Industrie-Lexikon

Farbsensor

Unter Farbsensor (englisch Color Sensor) wird ein in der Automatisierungstechnik verwendetes signalgebendes optisches Ger√§t zur selektiven Erfassung und Bewertung des sichtbaren Spektralbereichs verstanden. Dabei liefert die selektive Erfassung und Bewertung des sichtbaren Spektralbereichs zur Weiterverarbeitung geeignete Farbma√üzahlen. Typische Bezeichnungen f√ľr Farbsensoren sind beispielsweise LAB-Farbsensor, True-Color-Sensor oder RGB-Sensor. Auch Druckmarkensensor ist eine Bezeichnung f√ľr einen speziellen Farbsensor.

Abgrenzung
Nicht zu den Farbsensoren im Sinne dieser Begriffsklärung zählen Farbmessgeräte. Farbmessgeräte haben vornehmlich das Ziel der Erfassung von Farbmaßzahlen mit hoher absoluter Genauigkeit. Sie arbeiten meist auf spektralfotometrischer Basis und sind vergleichsweise teuer. Weiterhin werden die reinen Primärfarbsensoren (meist Photodioden mit vorgeschalteten Farbfiltern) nicht zu den Farbsensoren gezählt, da sie keine eigenständigen Geräte darstellen. Als elektronische Farbfächer werden den Farbsensoren ähnliche Geräte bezeichnet, die der Bestimmung von Farbnummern oder Farbnamen nach einem festen Farbsystem (beispielsweise RAL oder Pantone) dienen. Es handelt sich hierbei um Handgeräte zur reinen Anzeige der Farbnummern oder Namen.

Einsatzgebiete
Die Einsatzgebiete von Farbsensoren sind vielf√§ltig. Wichtige Einsatzgebiete finden sich in der Qualit√§tskontrolle und der Prozesssteuerung. Zur Qualit√§tskontrolle z√§hlen beispielsweise die Pr√ľfung von oberfl√§chlich aufgetragenen Farben, Lacken, Primern, Fetten oder sonstigen Beschichtungen. Weiterhin werden mit Farbsensoren Anwesenheitkontrollen (Dichtungen, Deckel, Verschl√ľsse, Sicherungslacke, Befestigungselemente) im Bereich der Qualit√§tskontrolle durchgef√ľhrt. Auch die √úberpr√ľfung von Leuchtmitteln auf Farbe und Helligkeit (z. B. LEDs im KFZ-Interieur) z√§hlt zu den Qualit√§tskontrollen. Farbsensoren k√∂nnen auf einfache Weise zur Prozesssteuerung verwendet werden. Von Vorteil in der Automatisierungstechnik ist die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der Farbsensoren im 10-kHz-Bereich. Dadurch sind sie f√ľr schnellere Produktionsabl√§ufe einsetzbar. Im Druckbereich werden zur Steuerung von Offsetmaschinen beispielsweise farbige Druckmarken ausgewertet. Oftmals werden Teile farbig markiert, um die Qualit√§t der Teile nach ‚ÄěGut/Schlecht“ unterscheiden zu k√∂nnen. Farbsensoren erkennen die farblichen Markierungen und l√∂sen ein Steuervorgang im Prozess aus.

Funktionsweise
Farbsensoren arbeiten meist nach dem Dreibereichsverfahren. Die spektrale Kurvenform der eingesetzten Dreibereichsfilter entspricht weitgehend den Normspektralwertfunktionen. Moderne Farbsensoren arbeiten perzeptiv. Das bedeutet, sie bewerten Farbunterschiede entsprechend der Farbempfindung eines menschlichen Beobachters. Die Grundlage hierf√ľr bildet die h√∂here Farbmetrik.

Zur Objektbeleuchtung werden bei Farbsensoren breitbandige Lichtquellen (meist Hochleistungs-Wei√ülicht-LEDs) eingesetzt. Als Detektoren kommen Photodioden mit integrierten Farbfiltern zum Einsatz. Die Farbfilter arbeiten auf Interferenzbasis. Die Photostr√∂me werden mittels Transimpedanzwandler in Spannungen umgewandelt, gefiltert und verst√§rkt. Anschlie√üend erfolgt eine Digitalisierung. In einem Mikrocontroller werden die digitalen Werte in Farbma√üzahlen √ľberf√ľhrt und in geeignete empfindungsgerechte Farbenr√§ume transformiert. Im Anschluss erfolgt im Mikrocontroller ein Vergleich der aktuellen Farbma√üzahl mit in einer Tabelle hinterlegten Toleranzwerten oder weiteren Vergleichsfarbma√üzahlen. Das Ergebnis des Vergleichs liefert eine bin√§re Schaltentscheidung. Dieser Vorgang wird auch mit Farberkennung bezeichnet. Zur robusten Funktion des Farbsensors wird durch geeignete Modulationsverfahren das Fremdlicht aus der Messumgebung eliminiert sowie vorhandene Drifterscheinungen kompensiert.

Fr√ľhere Farbsensoren verwendeten oft einen breitbandigen Photoempf√§nger und arbeiteten daher mit verschiedenen einfarbigen Leuchtdioden als Lichtquelle, die sequentiell eingeschaltet werden mussten. Nachteilig sind hierbei eine verfahrensbedingte geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine durch die beschr√§nkten spektralen Eigenschaften der Leuchtdioden bedingte eingeschr√§nkte Farbselektivit√§t dieser Farbsensoren.

Quelle: Wikipedia

 

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