Über die Farbmessungen hinaus sind mit den Sensoren von Micro-Epsilon auch Intensitätsmessungen, Vollständigkeits- und Anwesenheitsprüfungen oder die Bewertung von Oberflächeneigenschaften möglich. Die True-Color-Farbsensoren der Reihe colorSensor CFO ermöglichen eine 100 %-Kontrolle in anspruchsvollen, industriellen Messaufgaben und liefern präzise Messergebnisse. Es handelt sich dabei zudem um besonders lichtstarke Sensoren, die auch auf dunklen Oberflächen zuverlässige Mess­ergebnisse liefern.

Die CFO-Sensoren basieren auf einer intelligenten Auswertung der Messergebnisse. Sie arbeiten nach dem Prinzip der relativen Farbmessung. Hier wird der ermittelte Farbwert des Targets direkt im Sensor mit einer eingelernten Referenzfarbe verglichen. Das Vergleichsergebnis bewertet der Sensor sofort mit OK oder NOK und gibt dies an die Steuerung aus. Erkannt werden je nach Modell bis zu 320 Farben sowie sehr feine Farbabstufungen auf Metall, Kunststoff, Glas oder Textilien. Sie erreichen eine Reproduzierbarkeit von ∆E ≤ 0,3, wodurch sich feine Farbnuancen unterscheiden lassen. Bei der CFO-Reihe handelt es sich daher um eine prozesssichere Lösung mit stabilen Messwerten.
Ist der Vergleich von Farbwerten unterschiedlicher Sensoren für die Messaufgabe von Bedeutung, so können kundenspezifische Kalibrierungen erfolgen, die auch an unterschiedlichen Produktionsstand­orten weltweit einen exakten Farbwertvergleich ermöglichen. 
Farbmesssysteme der Reihe CFO eignen sich aufgrund ihrer ­hohen Messfrequenz gut zur Inline-Integration. Die Systeme nehmen Messwerte mit bis zu 30 kHz auf. Bis zu 7.500 Teile können dadurch asynchron pro Sekunde prozesssicher erkannt werden. Erfolgt eine Synchronisation mit dem Controller, lassen sich bis zu 15.000 Teile pro Sekunde erfassen und auswerten.
Die True-Color-Sensoren CFO können optional in eine BUS-Umgebung eingebunden werden. Dies ist für Profinet oder Ethernet/IP entweder direkt über Modbus TCP bzw. RTU oder über ein zwischengeschaltetes Gateway (Modbus RTU) möglich. Soll der Colorsensor CFO in eine Ethercat-Umgebung eingebunden werden, kann dies mit der Modbus TCP und einem entsprechenden Gateway ebenfalls ­realisiert werden.

Multi-Teach-Funktion und Bedienung via Webinterface

Ein besonderes Merkmal der Sensorserie ist die Multi-Teach-Funktion. Diese ermöglicht es, zahlreiche Farbreferenzen einer zu erkennenden Farbe als Gruppe zu hinterlegen, um damit unterschiedliche Abstände oder Messwinkel zu kompensieren. Anstelle einer einzelnen, verhältnismäßig starren Referenz werden verschiedene Farbnuancen infolge einer geänderten Messanordnung eingelernt, wodurch die eigentlich zu erkennende Farbe prozesssicher erkannt wird. Die Farben können manuell als Einzelwert oder automatisch über eine bestimmte Zeit eingelernt werden. 
Die gesamte Konfiguration der Colorsensor-Systeme erfolgt über das integrierte Webinterface. Dazu wird der Sensor über die Ethernet-Schnittstelle mit einem PC verbunden. Das Webinterface ermöglicht die Messwertanzeige und das Einstellen von Parametern wie der Belichtung oder der Messfrequenz. Zudem lassen sich Anpassungen für Farbgruppen vornehmen und Toleranzräume für jede Farbe definieren.

Farbhomogenität bei Kunststoff-Flaschen

Kunststoff-Flaschen werden oftmals in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt. Durch unterschiedliche Flaschenformen treten abstandsabhängige Farbabweichungen auf, die vom Farbsensor kompensiert werden müssen. Durch die Multi-Teach-Funktion in Zusammenspiel mit der hohen Messrate und Farbgenauigkeit werden Farbsensoren Colorsensor CFO200 eingesetzt. Mit bis zu 320 Farben in 256 Farbgruppen können unterschiedliche Produktionschargen und Varianten erkannt werden.

