Chromasens stellt ein spektrales Inline-Farbmesssystem vor, das unter Verwendung von 12 Filtern eine spektrale Schätzung des Spektrums von Druckfarben mit einer sehr hohen Genauigkeit beim Farbabstand* <1 ermöglicht.

„Der Trend bei industriellen Bildverarbeitungssystemen geht klar in Richtung Farbe. Im Fokus steht die möglichst exakte spektrale Messung von Farben. So eröffnet die Erfassung der spektralen Eigenschaften von Druckfarben durch Inline-Inspektionssysteme beispielsweise neue Möglichkeiten der automatisierten Maschinensteuerung und verbessert die Sicherstellung der gewünschten Farbwiedergabe, erläutert Markus Schnitzlein, Geschäftsführer von Chromasens.

Problemstellung
Zur Sicherstellung der Druckqualität sind moderne Druckmaschinen heute bereits vielfach mit industriellen Bildverarbeitungssystemen ausgestattet. Automatisiert können damit die vollständige Abbildung aller Druckelemente sicher gestellt und eventuelle Fehler, beispielsweise durch Streifenbildung, vermieden werden.

Die korrekte Farbwiedergabe spielte im Rahmen der automatisierten Qualitätskontrolle bislang eine untergeordnete Rolle. Die Farbkontrolle erfolgte nach Ausdruck von Testbögen manuell. Mittels separater Farbmessgeräte wurde durch den Bediener ein Soll-/Istwert-Vergleich vorgenommen und notwendige Nachkalibrierungen vorgenommen. Ein Vorgang der zeitintensiv war und üblicherweise mehrere Iterationen benötigte.

Der Grund, diesen Arbeitsschritt nicht auch zu automatisieren, lag darin, dass die spektrale Auflösung von industriellen Kameras bisher auf drei Sensoren (Rot, Grün, Blau) beschränkt war. Die Folge waren erhebliche Beschränkungen bei der Farbdarstellung und der Farbmessung.

Die Entwicklung von spektral definierten mehrkanaligen Sensoren ist laut Markus Schnitzlein nur mit großem Aufwand möglich, da die etablierte Herstellung mittels Farbcoating auf Siliziumsubstraten zu ungenau (toleranzbehaftet) ist und nur relativ breitbandige Filter ermöglicht.

Mit der Einführung von Sensoren, deren spektrale Empfindlichkeit deutlich genauer definiert und reproduziert werden kann, lassen sich allerdings mehrkanalige spektral selektive bildgebende Sensoren herstellen, welche für eine spektral aufgelöste Erfassung der Vorlage sorgen und geringe Farbabweichungen wesentlich besser detektieren können.

Zeilenkamerasystem für den industriellen Betrieb
Im wissenschaftlichen Bereich der spektralen Farbmesstechnik wird von vorneherein mit mehrkanaligen Systemen (> 40 Kanäle) gearbeitet. Diese spektralen Messungen werden bislang aber vorwiegend punktförmig durchgeführt. Ortsaufgelöste spektrale Messungen sind bis dato nur mit kombinierten Kamerasystemen mit speziellen spektralen Filtersystemen umsetzbar.

Jetzt präsentiert Chromasens erstmalig ein hochauflösendes Zeilenkamerasystem für den industriellen Betrieb, welches mit einer ausreichend großen Zahl an spektralen Kanälen arbeitet und eine schnelle spektrale Bilderfassung ermöglicht, die grundsätzlich für jeden Bildpunkt oder (aus Gründen des Signalrauschens) für des 10x10 Pixel große Feld eine spektrale Information liefert.

"Es konnte anhand von Versuchen und Simulationen gezeigt werden, dass auf der Basis eines 12-kanaligen CCD-Kamerasystems - unabhängig von der präzisen Auswahl der Filtereigenschaften - sehr gute spektrale Schätzungen möglich sind, die auf typischen Druckfarben zu Delta E-Werten führen, die im Bereich von < 1 liegen", erklärt Markus Schnitzlein. Eine Genauigkeit, die laut Schnitzlein gleichermaßen auf exakten mathematischen Verfahren wie der Einbeziehung grundlegender Eigenschaften der verwendeten Farben basiert.

In Zusammenarbeit mit der HTWG Konstanz und der TU Chemnitz entstand bereits ein umfassendes Simulationstool sowie ein Kameramessplatz für eine spektrale Charakterisierung der Sensoren (Bildkanäle).

Vielseitige Anwendungsbereiche
Die Einsatzbereiche spektraler Kamerasysteme sind vielfältig und reichen nach Schnitzleins Worten weit über die beschriebene Nutzung in der Druckqualitätskontrolle hinaus. Applikationsfelder sieht er unter anderem in der Sicherheitstechnik, zum Beispiel bei der Echtheitsprüfung von Dokumenten oder bei der Materialsortierung, wenn es um die Verbesserung der Messgenauigkeit der Farbwerte von Lebensmitteln oder der Bewertung von Inhaltsstoffen geht.

Auch dem E-Commerce könnte die "farbrichtige" Darstellung der angebotenen Produkte positive Impulse geben. Letztlich wird nach Schnitzleins Einschätzung auch die Telemedizin in Zukunft von spektralen Kamerasystemen profitieren, beispielsweise wenn es im Rahmen von Ferndiagnosen um die Beurteilungen von Veränderungen an der Hautoberfläche geht.

*Nach DIN 5033-1 Abs. 18 wird die Größe des empfindungsgemäßen Unterschiedes zwischen zwei Farben als Farbabstand bezeichnet. Der Farbabstand wird normalerweise als Delta E angegeben.
Delta E Bewertung:
0,0 bis 0,5 kein bis fast kein Unterschied
0,5 bis 1,0 Unterschied kann für das geübte Auge bemerkbar sein
1,0 bis 2,0 merklicher Farbunterschied
2,0 bis 4,0 wahrgenommener Farbunterschied
4,0 bis 5,0 wesentlicher Farbunterschied, der selten toleriert wird
oberhalb 5,0 die Differenz wird als andere Farbe bewertet
Quelle: Wikipedia