Farbsensoren

Smarte Sensorik mit höchster Präzision

Smarte Sensorik mit höchster Präzision

In vielen Branchen steht Farbe für Qualität. Insbesondere bei Konsumgütern, die beim Endkunden ankommen, beeinflusst der genaue Farbton den Wert und die Identität des Produkts und der Marke. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den richtigen Farbton im Produktionsprozess zu treffen und ihn über zahlreiche Chargen hinweg homogen zu produzieren.

Farbe hinterlässt nicht nur einen Qualitätseindruck, sondern kann auch als indirekte Größe zur Kontrolle des Prozesses eingesetzt werden. So werden Farbsensoren beispielsweise zur Überwachung von Kleberaupen, zum Sortieren von Teilen oder zur Bestimmung von Wirkstoffen eingesetzt. Farbsensoren sind in den meisten Fällen die kostengünstigere Lösung, da sie eine höhere Präzision bieten als herkömmliche schaltende Sensoren.

True Color Sensoren für präzise Farberkennung

True-Color-Sensoren wie die CFO-Sensoren beruhen auf einem präzisen Farberkennungsprinzip. Die Probe wird von einer Lichtquelle, in den meisten Fällen eine Weißlicht-LED, über eine Faseroptik beleuchtet. Das von der Probe reflektierte Licht wird über einen Lichtwellenleiter zum Controller geleitet, wo das Licht drei verschiedene Filter durchläuft und schließlich ein lichtempfindliches Sensorelement erreicht. Die Filter teilen das Licht in langwellige (X), mittelwellige (Y) und kurzwellige (Z) Anteile auf. Die einzelnen Signale werden dann in L*a*b*-Farbwerte umgewandelt. So entstehen Messwerte, die die Zuordnung von Farben entsprechend der Farbwahrnehmung des menschlichen Auges ermöglichen. Man spricht daher von perzeptiven Farbsensoren oder True Color Sensoren. Sie sind ideal geeignet, um Abweichungen von einer Referenzfarbe zu erkennen. Eine Teach-in-Funktion ermöglicht es dem Benutzer, die gewünschte Farbe auf den Sensor zu programmieren und die maximal zulässige Farbabweichung zu definieren. Der Sensor vergleicht im Betrieb schnell die Farbe der Produkte und gibt z.B. über einen digitalen Ausgang ein Signal aus, wenn die Farbe des Prüflings innerhalb der Toleranzgrenzen liegt.

Eine weitere nützliche Funktion sind die so genannten Farbgruppen. Der Anwender kann dem Steuergerät mehrere Farbabstände einlernen und diese gruppieren. Ändert sich der Abstand zum Messobjekt und damit auch die erkannte Farbe, so kann diese in einer dieser Gruppen enthalten sein und liegt damit im definierten Toleranzbereich.

 

  • Hohe Messgeschwindigkeit für dynamische Prozesse
  • Großer Farbspeicher für unterschiedliche Prüfchargen
  • Hohe Farbgenauigkeit
  • Hohe Messrate, ideal zur Qualitätssicherung und  Dokumentation in der Fertigungslinie

Farbspektrometer für hochpräzise Farbmessung (Farbprüfung)

Ein anderes Funktionsprinzip wird von Farbmesssystemen wie dem colorCONTROL ACS7000 angewendet. Dieses zerlegt das Spektrum des einfallenden Lichts über eine Brechung an einem Gitter in 256 Teile, die hinter dem Gitter auf eine CCD-Sensorzeile abgebildet werden. So kann das gesamte sichtbare Spektrum mit einer spektralen Auflösung von 5nm genau gemessen werden. Das Farbmesssystem vergleicht nicht nur die Farben mit Referenzwerten, sondern identifiziert auch einzelne Farben und gibt sie als Koordinaten im Farbraum aus. Neben dem Sensorsystem ist auch die Weißlicht-LED in den Controller integriert, so dass verschiedene Sensorköpfe über Glasfaserkabel angeschlossen werden können.

