Die Unbeirrbaren

Zur Farbkontrolle sowie für Farbsortierprozesse hat Contrinex einzigartige Farbsensoren entwickelt. Die Neuen ermüden nie – und sie lassen sich auch nicht von subjektiven Eindrücken oder Kontrasten in die Irre führen.

Für das Haus Contrinex sind sie das Entree in die Welt der Farbsensorik: Mit den neuen Farbtastern hat der Schweizer Sensorenspezialist eine Gerätereihe entwickelt, die zur Farbkontrolle ebenso wie für die Durchführung von Farbsortierprozessen einsetzbar ist. Sowohl zur optischen Kontrolle wie auch für Sortieraufgaben erscheint die Baureihe gleichermaßen geeignet.

Besser als Menschenaugen

„Unser erster Colorsensor FTS-4055-30# bildet das Basismodell, dem bald weitere Ausführungen folgen werden“, erklärte Dipl.-Ing. Norbert Matthes im vergangenen November auf der Fachmesse SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg. Der Contrinex Produktmanager für das Geschäftsfeld Sensorik Deutschland unterstrich gegenüber Konstruktion & Entwicklung: „Farbsensoren sind besser als menschliche Augen. Anders als letztere ermüden sie nicht und sie lassen sich auch nicht von subjektiven Eindrücken und Kontrasten in die Irre führen.“ Wozu dienen Farbsensoren? Die Antwort liegt auf der Hand: Ganz generell haben sie die Aufgabe, die Farben von Oberflächen automatisch zu identifizieren. Beispiele aus der Automatisierungstechnologie sind die schnelle Kontrolle der Farben von Objekten oder Farbaufdrucken, die Anwesenheits- und Positionskontrolle von Etiketten oder Farbzeichen oder auch die Farbbandüberwachung in Verpackungsmaschinen. Ein zweites Anwendungsfeld ist die Qualitätskontrolle. Hierbei geht es zum Beispiel um die Unterscheidung aufgedruckter oder aufgemalter Farben. Oder es dreht sich um die richtige Farbbestimmung beim Ansetzen und Mischen von Farben für Reparaturen und für Farbabgleiche.

Zur Lösung der anstehenden Erfordernisse eignen sich grundsätzlich zwei ganz unterschiedliche Gerätevarianten. Die eine Gattung ist die Farbmessung anhand von Messkriterien wie zum Beispiel CMYK- Werten, RAL-Farbnummern, RGB oder Pantone. Derartige Messgeräte, etwa Farbspektrometer, sind allerdings wenig verbreitet. Der Grund ist deren aufwendige und somit teure Technologie.

Farbsetzung mittels dreier Teachkanäle

Alternativ dazu gibt es Systeme zur Farberkennung spezifischer Farben, wie zum Beispiel die Neuen von Contrinex. Das Signalprocessing läuft bei diesen Sensoren folgendermaßen ab: Das Prüfobjekt wird von einer LED mit Weißlicht beleuchtet, das Licht wird vom Objekt auf eine Fotodiode reflektiert. Die spektralen Lichtanteile für Rot, Grün und Blau werden ausgewertet – jeweils als 10-Bit-Wert, also 1024 Abstufungen – und mit gespeicherten Referenzwerten verglichen. Je nach Ergebnis des Vergleichs signalisiert der Ausgang „Farbe erkannt“ bzw. „Farbe nicht erkannt“. Die Hinterlegung der entsprechenden Referenzwerte, die sogenannte Farbsetzung, erfolgt mittels Teachen oder Kalibrieren. „Die Geräte unserer neuen Serie FTS-4055-30# verfügen über drei Teachkanäle mit unabhängigen 200 mA Ausgängen“, hebt Norbert Matthes einen großen Vorzug der Schweizer Neuprodukte hervor. „Dadurch sind bis zu drei unterschiedliche Farbtöne programmierbar“.

