Industrie-Lexikon

Farbsensor

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

Abgrenzung
Nicht zu den Farbsensoren im Sinne dieser BegriffsklĂ€rung zĂ€hlen FarbmessgerĂ€te. FarbmessgerĂ€te 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 PrimĂ€rfarbsensoren (meist Photodioden mit vorgeschalteten Farbfiltern) nicht zu den Farbsensoren gezĂ€hlt, da sie keine eigenstĂ€ndigen GerĂ€te darstellen. Als elektronische FarbfĂ€cher werden den Farbsensoren Ă€hnliche GerĂ€te bezeichnet, die der Bestimmung von Farbnummern oder Farbnamen nach einem festen Farbsystem (beispielsweise RAL oder Pantone) dienen. Es handelt sich hierbei um HandgerĂ€te zur reinen Anzeige der Farbnummern oder Namen.

Einsatzgebiete
Die Einsatzgebiete von Farbsensoren sind vielfĂ€ltig. Wichtige Einsatzgebiete finden sich in der QualitĂ€tskontrolle und der Prozesssteuerung. Zur QualitĂ€tskontrolle zĂ€hlen beispielsweise die PrĂŒfung von oberflĂ€chlich aufgetragenen Farben, Lacken, Primern, Fetten oder sonstigen Beschichtungen. Weiterhin werden mit Farbsensoren Anwesenheitkontrollen (Dichtungen, Deckel, VerschlĂŒsse, Sicherungslacke, Befestigungselemente) im Bereich der QualitĂ€tskontrolle durchgefĂŒhrt. Auch die ÜberprĂŒfung von Leuchtmitteln auf Farbe und Helligkeit (z. B. LEDs im KFZ-Interieur) zĂ€hlt zu den QualitĂ€tskontrollen. Farbsensoren können 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 fĂŒr schnellere ProduktionsablĂ€ufe einsetzbar. Im Druckbereich werden zur Steuerung von Offsetmaschinen beispielsweise farbige Druckmarken ausgewertet. Oftmals werden Teile farbig markiert, um die QualitĂ€t der Teile nach „Gut/Schlecht“ unterscheiden zu können. Farbsensoren erkennen die farblichen Markierungen und lösen 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 hierfĂŒr bildet die höhere Farbmetrik.

Zur Objektbeleuchtung werden bei Farbsensoren breitbandige Lichtquellen (meist Hochleistungs-Weißlicht-LEDs) eingesetzt. Als Detektoren kommen Photodioden mit integrierten Farbfiltern zum Einsatz. Die Farbfilter arbeiten auf Interferenzbasis. Die Photoströme werden mittels Transimpedanzwandler in Spannungen umgewandelt, gefiltert und verstĂ€rkt. Anschließend erfolgt eine Digitalisierung. In einem Mikrocontroller werden die digitalen Werte in Farbmaßzahlen ĂŒberfĂŒhrt und in geeignete empfindungsgerechte FarbenrĂ€ume transformiert. Im Anschluss erfolgt im Mikrocontroller ein Vergleich der aktuellen Farbmaßzahl mit in einer Tabelle hinterlegten Toleranzwerten oder weiteren Vergleichsfarbmaßzahlen. Das Ergebnis des Vergleichs liefert eine binĂ€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.

FrĂŒhere Farbsensoren verwendeten oft einen breitbandigen PhotoempfĂ€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 beschrĂ€nkten spektralen Eigenschaften der Leuchtdioden bedingte eingeschrĂ€nkte FarbselektivitĂ€t dieser Farbsensoren.

Quelle: Wikipedia

 

 

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