Optimierte Serie colorCONTROL-Farbsensoren von Eltrotec

Farberkennung satt

ELTROTEC: Laut Volksmund sind bei Nacht alle Katzen grau. Und mit den Worten grau-in-grau wird beim Wetter eine denkbar trostlose Lage bezeichnet. Grau wird als Un-Farbe wahrgenommen, wo es bunt so viel schöner und abwechslungsreicher sein könnte. So einfach darf es sich eine anspruchsvolle Farberkennung im Produktionsumfeld nicht machen, denn gerade die sogenannten unbunten Farben werden beispielsweise für Kfz-Innenausstattungen häufig verwendet. Hier muss die Sensorik in der Qualitätskontrolle das Grau des Leders von dem des Textilbezuges unterscheiden oder minimale Farbnuancen erkennen. Eltrotec hat mit dem Farbsensorprogramm colorCONTROL eine große Auswahl an Ausführungen für jede Applikation im Programm. Aktuell wurde der bewährte Weißlichtsensor WLCS mit einer neuen, leistungsstarken LED-Lichtquelle und leistungsstarken Softwareroutinen verbessert.

Als WLCS-M41 deckt der Weißlichtsensor ein größeres Farbspektrum ab als seine Vorgängerversionen. Dies liegt vor allem an der stärkeren Lichtquelle. Die Messwerte sind vielversprechend: Die Lichtleistung ist acht Mal höher, der Abstand vier Mal so groß und die Toleranz dieses Abstands acht Mal größer für gespeicherte Daten. Aus diesen Steigerungen ergibt sich eine deutlich erhöhte Auflösung, die auch die anpruchsvolle Erkennung der unbunten Farben erleichtert. Gleichzeitig führen die Leistungsreserven des Sensors zu höherer Sicherheit in der Anwendung, wenn über mehrere Chargen die Leistungsparameter wechseln und Abstände und Winkel der Produkte innerhalb der Fertigung variieren. In vielen Betrieben wird heute mehrfach pro Schicht die Charge gewechselt. Dafür ist eine schnelle und sichere Anpassung des Sensors über Teach-In-Funktionen wichtig. Neben Farbe und Intensität werden auch Abstands- und Lagetoleranz direkt an der Fertigungslinie festgelegt, was zu erhöhter Detektionssicherheit seitens der Bediener führt. Der WLCS-M 41 verfügt neben dem Weißlicht-LED über einen Farbempfänger mit drei gerechneten Farbfiltern, die wellenlängenselektiv arbeiten und für die Unterscheidung bei höchster Auflösung Vorteile gegenüber RGB-Empfängerchips aufweisen.

Der gleiche Sensor ist auch fähig, über die Anlagensteuerung feinste Farb- und Intensitätsnuancen mit einer vorwählbaren Toleranz oder Schalthysterese zu lernen. Alle Farb- und Intensitätswerte (R, G, B und I) werden über eine serielle Schnittstelle (RS 232) an den Leitrechner kommuniziert. Müssen mehr als vier Farben bei höchster Auflösung (grau/grau oder schlecht reflektierende Oberflächen) und über größere Distanzen unterschieden werden, greift das True-Colour-Auswertungskonzept colorCONTROL-S, das als Festoptik bis 1200 mm oder als Lichtleiterversion bis 100 mm Abstand zur Verfügung steht.

