Kontrastsensoren und die Funktionsweise einer Kontrastmessung
Kontrastsensoren und die vielen industriellen Anwendungen, in denen sie eingesetzt werden können!
In diesem Artikel betrachten wir Kontrastmessungen. Die behandelten Themen sind: Was ist Kontrast? Wie funktionieren ein Kontrastsensor und eine Kontrastmessung? In welchen Anwendungen wird die Kontrastmessung eingesetzt? Letztendlich verfügen Sie über Grundkenntnisse über Kontrast und dessen Messung, wodurch Sie die Lösungen für Ihr Problem besser kennen!
Was ist Kontrast?
Kontrast ist der Unterschied zwischen zwei Gegensätzen. Wie hell und dunkel. In optischen Sensoren wird mit Kontrast der Unterschied hinsichtlich der Helligkeit zwischen zwei Objekten bezeichnet. Dabei gilt: je größer der Unterschied, desto höher der Kontrast. Beide Objekte besitzen damit einen anderen Helligkeitswert, der vom Sensor erfasst werden kann. In einer Abbildung ist das beispielsweise, wie dunkel das Schwarz ist und wie leuchtend das Rot ist. Bei Objekten gilt das gleichermaßen. Aufgrund des Kontrastunterschiedes können nicht nur verschiedene Farbsorten voneinander unterschieden werden, wie beispielsweise Grün und Rot, sondern auch zwei unterschiedliche Grüntöne.
Wie funktioniert die Kontrastmessung mit einem Kontrastsensor?
Bei einer Kontrastmessung wird der Kontrastunterschied zwischen Objekten oder zwischen mehreren Farben auf einem Objekt gemessen. Diese Messung wird von einem Kontrastsensor durchgeführt. Denken Sie an den SPECTRO-1-POFder über einen Glasfaseranschluss verfügt und vielseitig einsetzbar ist. Indem er mit einer Konfiguration für "Objekt" und "Hintergrund" arbeitet, kann ein Kontrastsensor den Kontrastunterschied erkennen. Dabei ist das Objekt das Erkennungsziel. Der Hintergrund ist die Farbe eines anderen Objekts oder der Hintergrund, vor dem sich das Ziel befindet.
Schritt für Schritt sieht der Prozess der Kontrastmessung folgendermaßen aus:
1. Lehren von Kontrastwerten
2. Der Kontrastsensor sendet Licht
Zur Durchführung der Kontrastmessung braucht der Kontrastsensor Referenzwerte mit denen die zu messenden Objekte verglichen werden. Die gewünschten Werte für das Ziel (Objekt) und den Hintergrund werden eingelernt. Man kann sich für einen stark oder weniger stark kontrastierenden Hintergrund entscheiden. Ferner können Toleranzen angegeben werden, wodurch die Messungen nach Abweichung gegliedert werden. Diese Parameter können mithilfe der SPECTRO1-Scope Software für Windows-Systeme eingestellt werden.
Zur Wahrnehmung des Kontrastwertes ist eine konsistente Lichtquelle erforderlich, damit der Sensor alle Messungen mit einer jeweils konstanten Beleuchtung durchführen kann. Dadurch können alle Messungen miteinander verglichen werden. Zu diesem Zweck verfügt der Sensor über eine integrierte Lichtquelle, die das Objekt beleuchtet und eine Reflexion auf Seiten des Objekts hervorruft.
3. Der Kontrastsensor empfängt die Reflexion und verarbeitet sie
4. Empfangene Reflexion auswerten
Das Licht, das von dem zu messenden oder detektierenden Objekt reflektiert wird, ermöglicht die Ermittlung eines Kontrastwertes. Die Reflexion scheint nämlich in die Linsenoptik des Sensors, der das zum internen Lichtsensor hin bricht. Dieser Sensor stellt Helligkeitswerte für das empfangene Licht fest. Der Helligkeitswert ist in unterschiedliche Phasen (Grauwerte) gegliedert.
In der Regel wird der Grauwert für den gesamten sichtbaren Bereich bestimmt. Die Auswertung des Kontrastwerts mit unseren Kontrastsensoren ist deshalb farbneutral. Das heißt, dass der Kontrastsensor für jede Farbe eine Messung durchführen kann. Die Grauwerte des empfangenen Lichts werden mit den eingelernten Werten verglichen. Auf dieser Grundlage zeigt der Sensor an, ob das Objekt den Werten entspricht bzw. wie groß eine etwaige Abweichung ist.
Industrielle Kontrastmessung mit Kontrastsensoren
Der SPECTRO Kontrastsensor ist in zahlreichen Anwendungsbereichen einsetzbar und zwar auch deshalb, weil die Messungen nach Bedarf mit der SPECTRO1-Scope Software parametrisiert werden können. Es folgen ein paar Beispiele:
Detektion von Text, Nummern und Barcodes
Markierungen detektieren
Wenn Nummern oder andere Zeichen, wie Buchstaben oder Barcodes, zum Beispiel in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie auf Verpackungen kontrolliert werden müssen oder wenn eine Verpackung fehlerhaft oder gar nicht bedruckt wurde, muss das so schnell wie möglich festgestellt werden. Kontrastsensoren haben eine hohe Schaltfrequenz wodurch Messungen nahezu in Echtzeit erfolgen und ausgewertet werden. Auf diese Weise können Störungen und entsprechende Stillstandszeiten verhindert bzw. so schnell wie möglich behoben werden.
Bei Markierungen, wie beispielsweise auf Zahnpastatuben, die weiterverarbeitet werden sollen, muss man die Gewissheit haben, dass sie ordnungsgemäß angebracht worden sind. Der Kontrastsensor kann detektieren, ob eine Tube mit einer korrekten Markierung versehen wurde und damit kann gewährleistet werden, dass fehlerhafte oder fehlende Markierungen nicht zur nächsten Phase in den Fertigungsanlagen gelangen.
Drucken detektieren
Klebekanten prüfen
Zur Vermeidung von Druckfehlern können Kontrastsensoren eingesetzt werden. Sie erfassen die eingelernten Werte auf einer Verpackung und gewährleisten, dass Druckfehler nachgebessert oder aus dem Herstellungsvorgang gefiltert werden. Der Sensor ist glänzenden (glossy) bzw. matten Verpackungen gegenüber unempfindlich.
Manche Verpackungen, wie Kartons oder Getränkeverpackungen, können mit einem Kleberand verschlossen werden. Wenn es dabei zu einer fehlerhaften Befestigungen kommt, kann das zu schlecht oder gar nicht verschlossenen Verpackungen führen. Der Kontrastsensor kann Kleberänder detektieren, wodurch der Verschluss der Verpackungen gewährleistet wird.
Versiegelungen überwachen
Auf einem Förderband in der Getränkeindustrie, auf dem versiegelte Flaschen kontrolliert werden müssen, kann der Kontrastsensor die Flaschenverschlüsse im Hinblick auf das Vorhandensein der Versiegelungen detektieren – unabhängig von der Transparenz der Versiegelung oder des Flaschenverschlusses.
