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DER KONSTRUKTEUR 4/2015

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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Mehr als nur schwarz und weiß Farbsensoren – eine Übersicht Jeder sichtbare Körper reflektiert Licht – das bestimmt seine Farbe. Daher kann die Farbe in der Automatisierungstechnik zur Beurteilung der Objekte verwendet werden. Sensoren sortieren die Erzeugnisse nach Farben, prüfen die Teile in der Eingangskontrolle, erkennen die Farb- und Druckmarken, kontrollieren die Intensität und Farbe der Leuchtdioden und vieles mehr. Welche Farbsensoren gibt es, wie funktionieren sie und für welche Anwendungen werden sie eingesetzt? Ein Farbsensor vergleicht die Farben oder besser gesagt, er prüft die Übereinstimmung von Farbwerten. Dabei wird das Messobjekt mit einer Weißlichtquelle, einer LED, beleuchtet, die reflektierten Farbanteile werden anschließend ausgewertet. Die Soll-Farben des zu prüfenden Objekts können im Sensor eingelernt und in einem Farbspeicher abgelegt werden. Den eingelernten Farben können zulässige Abweichungstoleranzen zugeordnet werden. Im weiteren Prüfablauf werden die gespeicherten LIVE@ Farbwerte mit den ermittelten Werten verglichen. Dazu wird der Farbabstand – ∆E – zwischen der Objektfarbe und der eingelernten Referenz berechnet. Der Farbabstand ∆E 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. Man spricht deshalb von einem perzeptiven oder True- Color-Farbsensor. Für jeden Einsatz der passende Sensor Farbsensoren von Micro-Epsilon bestehen aus einer Weißlichtquelle, einem Dreibereichsfotodetektor und einem Mikrocontroller. Der Fotodetektor ist das Herzstück des Farbsensors. Er arbeitet nach dem Dreibereichsverfahren. Der Detektor wandelt das reflektierte Licht des Objekts in ein RGB-Signal um. Der Mikrocontroller verarbeitet die Signale weiter. Man kann hierbei auswählen in welchen Farbraum die Rohwerte umgewandelt werden sollen (xyY, Lab, Luv, usw.) Er gibt die aufgenommenen Farbwerte als digitaler Zahlenwert aus, vergleicht sie mit dem Farbspeicher und führt ein Schaltsignal entsprechend den Ausgängen zu. Die Farbsensoren der Reihe ColorSensor von Micro-Epsilon unterteilen sich in zwei Gruppen. Die erste Gruppe benötigt zur Prüfung einen Lichtleiter. Die Elektronik wird dazu an der Anlage montiert und der Lichtleiter zum Messobjekt geführt. Je nach Anforderung stehen verschiedene Leistungsklassen zur Verfügung. Die Modelle unterscheiden sich durch die Empfindlichkeit, Teach-In-Möglichkeiten und die minimalen Farbabstände. Vorteil hierbei ist, dass auch an kleinen und unzugänglichen Stellen geprüft werden kann. Die zweite Gruppe umfasst die Festoptik- Sensoren. Diese Modelle benötigen keinen Lichtleiter, sie beleuchten das Messobjekt selbst. Je nach Optik eignen sie sich für verschiedene Oberflächen. So wird die Klar- 24 Der Konstrukteur 4/2015

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