Beim Teachvorgang lässt sich zwischen fünf verschiedenen Schalttoleranzen auswählen. Während bei kleinen Toleranzen die Geräte feinste Nuancen und sehr geringe Farbunterschiede erkennen, können hingegen bei größeren Toleranzen gewisse Farbvariationen in Kauf genommen werden. Als Resultat steht für Norbert Matthes fest: „Es wurde eine Optik entwickelt, die im Vergleich zu herkömmlichen Autokollimationsoptiken selbst dann eine genaue und zuverlässige Farberkennung garantiert, wenn die Applikationsgegebenheiten nicht optimal sind.“

Auch nicht von schlechten Eltern sind die weiteren Kennkriterien der neuen Reflexions-Lichttaster, als da sind: die hohe Schaltfrequenz bis 4 kHz, die schon erwähnte 10-Bit-Verarbeitung der Signale R, G, und B sowie die programmierbare Impulsverzögerung und -verlängerung. Alles zusammen Eigenschaften, die erlauben, die Sensoren einfach in bestehende Anlagen zu integrieren, und die genauso eine sichere Erfassung bei hohen Taktraten garantieren.

Spielzeugeisenbahn als Demonstrationsmodell

„Die einzigartige Ausführung der Optik der Contrinex-Farbsensoren gestattet die Farberfassung im Arbeitsbereich von 30 bis 40 mm nahezu unabhängig vom Abstand des zu erfassenden Objekts“, freut sich Norbert Matthes. Um die Performance der Taster vorführen zu können, hat der Diplomingenieur ein interessantes Demonstrationsmodell gebaut: Spielzeuglokomotiven in den Farben rot, grün und blau fahren über die Gleise einer Modelleisenbahn. Dabei passieren sie drei der neuen Reflexions-Lichttaster und jedes Mal, wenn der Sensor die ihm zugeordnete Lokfarbe erkennt, was stets schnell und sicher erfolgt, leitet die unverzüglich ausgelöste Weichenstellung die Lok auf das entsprechende Haltegleis um.

Die Modelleisenbahn demonstriert auch die Einbauflexibilität der Farbtaster dank des perfekt für die Praxis konzipierten Stecker-anschlusses: Der 5-polige S12-Stecker ist um 0 Grad, 45 Grad und 90 Grad verstellbar ausgeführt. Befestigen lassen sich die Sensoren entweder mit Winkeln oder in einer Klemmhalterung (Schwalbenschwanz-Nut).

Verbaut sind die Farbtaster im kompakten Standardgehäuse aus glasfaserverstärktem PBTP mit den Maßen 40 mal 50 mal 15 mm. Das äußerst widerstandsfähige, kleine Gehäuse verfügt über zwei unabhängige Isolationsschichten und erfüllt damit nach EN 61140 die Isolationsklasse II. Das vorhandene Fenster aus Glas lässt sich mit herkömmlichen Mitteln einfach reinigen, so dass die Geräte beispielsweise auch in staubigen Umgebungen einsetzbar sind.

Der Sender ist als weiße LED ausgeführt. Die minimale Positionierungstoleranz (Tol. 1) ist angeben mit +/- 2 mm, die maximale Positionierungstoleranz (Tol. 3) mit +/- 5 mm. In der Mitte des möglichen Arbeitsbereichs – das sind 35 mm Entfernung vom Objekt – beträgt der Strahldurchmesser 4 mm. Der mögliche Umgebungstemperaturbereich geht von -5 Grad C bis +55 Grad C.

Kurzschluss-, Verpolungs- und Induktionsschutz sind eingebaut; Schock- und Schwingschutz erfolgt gemäß IEC 60947-5-2 / 7.4. Die Schutzart ist IP 67, das Gewicht beträgt 35 g. Und – last but not least – ist die baldige Verfügbarkeit des I/O-Link-Anschlusses in Aussicht gestellt.

Zielmärkte Verpackungs- und Druckindustrie

„Künftige Haupteinsatzgebiete sind die Verpackungs- und Druckindustrie“, äußerte sich Norbert Matthes mit Zuversicht auf der Nürnberger Fachmesse SPS/IPC/DRIVES 2009. Zudem ist der Produktmanager fest überzeugt: „Die Abtaster werden in Zukunft gleichermaßen in den unterschiedlichsten automatischen Fertigungsprozessen eingesetzt.“ Erste Erfahrungen in der Qualitätskontrolle oder zum Separieren unterschiedlicher Komponenten seien schließlich bereits sehr vielversprechend verlaufen. In einem Fall, so Matthes, habe der Interessent den neuen FTS-4055-30# sogar auf dem Contrinex Messestand „direkt ausprobiert und sofort für den Einsatz in der Teppichproduktion für gut befunden.“W

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