  • Inline-Farbmessung mit höchster Präzision
  • Optimierte Sensormodelle für verschiedene Oberflächen, z.B. spiegelnd, transparent, gekrümmt
  • Hohe Messrate, ideal zur Qualitätssicherung und Dokumentation in der Fertigungslinie

Anwendungen

Erkennung von Antireflexbeschichtung auf Linsen

Die Antireflexschichten von Linsen und Objektiven müssen gleichmäßig aufgetragen werden, da ansonsten Farbverläufe auftreten können, die die Funktion beeinträchtigen. Zur Überprüfung des visuellen Farbeindrucks (grün-blau für hochwertige Beschichtungen) und damit der Qualität der Beschichtung werden colorSENSOR Farbsensoren eingesetzt. Die Farbsensoren erfassen mittels dem A1.1 Sensorkopf (Totalreflexion; Einfallswinkel = Ausfallswinkel) die Farbreflexion der Linsen. Aufgrund der hohen Auflösung werden auch geringfügige Farbschwankungen zuverlässig erkannt.

Kontrolle des Farbtons von Flachglas

Farbsensoren messen die Glasfarbe und Glastönung im Fertigungsprozess. Das Farbmesssystem ACS7000 in Kombination mit einem ACS3 Durchlicht-Sensorkopf erfasst den exakten Farbton von Flach- und Displaygläsern und gibt die Farbwerte an die übergeordnete Steuerung aus.

Markierungserkennung auf Kosmetikflaschen

Farbsensoren werden auch für Erkennungs-, Prüf- oder Positionierungsaufgaben eingesetzt. Beim automatischen Bedrucken von halbtransparenten Glaskeramikflaschen ist es notwendig, die genaue Position für den Druck zu bestimmen. Vor dem Druckvorgang wird eine Positionsmarke in die Flaschen eingeprägt. Die Farbe der Prägung weicht dabei leicht vom Rest der Flaschenoberfläche ab. Der colorSENSOR CFO100 erkennt diesen Farbunterschied und ermöglicht so die exakte Bestimmung der Druckposition. Fehlt die Markierung, gilt die Flasche als fehlerhaft und wird sofort ausgeschleust.

Farbkontrolle an Frontschürzen

Vor der Montage von Frontschürzen prüfen colorSENSOR Farbsensoren die Übereinstimmung der Farbe des Anbauteils mit der Karosseriefarbe. Dabei können unterschiedliche Farbgruppen definiert werden, um alle Lackierungen abzudecken.

Sortierung von Kunststoff-Bauteilen

Insbesondere bei der automatisierten Montage müssen Bauteile anhand ihrer Farbe sortiert werden. Aufgrund der hohen Messrate bis zu 30 kHz wird der colorSENSOR CFO200 zur Sortierung unterschiedlicher Kunststoffbauteile eingesetzt. Einstellbare Farben und Toleranzen erlauben eine hohe Flexibilität in der Messaufgabe.

Inline-Farbmessung von transparenten Folien

Neben Farbschwankungen können bei der Produktion auch Schlieren auftreten. Die Farbhomogenität von transparenten Folienstreifen wird berührungslos inline überwacht. Da transparente Folien lichtdurchlässig sind, wird die Farbe in Transmission gemessen, d.h. dass ein Sender den Empfänger und die dazwischen liegende Folie beleuchtet. Dies ist mit dem schnellen und hochpräzisen Inline-Farbmesssystem colorCONTROL ACS7000 möglich, das an einen Transmissionsmesskopf (ACS3) angeschlossen ist, der aus einer Sendeeinheit (tt) und einer Empfangseinheit (TR) besteht. Dieses System ermöglicht die frühzeitige Erkennung von leichten Farbveränderungen und Schlieren, so dass die Produktionsparameter entsprechend angepasst werden können.

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Wir sehen uns in Nürnberg

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Liebe Leserinnen, liebe Leser,

in knapp einer Woche startet die Messe SPS 2022 in Nürnberg. Auch Ihr messweb-Team ist vor Ort, berichtet live für Sie über die Social-Media-Kanäle und recherchiert für Sie nach spannenden Themen.

Mit dem zweiten Sonder-Newsletter zur SPS möchten wir Sie vorab noch einmal über neue Produkte und Lösungen informieren - aus Messtechnik und Sensorik sowie der Automatisierung.

Eine spannende Lektüre und Messe wünscht

Ihr messweb-Team

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