Der Perzeptive Farbsensor PCS-III

Dual-Head-Farbsensor für Farberkennung nach menschlichen Maßstäben

Steuerung, Handhabung und Funktionalität des PCS-III sind denen von PCS-I und PCS-II sehr ähnlich. Die entscheidenden Unterschiede ergeben sich aus den möglichen Betriebsmodi.

Mit der Einstellung „Referenziert“ arbeitet ein Sensoreingang gegen eine (stabile) Referenz (Weißreferenz). Der zweite Sensoreingang ist der Arbeitskanal, welcher auf das zu erkennende Objekt gerichtet ist. In dieser Betriebsart ermöglicht eine ständige Onlinekorrektur der Farbwerte eine langzeitstabile Farbprüfung. In Fällen, wo Langzeitfarberkennung oder Farberkennung bei wechselnden Umgebungstemperaturen von entscheidender Bedeutung sind, findet daher der PCS-III bevorzugt Anwendung.

Über die Einstellung „Differenziell“ werden Farbunterschiede zwischen beiden Sensoreingängen erfasst. Die Farbtabelle enthält in dieser Betriebsart Farbdifferenzwerte und keine Echtfarben. Ihre Anwendung findet diese Betriebsart in der Erkennung von beliebigen Farb- oder Kontrastkanten unabhängig von der jeweiligen Objektfarbe.

Technische Eigenschaften

  • 2 Lichtleiteranschlüsse
  • 7 Farbkanäle
  • Teach-In über Tasten (mit und ohne Software möglich)
  • perzeptive Farbverarbeitung
  • einstellbare Beleuchtungsintensität und Empfindlichkeit
  • Aussteuer- und Betriebsanzeigen
  • USB- und RS232 Schnittstelle, automatische Signalausteuerung per Tastendruck
  • Scanfrequenz bis 15 kHz
  • 8 Schaltausgäng
  • höchste Genauigkeiten

Einsatzszenarien/Kundennutzen

  • High-end-Farbsensor für empfindungsgemäße Industriefarberkennung mit 2 identischen, Lichtleiter-Sensoreingängen
  • einziger Farbsensor auf dem Markt mit der Möglichkeit, ihn im Differenzbetrieb zu betreiben
  • Höchstmaß an Genauigkeit
  • 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
  • ständige Onlinekorrektur der Farbwerte
  • wechselnden Umgebungstemperaturen

Anwendungsberichte

Aufgabenstellung an den Sensor:

Zum Ausrichten von geschweißten Rohren soll deren Schweißnaht bei variierenden Metallfarben sicher erkannt werden.

Benutzte Produkte:

2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzmodus, 2 Reflexlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-III im Differenzbetrieb gelöst werden. Die Reflexlichtleiter werden parallel in unmittelbarer Nähe und gleichem Anstand am Umfang des Rohres angeordnet. Nach Abgleich der Sensorkanäle wurde die Differenz 0 als Farbwert eingelernt und die Toleranz entsprechend der Farbabstände angepasst. Ist keine Schweißnaht vorhanden, so schaltet der Farbsensor den Ausgang. Ist unter einem Lichtleiter die Schweißnaht, so entsteht eine Signaldifferenz und der Ausgang des Sensors fällt auf Null Volt zurück. Da gleichsinnige Änderungen unter beiden Farbkanälen keine Signaldifferenz hervorrufen, ist die Anwendung auch bei variierenden Metallgrundfarben robust.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Bei der Montage von Abstandssensoren in Automobilstoßfängern muss getestet werden, ob die Farbzuordnung stimmt. Die Anzahl der möglichen Farben geht in den dreistelligen Bereich. Die Farben wechseln häufig. Der Erkennungsabstand variiert leicht im Millimeterbereich. Der Arbeitsabstand muss im Bereich von 7-15 cm liegen.

