Der Perzeptive Farbsensor PCS-II

Ein perzeptiver Farbsensor für den anspruchsvollen industriellen Einsatz

Der perzeptive Farbsensor PCS-II der Silicann Systems GmbH setzt neue Maßstäbe in der industriellen Farbsignalverarbeitung. Bislang einmalig in der industriellen Farbverarbeitung ist die Realisierung verschiedenster Transformationen in empfindungsgemäße Farbräume. Dadurch können falsche Farberkennungen und demzufolge höhere Kosten in der Prozessautomatisierung vermieden werden. Weiterhin werden einfache farbmetrische Applikationen mit höchster Geschwindigkeit ermöglicht. Dabei ist der Farbsensor kostengünstig und erfüllt ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit.

Technische Eigenschaften

  • 255 Farbkanäle
  • Teach-In über Software
  • perzeptive Farbverarbeitung
  • einstellbare Beleuchtungsintensität und Empfindlichkeit
  • USB- und RS232 Schnittstelle
  • Scanfrequenz bis 15 kHz
  • 8 Schaltausgänge
  • Master-Slave-Modus

Einsatzszenarien/Kundennutzen

  • für schnelle, oder/und höchst genaue, oder/und schwer zu lösende Applikationen mit hoch spezialisierter Anforderungen der Industrie
  • Höchstmaß an Flexibilität durch SW-Einstellungen und nahezu alle am Markt verfügbaren Lichtleitervariationen
  • durch Synchronisation mehrerer Sensoren im Master-Slave Verfahren – komplexe Farberkennungsanforderungen in der Industrieautomation
  • durch USB-Anschluss für Kunden mit Laptop in der Anlage parametrierbar

Anwendungsberichte

Aufgabenstellung an den Sensor:

Hersteller von Kugellagern decken die Lagerkäfige zum Schutz mit Metalldeckeln ab. Die Anwesenheit des Deckels soll mittels Farbsensor kontrolliert werden. Die Farbwerte der Abdeckung überschneiden sich bei punktförmiger Abtastung durch den metallischen Glanz mit denen der Kugeln, des Käfigs und der Wandungen.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler (6x1)mm

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-II und einem Reflexlichtleiter mit Querschnittswandlung gelöst werden. Durch die linienförmige Abtastung mit dem Querschnitts¬wandler wird ein Mittelwert über einen Bereich von 6mm des Kugellagers gebildet, der den Farbwert eindeutig vom Farbwert der Abdeckung diskriminiert.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Pharmaröhrchen werden mit verschiedenfarbigen Kunststoffkappen verschlossen und in einer Sortiermaschine farblich sortiert. Dabei chargieren die Farben der Kappen deutlich. Die Erkennung soll auf 6 Grundfarben zurückgeführt werden. An den Kappen gibt es einen schmalen Bereich von ca. 2mm für die Farberkennung. Die Sortiermaschine arbeitet mit 6 parallel arbeitenden Linien. Die Erkennung der Kappenfarbe muss synchron erfolgen.

Benutzte Produkte:

6 x Standardfarbsensor PCS-II, 6 x Reflexlichtleiter, 6 x Vorsatzoptik Typ KL-3

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit 6 parallel installierten Farbsensoren vom Typ PCS-II und 6 Reflexlichtleitern mit KL-3 Vorsatzoptik gelöst werden. Je Farbsensor wurden die 6 Grundfarben eingelernt und die Toleranz entsprechend der Streuung der Grundfarben angepasst. Zur Synchronisation wurden die Triggeranschlüsse der Sensoren verwendet.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Einseitig mit PTFE beschichtete Silikondichtungsscheiben durchlaufen einen Schwingfördertopf. Vor Weiterverarbeitung der Scheiben muss deren Lage kontrolliert werden. Die Beschichtung erzeugt eine geringe Farbdifferenz zwischen Ober und Unterseite der Scheibe.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter mit M6 Tastkopf

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-II und einem Reflexlichtleiter gelöst werden. Der Tastkopf des Lichtleiters wurde in etwa 2mm Abstand und um ca. 45° geneigt zur Oberfläche positioniert. Die Farbdifferenz zwischen Ober- und Unterseite der Scheibe beträgt ca. 10 Einheiten. Nach Einlernen der Oberseite konnte die Anwendung durch Vorgabe einer Toleranz mit 6 Einheiten sicher gelöst werden.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Das Auftragen von dünnen Schichten auf Teile wird herkömmlich durch Messung des Durchflusses an der Spritzdüse kontrolliert. Bei sehr geringen Aufsprühstärken reicht die Empfindlichkeit der Durchflußmessung nicht aus. Die Kontrolle ob der Schmierfilm vorhanden ist funktioniert nicht. Besonders beim Auftrag von Silicon-Gleitmitteln ist die Kontrolle schwierig, weil das Gleitmittel durchsichtig ist.

