Anwendungsberichte für Silicann Farbsensoren

Die folgenden Beispiele illustrieren das weite Spektrum von Anwendungen, die bereits mit unseren Sensoren implementiert wurden:

Chemie-, Kosmetik-, Pharma-, Verpackungs- und Lebensmittelindustrie

• Erkennen von Kraftstoffen nach Farbe (Durchlichtverfahren)
• Farbsortierung von Kunststoffgranulaten, Hygieneprodukten, Tabletten...
• Farbsortierung und Zuordnung von Farbstiften, Lippenstiften, Rouge, Lidschatten...
• Farbprüfung von Lacken, Kosmetikflaschen, Verpackungen...
• Erkennen von Farben und Farbmarken auf Verpackungen
• Erkennen von Farbumschlägen (in einer Flüssigkeit z.B. Blau in Rotverfärbung)
• Bräunungsgraderkennung bei Backwaren
• Zollbanderolenerkennung an Zigarettenschachteln
• Kappenerkennung an Medikamentendosen
• Erkennen der Farbcodierung an Infusionsverpackungen

Elektrotechnik, Elektronikindustrie

• Farbe und Intensität von LED- oder Signallampen prüfen
• Lampen und LEDs in Schaltern prüfen
• Farben von Steckverbindern erkennen
• Materialerkennung von elektrischen Kontakten an Relais, Schützen, Steckern (aus Gold, Silber, Kupfer, Zinn etc.)...
• Korrosionserkennung, Polaritätserkennung, Verschmutzungserkennung
• Kleber-, Verzinnungs- und Löterkennung
• Verpackungskontrolle

Maschinen-, Automobilbau- und Zuliefererindustrie

• Sortieraufgaben nach Farbe (z.B. Schweißnahtverfolgung, O-Ringkontrolle, Verschlüsse, Kronkorken, Etiketten...)
• Farberkennung an Kunststoffspritzteilen
• Kleberauftragsprüfung an Schrauben und Muttern
• Farbmarkenerkennung auf Lagerschalen
• Erkennen von farbigen Kunststoffringen in Holzschrauben
• Farberkennung an Karosserieteilen, Federn, Stoßstangen, Radblenden, Türen, Innenverkleidungen...
• Farbcodierungen an Getriebe- und Antriebsteilen/Motoren erkennen

Spielwarenindustrie

• Sortieren oder Prüfen von farbigen Kunststoff- oder Holzbausteinen
• Sortieren oder Prüfen von farbigen Spielfiguren
• Sortieren oder Prüfen aller Arten farbiger Spielzeugteile

Farbsensor-Anwendungsberichte

Erkennen einer roten Folie im Langzeitbetrieb

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Ein Hersteller von Maschinen für die PCB Verarbeitung hat die Aufgabe rote Folien langzeitstabil zu erkennen. Es werden Farbsensoren in größerer Stückzahl verbaut. Die Sensoren sollen ohne Einrichtungsaufwand sofort nach der Montage die Farbe exakt erkennen. Daher wird die Möglichkeit einer Übertragung der Sensorparameter ohne individuelle Anpassung an der Maschine gefordert.

Benutzte Produkte:

Kompaktfarbsensor PCS-I, elektronisch abgeglichen

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-I gelöst werden. Dazu wird der Farbsensor vor der Auslieferung auf die zu erkennende Farbe des Kunden exakt elektronisch abgeglichen. Alle Parameter können nun beim Kunden ohne individuelle Anpassung von einem Sensor zum anderen übertragen werden.

Erkennen einer kaum sichtbaren Gelbverfärbung von Polyethylenglykol

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

• Polyethylenglykol ist in einwandfreiem Zustand eine klare Flüssigkeit. Durch thermische Beanspruchung oder ungünstige Belichtung tritt eine geringfügige Gelbverfärbung ein, die vor der Weiterverarbeitung erkannt werden muss.
• Erkennen einer kaum sichtbaren Gelbverfärbung von Polyethylenglykol in einem PG Rohr mit 50mm Durchmesser.

Benutzte Produkte:

• Kompaktfarbsensor PCS-I-F
• Durchlichtleiter mit M6 Tastköpfen und 2,5mm Faserbündel

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-I-F und einem Durchlichtleiter mit M6 Tastköpfen gelöst werden. Der Lichtleiter arbeitet dabei im Lichtschrankenprinzip und wurde mit den M6 Tastköpfen direkt in das PG Rohr geschraubt. Der Lab* Farbwert des klaren Polyethylenglykols wurde als Referenzwert im Farbsensor gespeichert. Die Toleranzschwelle wurde auf 1 eingestellt.