Benutzte Produkte:

2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzmodus, 2 Durchlichtleiter mit A2.0 Tastkopf, 2 Vorsatzoptiken Typ FOD-A2.0-100 mit 95 mm Arbeitsabstand und 12mm Messfleck

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-III im Differenzbetrieb gelöst werden. Die Optiken wurden entsprechend den Montagepositionen von Abstandssensor und Stoßfänger versetzt und geneigt im Winkel von ca. 30° zur Oberfläche mit einem Abstand von ca. 95mm angeordnet. Nach Abgleich der Sensorkanäle wurde die Differenz 0 als Farbwert eingelernt und die Toleranz entsprechend der Farbabstände angepasst. Stimmt die Farbe des Abstandsensors mit der Farbe des Stoßfängers überein, so schaltet der Farbsensor den Ausgang. Bei Abweichung zwischen beiden Kanälen fällt der Ausgang des Sensors auf Null Volt zurück.

 

Aufgabenstellung an den Sensor:

Die Kunststoffeinsätze in Retainern von Airbagsystemen sind farblich kodiert. Der Typ kann über die Farbe festgestellt werden. Eine eindeutige und zuverlässige Erkennung der Farbe ist Voraussetzung für die Sicherheit. 11 verschiedene Farben sind zu erkennen. An dem Kunststoffeinsatz steht ein schmaler Bereich von 2mm zur Farberkennung zur Verfügung.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter, Vorsatzoptik KL-3

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-II und einem Reflexlichtleiter mit KL-3 Vorsatzoptik gelöst werden. Die Signalaussteuerung wurde auf dem weißen Kunststoff vorgenommen. Anschließend wurden alle 11 Farben eingelernt und die Toleranz entsprechend der max. Farbabstände zwischen den Farben angepasst.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Ein Hersteller von Kunststofftastenfelder für den Einbau im Cockpit im Automobilbereich hat die Aufgabe, 17 verschiedene Farbvarianten zu detektieren. Dabei handelt es sich um Beige- und Grautöne mit sehr geringen Farbunterschieden von etwa DE=1. Ein Arbeitsabstand von 2-4cm soll gewehrleistet sein. Die Anwendung muss langzeitstabil funktionieren.

Benutzte Produkte:

  • 2-kanal Farbsensor PCS-III im Referenzmodus
  • 1 Reflexlichtleiter mit A2.0 Tastkopf
  • 1 Reflexoptik Typ KL-M18 mit 25mm Arbeitsabstand und 4mm Spot

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Referenzmodus gelöst werden. Die Vorsatzoptiken vom Typ KL-M18 wurde im Winkel von ca. 30° geneigt und im Abstand von etwa 25mm zur Oberfläche angeordnet. Nach Aussteuerung des Sensors auf das hellste Objekt und anschließender Referenzwertaktivierung konnten alle 17 Farben mit einer Toleranz von 1 eingelernt werden.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Ein Hersteller von Reißverschlüssen hat die Aufgabe, beide Stoffansätze neben dem Reißverschluss parallel im Abstand von 2-4cm auf Einhaltung der Farbe zu kontrollieren.

Benutzte Produkte:

  • 2-kanal Farbsensor PCS-III im 2-kanal Modus
  • 2 Durchlichtleiter mit A2.0 Tastkopf
  • 2 FOD-A2.0-35 Optiken mit 30mm Arbeitsabstand und 7mm Spot für Durchlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III, 2 Durchlichtleitern und Vorsatzoptiken vom Typ FOD-A2.0-35 gelöst werden. Die Sollfarbe des Reißverschlusses wurde je Farbkanal eingelernt und mit einer geringen Toleranz versehen.

Aufgabenstellung an den Sensor:

  • Glas hat bei größeren Dicken eine bestimmte Farbe (z.B. Grün). Die Farbe lässt auf die Qualität und die Eigenschaften des Glases schließen. Eine Bestimmung der Farbe ist daher Ziel bei der Entwicklung und in der Produktion von Gläsern.
  • Erkennung der Farbe bei der Durchleuchtung dicker Glasstreifen mit speziellen Halogenlampen bei gleichzeitiger Fremtlichtkompensation.

Benutzte Produkte:

  • 2-kanal Farbsensor PCS-III im Aktiv und Differenz-Modus
  • 1 Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler (45x0,3)mm
  • 1 Referenzreflexlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Aktiv- und Differenzmodus gelöst werden. Der erste Kanal wird als Messkanal verwendet. Dazu wird der Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler vor dem Glasstreifen positioniert. Der Glasstreifen wird dabei mit einer speziellen Halogenlampe durchleuchtet. Der zweite Kanal dient als Referenzkanal. Der Reflexlichtleiter dieses Kanals zeigt direkt auf die verwendete Lichtquelle. Die Anordnung wird nun bei abgeschalteter Lichtquelle auf Differenz 0 abgeglichen. Bei zugeschalteter Halogenlampe kann die Farbe des Glasstreifens fremdlichtunabhängig ermittelt werden.