Mit der Bediensoftware Color Scope werden Farben nach dem True-Colour-Prinzip dem menschlichen Sehen nachempfunden. Lab, RGB-I, und DIN 99 stellen hier die physikalische Basis für die Auswertung dar. Die Auflösung liegt bei ΔE besser 1 und damit höher als die des menschlichen Auges. Diese Farbsensoren bieten eine 100 %ig sichere Auswertung in der industriellen Anlage. RGB-Farben, sowohl für Menschen sichtbare als auch Laborwerte, werden mit allen Toleranzen dargestellt und parametriert. Dies lässt auch Unterscheidungen wie z. B. blau-von-blau oder grau-von-grau mit lediglich verschiedener Oberflächenstruktur der jeweiligen Farbe zu. Voraussetzung ist nur, dass in den Fertigungsprozessen die engen Grenzen der Abstandstoleranzen eingehalten werden. Typische Anwendungen sind hier die Qualitätskontrolle von einfarbigen, oft grauen, Leder-, Kunststoff- oder Textil-Inennausstattungen von Kraftfahrzeugen. Auch die Erkennung nahezu unsichtbarer Farbmarkierungen auf glänzenden metallischen Oberflächen fordert leistungsfähige Sensorik. Hier helfen variable Beleuchtungsgeometrien. Die Schwierigkeiten, die die Sensoren hier haben, gleichen denen des menschlichen Auges bei der Erkennung von Ziffern oder Bildern auf glänzenden Untergründen.

Die Auswertung jeder so genannten unbunten Farbe stellt eine hohe Anforderung an die Farbsensoren. Die True-Colour-Auswertung nutzt dafür über die Software den Farbton, die Sättigung und die Helligkeit. Mittels Lichtleitertechnik lassen sich variable Lichtfleckgeometrien von 1 - 30 mm Durchmesser bei Arbeitsabständen von wenigen Millimetern bis zu 70 mm generieren. Das hat den großen Vorteil, dass der eigentlich große Sensor mit seiner Auswerteelektronik physikalisch getrennt zum kleinen Lichtleiterabtastkopf angeordnet werden kann. Diese Sensorkonfiguration bewältigt auch Abtastaufgaben in EX-Bereichen, da über den Lichtleiter keinerlei Energie in die Abtastzone geleitet wird. Aus über 2.000 möglichen Lichtleitern mit bis zu 400 C Temperaturfestigkeit ist die Auswahl der passenden Konfiguration auch für schwierige Bedingungen sichergestellt.

Sind große Abstände gegeben, wie sie in der Zuführung von Anbauteilen in der Automobilmontage üblich sind, wird der WLCS-LD eingesetzt, der bis zu 1200 mm erkennt. Weiter können Farbsensoren als exakte Triggersensoren, für die Kontrolle von Verpackungen, Anwesenheits- und Lagekontrolle, Druckmarkenerkennung, das Erfassen von Etiketten oder Steuerbanderolen und Verschluss- oder Vollständigkeitskontrolle in allen Industriezweigen eingesetzt werden. Ebenso sind Selbstleuchter wie z. B. LEDs, Halogenlichtquellen oder Leuchtstofflampenbeschichtungen nach Farbe, Funktion und Intensitäten auswertbar. Da hier oft viele Auswertungen auf einer Fläche oder Platine parallel und preiswert erfolgen müssen, hat Eltrotec eine spezielle LED Erkennung MFA 100, mit der bis zu 100 Messstellen zeitgleich abgefragt werden können, entwickelt. Als nächstes Ziel wird die Online-Farb-Spektrometrie folgen, um die Schnittstelle zur teueren Labor-Farbmessung online herzustellen.

Um nicht nur die Farbe selbst, sondern auch deren Intensität und Sättigung zu erkennen, setzt Eltrotec im colorCONTROL-Programm seit 25 Jahren das vergleichende Dreibereichsverfahren ein. Welche Funktionen aus dem colorCONTROL-Programm zum Einsatz kommen, ergibt sich aus der Applikation: Teach-In oder moderne grafische Benutzeroberflächen, Lichtleitertechnik oder Festoptik und zur Farbauswertung RGB, Lab, True Colour oder HSI sind einige Beispiele der zur Verfügung stehenden Auswahlkriterien. Dabei sind die Kernthemen von jeher, ausgereifte Technik ohne überhöhte Preise bereitzustellen sowie eine einfache Bedienung bei hoher Funktionalität.