Berührungslose OEM-Farbmessung mittels JENCOLOR

Jena, 5. Dezember 2008 - In ihrer Reihe JENCOLOR Funktionsboards stellt die MAZeT GmbH eine Reihe neuer Lösungen, applikationsspezifischer OEM Systeme für Handheld Anwendungen' vor. Es handelt sich hierbei um an die "berührungslose Farbmessung" angepasste Sensorhardware MTCS-FB1 auf Basis der MAZeT True Color Sensoren mit unterschiedlichem Sensorsysteminterface, wie zum Beispiel Bluetooth, USB oder RSxxx. Das Sensorsystem liefert XYZ -Farbwerte (technische Umsetzung des Standard DIN5033 - Normspektralwertfunktion CIE1931) und erreicht nach Kalibrierung mit hoher Messwiederholgenauigkeit (<1%) absolute Genauigkeiten besser als das menschliche Auge (Delta E <2). Die in Serie absolut erreichbare Genauigkeit hängt neben der verwendeten Lichtquelle wesentlich von der Systemkalibrierung ab. Auf Grund der Langzeitstabilität der Sensoren ist ein regelmäßiges Kalibrieren der Sensoren nach Werkskalibrierung im späteren Betrieb nicht notwendig. Alternativen zum Interface und Farbfilter sind innerhalb eines angepassten Designs bei MAZeT möglich.

Als Lichtquelle werden im Sensor standardmäßig Weißlicht-LEDs verwendet. Als Bestückungsoption sind Alternativen zur kundenspezifische Optimierung auf die Anwendung möglich. Für die Spezifikationsphase bietet die MAZeT JENCOLOR-Simulatoren, die das Zusammenspiel Lichtquelle, Sensor, Farbtarget und Kalibrierung für die vom Kunden geforderte Genauigkeit simuliert. Damit kann das System bereits in der Spezifikationsphase mit hoher Sicherheit bestimmt und optimiert werden. Das spart spätere Anpassungen nach der Entwicklung und verkürzt das Time-to-Market.

Die Probenbeleuchtung erfolgt mittels zweier Weißlicht LEDs welches nahezu parallel zur Sensorausrichtung (Sensor 1) angeordnet sind. Damit erfolgt die Beleuchtung und Messung senkrecht zur Probe.

Mittels dieses optisch-axialen Systems wird eine berührungslose Messung bei variierenden Entfernung sichergestellt. Der optimale Messbereich hängt von der speziellen Anwendung und den Gegebenheiten ab (Objekt, Oberfläche, Lichtquelle, Messzeit, etc.). In der Standardversion liegt der Messbereich bei ca. 30mm. Um jederzeit reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, wurde der Sensor mit einer Distanzerkennung ausgerüstet. Das erfolgt mittels eines zweiten Farbsensors, der verkippt zum Sensor 1 sitzt. Der Sensor 2 stellt sicher, dass das Farbsignal immer genau bei Erreichung einer bestimmten Messdistanz Sensor - Objekt ausgewertet werden kann. Diese Distanz im Sensorsystem ergibt sich aus dem Winkel der Verkippung beider Sensoren zueinander sowie dem Abstand der beiden Sensoren voneinander auf dem Board.

Die Auflösung der Sensorsignale erfolgt im System mit 12 Bit bei 0,1 kHz mittlerer Messfrequenz. Damit beträgt die Toleranz beim Auslösen der Messung (Genauigkeit der Näherung bei normaler Geschwindigkeit der Hand ca. 2cm/sec) 0,2 mm. Eine Änderung dieser Parameter "Distanz und Toleranz" für eine spätere Serie ist möglich. Alternativ dazu kann die Distanz bei Messungen näherungsweise vernachlässigt werden, indem nicht die Helligkeit in der Anwendung sondern nur der Farbort xy ausgewertet wird.

Beide Farbsensoren liefern entsprechend der geschalteten Verstärkerstufe unabhängig voneinander stetig Messsignale. Da im Sensor der MAZeT eigene Verstärker MTI04 verwendet wird, sind 8 Verstärkerstufen (von 25kOhm bis 20MOhm stufenweise) möglich. Die Stufen eignen sich zur Verstärkung von 25nA bis 20µA.

Die Steuerung der Verstärkerstufen, das Signalhandling, alle Funktionssteuerungen und die Kommunikation obliegen dem µc. Dessen Firmware liefert stetig via Systeminterface die Messwerte beider Sensoren zum Master, einem PC. Alle Funktionen zur Messwertübernahme, Routinen zur Kalibrierung, Umrechnungen der Farbmetrik sowie ein Monitorprogramm PC-seitig gehören innerhalb einer .dll und Testsoftware zum Lieferumfang des Sensor SDKs. Der Kunde kann sich somit durch die Verwendung vorentwickelter Routinen auf die eigentliche Entwicklung der Applikationssoftware und des Gerätes konzentrieren. Neben der Sensorik, µc, Software und Interface sind im System noch die Spannungsversorgung (Akku mit Ladeeinrichtung, 12 h Betriebszeit ohne Nachladen über Netzteil bei Normalbetrieb), 2 Taster (ein/aus, Modi) und 2 LEDs (Anzeige Status und Betriebsmode) auf den Boards des Sensorsystems enthalten.

Das OEM-Sensorsystem misst nach Kalibrierung mit hoher Präzision, sehr guter Wiederholgenauigkeit und ohne Exemplarstreuung berührungslos bei Erkennung einer im System verankerten Distanz Farbe absolute auf Basis der Tristimulusfunktion. Mittels des zweiten Farbsensors können auch Rückschlüsse zur Oberflächenbeschaffenheit wie Glanzeffekte des Messobjektes detektiert werden. Die OEM-Software zum Gerät liefert dem Kunden alle notwendigen Routinen vom ADC-Wert bis zum Farbort im Lab-Raum. Damit steht in Summe mit dem MTCS-MF1 den Kunden und insbesondere Geräteentwicklern ein leistungsfähiges OEM-Gerät zur Verfügung, dass nur noch mit Gehäuseschale und Anwendersoftware komplettiert schnell zum fertigen Endprodukt entwickelt werden kann.

Über MAZeT

Die MAZeT GmbH ist ein führender, europäischer Entwicklungs- und Fertigungsdienstleister. Das 1992 gegründete Unternehmen mit Sitz in Jena entwickelt, fertigt und liefert kundenspezifische elektronische Baugruppen, Software und ASICs und vertreibt weltweit eigene Produkte der Marke JENCOLOR. Durch das breite Technologieangebot und Applikations-Know-how ist die MAZeT GmbH auf dem Gebiet der Industrieelektronik und der Opto-Sensorik ein zuverlässiger und bewährter Servicepartner für maßgeschneiderte, kundenspezifische Lösungen. Ihre Entwicklungskompetenz und Komponenten für spezielle Anwendungen kommen unter anderem im gesamten Bereich der industriellen Messtechnik, Regel- und Automatisierungs- sowie Medizintechnik zum Einsatz.