Aufgabenstellung an den Sensor:

  • Die Klebestelle von polyethylenbeschichteten Pappbecherrohlingen wird mit einer transparenten Schutzfolie versehen. Fehlt die Schutzfolie, so kann es an der Klebestelle zum Eintreten von Feuchtigkeit und damit zum Lösen der Klebestelle kommen. Die Anwesenheit der Schutzfolie muss erkannt werden.
  • Anwesenheitserkennung einer 3mm breiten transparenten Schutzfolie an polyehylenbeschichteten Pappbecherrohlingen.

Benutzte Produkte:

  • 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzbetrieb
  • 2 parallel angeordnete Reflexlichtleiter mit 1,5mm Faserbündel

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Differenzmodus gelöst werden. Die beiden Reflexlichtleiter wurden parallel, im Winkel von ca. 45° geneigt und in etwa 1mm Abstand zur Oberfläche angeordnet. Der L*a*b* Differenzfarbwert ohne vorhandene Schutzfolie wurde als Differenz 0 im Sensor abgespeichert. Der Sensor schaltet bei Erreichen der Differenz 0 den Ausgang. Ist die Differenz durch Anwesenheit der Folie von 0 verschieden, so schaltet der Sensor den Ausgang nicht. Die Toleranz wurde entsprechend der Differenz zwischen Folie anwesend/nicht anwesend eingestellt (ca. 4 Einheiten).

Aufgabenstellung an den Sensor:

  • Ein spezielles weißes Membranmaterial ist als kurzes Band ausgeführt und wird mittels roten Klebebändern zusammengesetzt und auf eine Rolle gewickelt. Das Bandende wird mit einem schwarzen Klebeband markiert. Das Membranmaterial wird in einer Kunststoffspritzgussanlage mit zwei Spuren parallel verarbeitet. Zum Zwecke der Bandabwicklungssteuerung müssen das weiße Band selbst, die roten Nahtstellen sowie das schwarze Bandende erkannt werden.
  • Paralleles Erkennen von 2 weißen 1,5cm breiten Bändern mit roten und schwarzen Marken zur Steuerung der Abwicklung.

Benutzte Produkte:

  • 2-Kanal Farbsensor PCS-III im 2-kanal Betrieb
  • 2 Reflexlichtleiter mit M6 Tastköpfen und 2,5mm Faserbündel

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III und 2 Reflexlichtleitern mit M6 Tastköpfen gelöst werden. Die Tastköpfe wurden um ca. 45° geneigt und in etwa 8mm Abstand zum Band angeordnet. Die 3 Farben wurden je Farbkanal eingelernt. Der Sensor wurde im Klassifizierungsmodus betrieben. Damit entfällt das ermitteln von Toleranzwerten und die Anwendung arbeitet störunempfindlich.

Aufgabenstellung an den Sensor:

Im Spritzgussverfahren hergestellte Lichtleitelemente sollen im Takt des Roboters nach der Entnahme des Teils auf Lichtdurchlässigkeit überprüft werden. Dabei sind in Abhängigkeit von den ins Material eingebrachten Streukörpern unterschiedliche Werte zu erwarten. Es sind 3 Streuungsbereiche (Qualitäten) zu unterscheiden: Normwertbereich, A-Ware (zu hell), B-Ware (zu dunkel)

Benutzte Produkte:

  • 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Referenzmodus
  • Durchlichtleiter mit M6 Endhülse

Lösung:

  • Die möglichen Farbvariationen des durchgehenden Lichtes werden an Hand von vorgegebenen Normteilen für die 3 Klassen gelernt.
  • Die Abweichungen für die 3 Streubereiche werden per Parameter in Delta E-Einheiten so eingestellt, dass es keine Überlappungen gibt.
  • Die Schaltausgänge werden auf eine SPS geschaltet.

Durch die hohe Auflösung werden die Teile sicher den 3 Streubereichen zugeordnet. Von der Norm abweichende Teile werden sicher erkannt und aussortiert.

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