Anwesenheitskontrolle von Kugellagerabdeckungen

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Hersteller von Kugellagern decken die Lagerkäfige zum Schutz mit Metalldeckeln ab. Die Anwesenheit des Deckels soll mittels Farbsensor kontrolliert werden. Die Farbwerte der Abdeckung überschneiden sich bei punktförmiger Abtastung durch den metallischen Glanz mit denen der Kugeln, des Käfigs und der Wandungen.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler (6x1)mm

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-II und einem Reflexlichtleiter mit Querschnittswandlung gelöst werden. Durch die linienförmige Abtastung mit dem Querschnitts¬wandler wird ein Mittelwert über einen Bereich von 6mm des Kugellagers gebildet, der den Farbwert eindeutig vom Farbwert der Abdeckung diskriminiert.

Erkennen der Grundfarbe von 6 verschiedenen Kunststoffkappen für Pharmaröhrchen

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Pharmaröhrchen werden mit verschiedenfarbigen Kunststoffkappen verschlossen und in einer Sortiermaschine farblich sortiert. Dabei chargieren die Farben der Kappen deutlich. Die Erkennung soll auf 6 Grundfarben zurückgeführt werden. An den Kappen gibt es einen schmalen Bereich von ca. 2mm für die Farberkennung. Die Sortiermaschine arbeitet mit 6 parallel arbeitenden Linien. Die Erkennung der Kappenfarbe muss synchron erfolgen.

Benutzte Produkte:

6 x Standardfarbsensor PCS-II, 6 x Reflexlichtleiter, 6 x Vorsatzoptik Typ KL-3

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit 6 parallel installierten Farbsensoren vom Typ PCS-II und 6 Reflexlichtleitern mit KL-3 Vorsatzoptik gelöst werden. Je Farbsensor wurden die 6 Grundfarben eingelernt und die Toleranz entsprechend der Streuung der Grundfarben angepasst. Zur Synchronisation wurden die Triggeranschlüsse der Sensoren verwendet.

Lageerkennung von Silikondichtungsscheiben mit einseitiger PTFE Beschichtung

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Einseitig mit PTFE beschichtete Silikondichtungsscheiben durchlaufen einen Schwingfördertopf. Vor Weiterverarbeitung der Scheiben muss deren Lage kontrolliert werden. Die Beschichtung erzeugt eine geringe Farbdifferenz zwischen Ober- und Unterseite der Scheibe.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter mit M6 Tastkopf

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-II und einem Reflexlichtleiter gelöst werden. Der Tastkopf des Lichtleiters wurde in etwa 2mm Abstand und um ca. 45° geneigt zur Oberfläche positioniert. Der Farbabstand zwischen Ober- und Unterseite der Scheibe beträgt ca. delta E = 10. Nach Einlernen der Oberseite konnte die Anwendung durch Vorgabe einer Toleranz in Höhe von delta E = 6 sicher gelöst werden.

Erkennen, ob ein Schmierfilm/Siliconfilm aufgetragen ist

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Das Auftragen von dünnen Schichten auf Teile wird herkömmlich durch Messung des Durchflusses an der Spritzdüse kontrolliert. Bei sehr geringen Aufsprühstärken reicht die Empfindlichkeit der Durchflußmessung nicht aus. Die Kontrolle ob der Schmierfilm vorhanden ist funktioniert nicht. Besonders beim Auftrag von Silicon-Gleitmitteln ist die Kontrolle schwierig, weil das Gleitmittel durchsichtig ist.

Benutzte Produkte:

• Standardfarbsensor PCS-II
• Reflexlichtleiter

Lösung:

• Der Farbeindruck der Teile mit und ohne Schmierfilm wird eingelernt.
• Die Empfindlichkeit des PCS-II reicht dann aus, um die Veränderung durch den Auftrag dünner Schichten zu detektieren.
• Die Signale an den Schaltausgängen geben sichere Informationen über den Auftrag von Schmierstoffen.

Automatische Prüfung der Teile, ob ein Schmierfilm/Siliconfilm aufgetragen ist.

