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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2021

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Farben detektieren wie ein Mensch True-Color-Sensoren erkennen Farbanteile und Intensität High-End-Farbsensoren bewerten Rot-, Blau- und Grünanteile des von Messobjekten reflektierten Lichts sowie dessen Intensität. Auch die Farbanteile und Intensität der von Selbstleuchtern emittierten Strahlung lässt sich beurteilen. Für derartige Aufgaben ist im Sensor neben einer Weißlichtbeleuchtung ein 3-fach-Empfänger integriert, der nach dem sogenannten True-Color-Prinzip arbeitet. Das Unternehmen Ipf Electronic hat Farbsensoren konzipiert, die nach dem True-Color-Prinzip arbeiten und somit Farben erkennen, wie das menschliche Auge. Die Farbwahrnehmung des menschlichen Auges wird somit durch die Geräte simuliert, allerdings mit dem Vorteil, dass deren Auswertegeschwindigkeit wesentlich höher ist und die Ergebnisse reproduzierbar sind. High-End-Farbsensoren sind ein gutes Beispiel dafür, wie sich der Leistungsumfang einer Lösung durch neue Anforderungen im Markt stetig weiterentwickelt. Derartige Sensoren lassen sich in vielen Applikationen einsetzen und weitere werden noch folgen. Intelligenz vor allem in der Software Die Intelligenz solcher High- End-Geräte liefert eine eigens für sie entwickelte Paramet - rier- und Auswertesoftware, deren Funktionsumfang mit immer neuen Anforderungen des Marktes wächst. Die Software bietet aufgrund ihrer verschiedensten Auswertemodi und Bewertungsmöglichkeiten somit viel Potenzial für den praktischen Einsatz und bewältigt selbst komplexe Herausforderungen. Hierzu ein Beispiel: In einem auf die Flaschenreinigung spezialisierten Betrieb sollen Flaschen automatisch nach Farbe selektiert werden, wobei sowohl eindeutige Flaschenfarben als auch eng beieinanderliegende Farbtöne zu identifizieren sind. Die besonderen Herausforderungen: Pressnähte im Glas, unterschiedliche Glasstärken sowie mehr oder weniger mit Wassertropfen benetzte Flaschen, die für Lichtbrechungseffekte sorgen und die Detektion der Flaschenfarben erschweren. Die Lösung: ein Farbsensor der Reihe OF65 von Ipf Electronic mit Glasfaserlichtleiter und entsprechende Lichtleiterschranke mit einem Sender und Empfänger. Allerdings ließ sich für die Lichtleiterschranke im Bereich des Flaschenhalses aufgrund der genannten Herausforderungen in einem ersten Schritt kein eindeutiges Triggersignal finden, um die Auswertung von Messwerten durch den Farbsensor zu starten. Daher wurde zunächst Martinus Menne, freier Journalist in Drolshagen 01 Sender und Empfänger befinden sich bei Lichtleitertastern in einem Glasfaserstrang „Flasche nicht vorhanden“ als Ausgangszustand eingeteacht. Der Farbsensor misst permanent und sammelt demnach fortlaufend Messwerte, wertet diese aber nicht aus, wenn sich keine Flasche im Erfassungsbereich befindet. Passiert indes eine Flasche die Lichtleiterschranke, ist das das Triggersignal für den Farbsensor, Messwerte zu sammeln und auch auszuwerten, bis der Ausgangszustand „Flasche nicht vorhanden“ wieder erreicht ist. Sichere Selektion mittels Farbgruppen Die Sensorsoftware bewertet die Empfängersignale im „Best-Hit-Modus“. Hierbei werden die Messwerte mit zuvor hinterlegten Einträgen in einer Referenz-/ Teachwertetabelle verglichen und nur der „Beste Treffer“ als Ergebnis ausgegeben. Diese Auswertung allein deckt jedoch nicht die Erfassung aller möglichen Variationen eines Flaschentyps ab, da dafür große zulässige Toleranzen notwendig wären. Daher werden zusätzlich unterschiedliche Zustände jeder Flaschenausführung als mögliche Referenzen eingeteacht und in Farbgruppen zusammengefasst. Solange es nun eine Entsprechung des Messwertes mit einem Referenzwert einer Farbgruppe gibt, wird dieselbe Farbübereinstimmung vom Sensor ausgegeben. Abweichungen eines Flaschentyps lassen sich somit kompensieren und im Sinne einer sortenreinen Selektion eine sichere Erkennung der Glasfarbe gewährleisten. Das Beispiel vermittelt eine Vorstellung über die Potenziale von High-End-Farbsensoren, zumal Anwender nicht auf einen 26 INDUSTRIELLE AUTOMATION 02/2021 www.industrielle-automation.net