Benutzte Produkte:

  • Standardfarbsensor PCS-II
  • Reflexlichtleiter

Lösung:

  • Der Farbeindruck der Teile mit und ohne Schmierfilm wird eingelernt.
  • Die Empfindlichkeit des PCS-II reicht dann aus, um die Veränderung durch den Auftrag dünner Schichten zu detektieren.
  • Die Signale an den Schaltausgängen geben sichere Informationen über den Auftrag von Schmierstoffen.

Automatische Prüfung der Teile, ob ein Schmierfilm/Siliconfilm aufgetragen ist.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Bei der Bestückung von Baugruppen mit LEDs fordern die Abnehmer eine gleichbleibende Farb- und Helligkeitsqualität der LEDs. Eine Prüfung der LEDs auf richtige Helligkeit und Farbe ist notwendig.

Benutzte Produkte:

  • Standardfarbsensor PCS-II im Aktivmodus
  • Lichtleiter

Lösung:

Die zulässigen Toleranzen werden durch Parametrisierung des L-Wertes (Intensität) und u’v’-Wertes (Farbigkeit) vorgewählt. Durch Nutzung der Softwareausstattung des PCS-II können die Toleranzen grafisch dargestellt werden.

Automatische Prüfung der Baugruppen nach Farb- und Helligkeitswerten. Hohe Sicherheit, dass die Baugruppen geprüfte LEDs enthalten.

Aufgabenstellung an den Sensor:

In vielen Automationsprozessen wird das Merkmal Farbe zur Steuerung von Abläufen verwendet. Ein Hersteller von Lagerschalen beispielsweise markiert seine Teile je nach Typ mit den Farben Rot, Grün und Gelb. Bei der Verpackung und beim Einbau der Lagerteile wird dann über die Farbmarkierung festgestellt, ob der richtige Typ zum Einsatz kommt. Eine besondere Schwierigkeit besteht bei dieser Anwendung darin, dass die Farbmarkierungen in Ihrer farblichen Erscheinung aus verfahrenstechnischen Gründen sehr unterschiedlich ausfallen. Jedoch muss der Farbsensor in der Lage sein, die Farbmarkierungen eindeutig als Rot, Grün oder Gelb zu erkennen.

Benutzte Produkte:

  • Standardfarbsensor PCS-II
  • Reflexlichtleiter

Lösung:

Die unterschiedlichen Gelb- Grün- und Rottöne werden in den Sensor eingelernt und anschließend durch Gruppierung wieder zu jeweils einem Gelb, Rot bzw. Grün zusammengefasst.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Für den Sensor farblich unbekannte Getränkekisten müssen nach festgelegten Grundfarben (z.B. Braun, Rot, Blau, Grün, Gelb) sortiert werden. Dabei kommt es auf eine korrekte Klassifikation an. Eine abweichende Farbempfindung des Sensors von der menschlichen Farbverarbeitung führt zu falschen Klassifikationen und damit fehlerhaften Sortierergebnissen.

Benutzte Produkte:

  • Standardfarbsensor PCS-II
  • Reflexlichtleiter

Lösung:

  • Im Farbsensor müssen die zu erkennenden Grundfarben prototypisch abgespeichert werden.
  • Danach klassifiziert der Sensor alle unbekannten Farbobjekte empfindungsgemäß.
  • Mit dieser Funktion konnten Getränkekisten sicher nach den Grundfarben Blau, Gelb, Rot, Braun und Grün sortiert werden.

Die im PCS-II implementierte perzeptive d.h. empfindungsgemäße Farbverarbeitung stellt eine korrekte Farbklassifikation sicher.

Aufgabenstellung an den Sensor:

In einer Getränkeabfüllanlage muss sichergestellt werden, dass nur braune Glasflaschen zum Einsatz kommt. Daher sollen alle nicht-braunen Glasflaschen vor der Abfüllung aussortiert werden.

Benutzte Produkte:

  • Standardfarbsensor PCS-II
  • Durchlichtleiter mit M6 Endhülse

Lösung:

  • Die braune Flasche wird per Teach-In eingelernt. Dabei wird ein Lichtleiter für Durchlicht benutzt.
  • Die Farbtoleranz wird so eingestellt, dass die braunen Glasflaschen sicher erkannt werden, alle nicht-braunen Glasflaschen aber nicht.
  • Die Schaltausgänge werden auf eine SPS geschaltet.

Durch die hohe Auflösung und die verwandten Sensoroptionen werden die falschen Glasflaschen sicher aussortiert.

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