Prüfen von LEDs in der Baugruppenfertigung

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Bei der Bestückung von Baugruppen mit LEDs fordern die Abnehmer eine gleichbleibende Farb- und Helligkeitsqualität der LEDs. Eine Prüfung der LEDs auf richtige Helligkeit und Farbe ist notwendig.

Benutzte Produkte:

• Standardfarbsensor PCS-II im Aktivmodus
• Lichtleiter

Lösung:

Die zulässigen Toleranzen werden durch Parametrisierung des L-Wertes (Intensität) und u’v’-Wertes (Farbigkeit) vorgewählt. Durch Nutzung der Softwareausstattung des PCS-II können die Toleranzen grafisch dargestellt werden.

Automatische Prüfung der Baugruppen nach Farb- und Helligkeitswerten. Hohe Sicherheit, dass die Baugruppen geprüfte LEDs enthalten.

Erkennen von farblich variierenden Farbmarken an Lagerschalen

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

In vielen Automationsprozessen wird das Merkmal Farbe zur Steuerung von Abläufen verwendet. Ein Hersteller von Lagerschalen beispielsweise markiert seine Teile je nach Typ mit den Farben Rot, Grün und Gelb. Bei der Verpackung und beim Einbau der Lagerteile wird dann über die Farbmarkierung festgestellt, ob der richtige Typ zum Einsatz kommt. Eine besondere Schwierigkeit besteht bei dieser Anwendung darin, dass die Farbmarkierungen in Ihrer farblichen Erscheinung aus verfahrenstechnischen Gründen sehr unterschiedlich ausfallen. Jedoch muss der Farbsensor in der Lage sein, die Farbmarkierungen eindeutig als Rot, Grün oder Gelb zu erkennen.

Benutzte Produkte:

• Standardfarbsensor PCS-II
• Reflexlichtleiter

Lösung:

Die unterschiedlichen Gelb- Grün- und Rottöne werden in den Sensor eingelernt und anschließend durch Gruppierung wieder zu jeweils einem Gelb, Rot bzw. Grün zusammengefasst.

Sortieren farblich unbekannter Getränkekisten nach vorgegebenen Grundfarben

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Für den Farbsensor farblich unbekannte Getränkekisten müssen nach festgelegten Grundfarben (z.B. Braun, Rot, Blau, Grün, Gelb) sortiert werden. Dabei kommt es auf eine korrekte Klassifikation an. Eine abweichende Farbempfindung des Sensors von der menschlichen Farbverarbeitung führt zu falschen Klassifikationen und damit fehlerhaften Sortierergebnissen.

Benutzte Produkte:

• Standardfarbsensor PCS-II
• Reflexlichtleiter

Lösung:

• Im Farbsensor müssen die zu erkennenden Grundfarben prototypisch abgespeichert werden.
• Danach klassifiziert der Sensor alle unbekannten Farbobjekte empfindungsgemäß.
• Mit dieser Funktion konnten Getränkekisten sicher nach den Grundfarben Blau, Gelb, Rot, Braun und Grün sortiert werden.

Die im PCS-II implementierte perzeptive d.h. empfindungsgemäße Farbverarbeitung stellt eine korrekte Farbklassifikation sicher.

Aussortieren nicht-brauner Glasflaschen in einer Abfüllanlage

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

In einer Getränkeabfüllanlage muss sichergestellt werden, dass nur braune Glasflaschen zum Einsatz kommt. Daher sollen alle nicht-braunen Glasflaschen vor der Abfüllung aussortiert werden.

Benutzte Produkte:

• Standardfarbsensor PCS-II
• Durchlichtleiter mit M6 Endhülse

Lösung:

• Die braune Flasche wird per Teach-In eingelernt. Dabei wird ein Lichtleiter für Durchlicht benutzt.
• Die Farbtoleranz wird so eingestellt, dass die braunen Glasflaschen sicher erkannt werden, alle nicht-braunen Glasflaschen aber nicht.
• Die Schaltausgänge werden auf eine SPS geschaltet.

Durch die hohe Auflösung und die verwandten Farbsensoroptionen werden die falschen Glasflaschen sicher aussortiert.

Schweißnahterkennung bei variierender Metallfarbe

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Zum Ausrichten von geschweißten Rohren soll deren Schweißnaht bei variierenden Metallfarben sicher erkannt werden.

