Was man über Vision-Sensoren wissen muss

Vision-Sensoren, Farb- und Kontrast-Sensoren: Transfer Multisort klärt über Funktionsweisen und wichtigste Anwendungsbereiche auf.

Die Farberkennung durch spezielle Sensoren ist gar nicht so einfach, wie es vielleicht scheint. Wie wir bereits wissen, sind Farben in Wahrheit elektromagnetische Wellen mit unterschiedlicher Länge, deren Wert im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Wir sprechen hier von Wellen im Bereich von 400 Nanometern für die Farbe Violett und 700 Nanometern für Rot. Außerhalb dieses Bereichs befinden sich die übrigen Typen von elektromagnetischen Wellen, die mit bloßem Auge nicht zu sehen sind, – dies sind vor allem Röntgenstrahlung, Infrarot oder Mikrowellen.

Jeder Farbsensor basiert in seiner Funktion auf dem Ablesen der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle. Er sendet einen weißen Lichtstrahl auf den untersuchten Gegenstand, der nach der Reflexion zurück auf den Sensor trifft, wo er analysiert wird. Einfache Geräte, die auch Kolorimeter genannt werden, basieren meistens auf drei RGB-Filtern (Rot, Grün, Blau), die nur Wellen mit konkreten Wellenlängen durchlassen. Diese treffen dann auf lichtempfindliche Elemente, wo sie gemessen werden, oder, besser gesagt, in einen messbaren Wert umgewandelt werden (meistens handelt es sich dabei um Spannung). Ist der Spannungswert bereits vorhanden, kann die im Sensor untergebrachte Elektronik diesen problemlos in etwas für Menschen oder andere Maschinen verständliches umwandeln. Eine Alternative für Sensoren mit RGB-Filtern sind sogenannte Spektralphotometer. Diese Geräte sind wesentlich ausgebauter. In ihrem Fall wird die von der untersuchten Oberfläche reflektierte Welle in Strahlen einer konkreten Farbe gestreut, die von den ihnen entsprechenden lichtempfindlichen Elementen erfasst werden. Dadurch kann die Farbe des untersuchten Objekts sehr genau ermittelt werden.

Reflexions-Farbsensor.

Wie funktioniert der Kontrast-Sensor?

Kontrast-Sensoren erinnern in ihrer Funktionsweise und ihrem Aufbau ein wenig an die bereits vorgestellten Vision-Farbsensoren. Auch hier wird ein Lichtstrahl emittiert, der nach der Reflexion durch die untersuchte Oberfläche zum Modul zurückkehrt. Dort wird er im Hinblick auf seine Intensität überprüft, anders ausgedrückt – es wird geprüft, wie viel Licht zum Sensor zurückgekehrt ist. Auf dieser Grundlage kann der Kontrast ermittelt werden. Je dunkler die untersuchte Oberfläche ist, umso weniger Licht kehrt zum Sensor zurück, somit treffen weniger Photonen auf dem lichtempfindlichen Element ein, das deren Wert in Spannung umwandelt. Auf Grundlage dieser elektrischen Größe kann der Kontrast bereits problemlos ermittelt werden. Es lohnt sich auch, zu wissen, dass Kontrast-Sensoren nicht nur auf weißem Licht basieren. Sie können auch Lichtstrahlen in anderen Farben emittieren, wodurch der Kontrast bunter Objekte einfacher analysiert werden kann.

Kontrast-Sensor mit einer Reichweite von 12,5 mm.

Anwendungen von Vision-Sensoren

Vision-Farb- und -Kontrast-Sensoren werden sehr gerne in modernen Industrieanlagen eingesetzt. Wir können hier die Branchen unterscheiden: Automobil, Pharmazie, Lebensmittel, Chemie und natürlich Polygraphie. Vision-Sensoren sind ein unersetzliches Element größerer Baugruppen von Maschinen, wo sie die Funktion von Detektoren erfüllen, die die Ermittlung der Produktionsqualität ermöglichen. Außerdem werden sie in Sortiermaschinen eingesetzt. In Wahrheit hängt alles von der Spezifik des Produktionsverfahrens ab, da Vision-Sensoren in manchen Fällen andere Arten von Detektoren ersetzen können.

Welchen Vision-Sensor sollte man wählen?

Bei der Auswahl von Vision-Sensoren lohnt es sich, solche Aspekte zu berücksichtigen wie Empfindlichkeit des Moduls, maximale Entfernung der Detektion oder auch technische Parameter. Sehr viel wird von der konkreten Branche und Anwendung abhängig sein. Im Großteil aller Fälle wird die Ermittlung der konkreten Farbe nicht nötig sein. Viele Produktionsinspektionen basieren in Wahrheit nur auf der Ermittlung des Farbtons, nach dem Prinzip OK/NOK (OK/not OK – in Ordnung/nicht in Ordnung). Bei solchen Lösungen bewähren sich einfache und günstige Vision-Sensoren perfekt. Im Fall von anspruchsvolleren Produktionsprozessen wird man sich stärker für präzise Sensoren interessieren müssen, deren Möglichkeiten im Hinblick auf die Farb- oder Kontrasterkennung wesentlich größer sind. Alles ist im Prinzip abhängig von der Spezifik der Fertigungsstraße.