Markierungsdetektion auf Flaschen

Für Detektionsaufgaben hat die Firma David Blankenaufulland Farbsensoren von Micro-Epsilon im Einsatz. Das Unternehmen entwickelt und fertigt CNC-Siebdruckmaschinen für das Bedrucken von Behältern aus Kunststoff, Textilien, Keramiken oder Glas. Beim automatisierten Bedrucken von semitransparenten Glaskeramikflaschen gilt es, die exakte Position für den Aufdruck festzulegen. In die Flaschen ist eine Prägung eingelassen, die als Referenzmarke dient. Durch die Vertiefung ergibt sich an der Stelle der Prägung ein Farbunterschied im Vergleich zur restlichen Flaschenoberfläche. Diesen minimale Farbunterschied erkennt der Colorsensor CFO, wodurch sich exakt die Position für den Druck festlegen lässt, der unterhalb der Prägung erfolgen soll. Für ein makelloses Druckbild ist eine genaue und reproduzierbare Positionierung wichtig. Fehlt die Markierung, ist die Flasche fehlerhaft und wird sofort ausgeschleust. Somit kann gleichzeitig auch eine Gut-/Schlecht-Bewertung im Rahmen einer Qualitätskontrolle durchgeführt werden.
Eine Maschine dreht die Kosmetikflasche und der Colorsensor CFO100 misst während dieser Rotation in einem Abstand von unter 10 mm ständig die Oberfläche der Flasche. Die Prägung wird dadurch schnell und zuverlässig detektiert. Jetzt ist die exakte Position für das Bedrucken der Flasche festgelegt und weitere Prozessschritte können erfolgen. Der Colorsensor beweist hier deutliche Vorteile gegenüber anderen Messverfahren: zum einen bei semitransparenten Oberflächen. Zum anderen prädestiniert ihn das attraktive Preis-Leistungs-Verhältnis für diese Positionsmessungen. Der Colorsensor CFO100 ist bei dieser Applikation in die Maschine integriert. 
Durch seine hohe Messfrequenz gibt er in der vorgesehenen Taktzeit von unter zwei Sekunden ein vollständiges IO/NIO-Signal aus. Der Messfleck mit 0,6 mm Durchmesser sorgt für ein zuverlässiges und punktgenaues Erkennen der Prägung. Die Umgebungsbedingungen wie Schmutz und Temperatur im Inneren der Maschine wirken wegen der räumlichen Trennung von Messstelle und Signalverarbeitung nicht auf den Sensor ein. Der Controller lässt sich in den hinteren Teil der Maschine integrieren, während die platzsparenden Lichtleiter mit Endhülse an der Messstelle positioniert werden können. Dieser Systemaufbau gewährleistet die richtige Position für den Druck und reduziert gleichzeitig möglichen Ausschuss.

Farbkontrolle von KFZ-Teilen

In der Automobilbranche werden Anbauteile in der Regel von verschiedenen Zulieferern gefertigt. Dennoch müssen die Wagenfarbe sowie die lackierten Anbauteile exakt denselben Farbton aufweisen. Deshalb wird bereits bei der Herstellung der einzelnen Bauteile darauf geachtet, dass die Lackierung in Wagenfarbe erfolgt. Die Herausforderung bei dieser Messaufgabe liegt in den unterschiedlichen Oberflächen der Bauteile und den Spiegelungen bei Glanz- und Metallic-Lacken. Zusätzlich müssen häufig Farben unterschieden werden, die im Farbspektrum sehr eng beieinanderliegen. Dies ist beispielsweise bei Parksensoren der Fall, deren Lackierungen in Nuancen in Blau-, Silber- und Silber-Gelb-Tönen unterschieden werden müssen.
Für diese präzisen Farbvergleichsmessungen sind die Farbsensoren der Reihe Colorsensor CFO von Micro-Epsilon prädestiniert, da sie die unterschiedlichen Farben prozesssicher erkennen und eine 100%-Qualitätskontrolle ermöglichen. Die Sensoren werden einmalig auf die vorherrschenden Messbedingungen wie Umgebungslicht und Messabstand abgestimmt. Dazu ist ein Abgleich der Beleuchtungs-LED notwendig. Der Abgleich erfolgt auf das Target mit dem hellsten Farbton. Um auch auf glänzenden Oberflächen optimale Messverhältnisse zu erhalten, wird neben dem Controller Colorsensor CFO ein Reflexsensor genutzt, der in einem Winkel von 25 ° zum Messobjekt angeordnet wird. Damit wird sichergestellt, dass kontinuierlich dieselben Abstände und Winkel eingehalten werden. Der Arbeitsabstand zwischen dem Reflexsensor und dem Parksensor beträgt 10 mm, bei einem Messfleckdurchmesser von ca. 8 mm. Im Anschluss kann direkt eine OK- oder NOT-OK-Bewertung über ein digitales Ausgangssignal von 0 V oder 24 V an eine Steuerung ausgegeben werden.

Autor
Joachim Hueber
Produktmanager Farbsensoren