You CAN get it... Hardware und Software für CAN-Bus-Anwendungen… 02 Die RGB-Messwerte zeigen, wie sich durch eine Signalverstärkung auswertbare Messwerte für die entsprechende Lichtfarbe erzeugen lassen Messmodus beschränkt sind, sondern bei Bedarf sich ergänzende Verfahren heranziehen können, wie die beschriebene Bildung von Farbgruppen. Darüber hinaus stellt die Software eine Vielzahl weiterer Modi bereit, von denen hier exemplarisch der „First-Hit-“ und „Minimal-Distance- Modus“ vorgestellt werden. Farbabweichungen und Farbdrift zuverlässig ermitteln Der „First-Hit-Modus“ empfiehlt sich zumeist dann, wenn zu einem spezifischen Farbton auch der Farbtondrift ermittelt werden soll. Hierzu wird über die Software ein Soll-Wert festgelegt und in mehreren Zeilen der Referenz-/Teachwertetabelle abgelegt. Anschließend erfolgt der Eintrag der zulässigen Toleranz für jede Zeile, wobei die Werte von der ersten Zeile bis hin zur letzten stufenweise erhöht werden. Je größer nun der Drift der vom Farbsensor gemessenen Werte ist, umso weiter unten in der Teachtabelle ergibt sich eine Übereinstimmung und damit eine entsprechende Ausgabe des Sensors. Im „Minimal-Distance-Modus“ wiederum können z. B. zwei Ist-Werte, etwa für Rot und Gelb, eingeteacht und die Farbabweichung eines Objektes von den hinterlegten Ist-Werten ermittelt werden. Diese Funktion lässt dadurch eine Ähnlichkeitsaussage zu, wodurch erfassbar wird, ob die Objektfarbe eher rot als gelb ist, um bei dem genannten Beispiel zu bleiben. Neben diesen drei Beispielen von verfügbaren Messmodi für die Farbsensoren bietet die Software eine Fülle an weiteren praxisorientierten Optionen. Prüfung von Selbstleuchtern mit geringer Intensität Vor allem über die Weiterentwicklung der Software erschließen sich neue Anwendungsbereiche, wie folgendes Beispiel zeigt. Pkw werden im Innenraum zunehmend mit Lichtleitstäben für die Ambientebeleuchtung ausgestattet. Solche Lichtleitstäbe bestehen aus semi transparenten Flachbändern, in denen sich das seitlich über LEDs induzierte Licht ausbreitet. Produktionsbedingte Fehlstellen können die Auskopplung des Lichts jedoch stören, sodass es als inhomogen wahrgenommen wird. Mit einem High-End-Farbsensor lässt sich über den gesamten Lichtleitstab die lokale Intensität als auch die Farbe des Lichts überprüfen. Da das Licht der LEDs nur eine geringe Intensität hat, sind Messungen unter normalen Produktionsbedingungen problematisch. Zudem werden die LEDs mittels Pulsweitenmodulation gedimmt, wodurch einzelne, für das menschliche Auge nicht wahrnehmbare Lichtimpulse entstehen. Damit der Farbsensor nicht die einzelnen Lichtimpulse erfasst, wird aus zuvor gesammelten Signalen über die Auswerteeinheit und Software für jede RGB-Farbe ein einstellbarer Mittelwert gebildet. Die Besonderheit ist: Durch eine Verstärkung vor und nach der Mittelwertbildung lassen sich für den Sensor auswertbare Mess signale für jede Lichtfarbe erzeugen. Bilder: ipf electronic www.ipf.de Alle Preise verstehen sich zzgl. MwSt., Porto und Verpackung. Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten. PCAN-Ethernet Gateway FD DR Gateway für die Übertragung von CAN-FD-Nachrichten über IP-Netze zur Verbindung verschiedener CAN-FD-Busse oder für den Zugriff mit Computern über LAN. PCAN-miniPCIe FD PCAN-Explorer 6 570 € CAN-FD-Interface für PCI Express Mini. Als Ein-, Zwei- und Vierkanalkarte inkl. Software, APIs und Treiber für Windows und Linux erhältlich. ab 240 € Professionelle Windows-Software zur Steuerung und Überwachung von CAN-FD- und CAN-Bussen. ab 510 € www.peak-system.com Otto-Röhm-Str. 69 64293 Darmstadt / Germany Tel.: +49 6151 8173-20 Fax: +49 6151 8173-29 info@peak-system.com

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