qualitätsprüfung zum Einsatz, beispielsweise zur Inspektion von komplexen Baugruppen, Kabelbäumen, farbigen LEDs oder Farbdisplays.

Auswahlkriterien für Farbsensoren

Auswahlkriterien für FarbsensorenSensopart

Licht und Schatten

Farbige, für den Innenraum eines Automobils bestimmte Teile mit auf den ersten Blick fast identischer Farbe kann ein Vision-Sensor zuverlässig unterscheiden. Die Farben auseinander zu halten, wäre zwar auch mit einem klassischen, schaltenden Farbsensor möglich, die punktuelle Analyse der strukturierten, teilweise Schatten werfenden Teileoberfläche ermöglicht jedoch keinen stabilen Prozess. Der Vision-Farbsensor merkt sich die strukturierte Oberfläche als ganzheitliches, farbiges Muster und erreicht somit eine hohe Zuverlässigkeit. Zusätzlich lassen sich geometrische Merkmale mit auswerten und so einzelne Teile auf Vollständigkeit oder Beschädigung prüfen oder die Teile nach Farbe und Form sortieren. Außerdem bietet der Vision-Farbsensor bei einem Produktwechsel mehrere Konfigurationen – zum Beispiel für Teile verschiedener Formen und Farben, die sich direkt im Speicher des Sensors ablegen und bei Bedarf abrufen lassen.