Benutzte Produkte:

2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzmodus, 2 Reflexlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-III im Differenzbetrieb gelöst werden. Die Reflexlichtleiter werden parallel in unmittelbarer Nähe und gleichem Anstand am Umfang des Rohres angeordnet. Nach Abgleich der Farbsensorkanäle wurde die Differenz 0 als Farbwert eingelernt und die Toleranz entsprechend der Farbabstände angepasst. Ist keine Schweißnaht vorhanden, so schaltet der Farbsensor den Ausgang. Ist unter einem Lichtleiter die Schweißnaht, so entsteht eine Signaldifferenz und der Ausgang des Sensors fällt auf Null Volt zurück. Da gleichsinnige Änderungen unter beiden Farbkanälen keine Signaldifferenz hervorrufen, ist die Anwendung auch bei variierenden Metallgrundfarben robust.

Farbprüfung von Abstandssensoren in Stoßfängern vor der Montage

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Bei der Montage von Abstandssensoren in Automobilstoßfängern muss getestet werden, ob die Farbzuordnung stimmt. Die Anzahl der möglichen Farben geht in den dreistelligen Bereich. Die Farben wechseln häufig. Der Erkennungsabstand variiert leicht im Millimeterbereich. Der Arbeitsabstand muss im Bereich von 7-15 cm liegen.

Benutzte Produkte:

2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzmodus, 2 Durchlichtleiter mit A2.0 Tastkopf, 2 Vorsatzoptiken Typ FOD-A2.0-100 mit 95 mm Arbeitsabstand und 12mm Messfleck

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-III im Differenzbetrieb gelöst werden. Die Optiken wurden entsprechend den Montagepositionen von Abstandssensor und Stoßfänger versetzt und geneigt im Winkel von ca. 30° zur Oberfläche mit einem Abstand von ca. 95mm angeordnet. Nach Abgleich der Sensorkanäle wurde die Differenz 0 als Farbwert eingelernt und die Toleranz entsprechend der Farbabstände angepasst. Stimmt die Farbe des Abstandsensors mit der Farbe des Stoßfängers überein, so schaltet der Farbsensor den Ausgang. Bei Abweichung zwischen beiden Kanälen fällt der Ausgang des Farbsensors auf Null Volt zurück.

Unterscheidung von Retainertypen in Airbagsystemen anhand des farbigen Kunststoffeinsatzs

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Die Kunststoffeinsätze in Retainern von Airbagsystemen sind farblich kodiert. Der Typ kann über die Farbe festgestellt werden. Eine eindeutige und zuverlässige Erkennung der Farbe ist Voraussetzung für die Sicherheit. 11 verschiedene Farben sind zu erkennen. An dem Kunststoffeinsatz steht ein schmaler Bereich von 2mm zur Farberkennung zur Verfügung.

Benutzte Produkte:

Standardfarbsensor PCS-II, Reflexlichtleiter, Vorsatzoptik KL-3

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem Farbsensor Typ PCS-II und einem Reflexlichtleiter mit KL-3 Vorsatzoptik gelöst werden. Die Signalaussteuerung wurde auf dem weißen Kunststoff vorgenommen. Anschließend wurden alle 11 Farben eingelernt und die Toleranz entsprechend der max. Farbabstände zwischen den Farben angepasst.

Erkennen von 17 verschiedenfarbigen Tastenfeldern aus dem KFZ Armaturenbereich

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Ein Hersteller von Kunststofftastenfelder für den Einbau im Cockpit im Automobilbereich hat die Aufgabe, 17 verschiedene Farbvarianten zu detektieren. Dabei handelt es sich um Beige- und Grautöne mit sehr geringen Farbunterschieden von etwa DE=1. Ein Arbeitsabstand von 2-4cm soll gewährleistet sein. Die Anwendung muss langzeitstabil funktionieren.

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Referenzmodus
• 1 Reflexlichtleiter mit A2.0 Tastkopf
• 1 Reflexoptik Typ KL-M18 mit 25mm Arbeitsabstand und 4mm Spot

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Referenzmodus gelöst werden. Die Vorsatzoptiken vom Typ KL-M18 wurde im Winkel von ca. 30° geneigt und im Abstand von etwa 25mm zur Oberfläche angeordnet. Nach Aussteuerung des Sensors auf das hellste Objekt und anschließender Referenzwertaktivierung konnten alle 17 Farben mit einer Toleranz von 1 eingelernt werden.

2-spurige Überprüfung der Farbe von Reißverschlüssen

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Ein Hersteller von Reißverschlüssen hat die Aufgabe, beide Stoffansätze neben dem Reißverschluss parallel im Abstand von 2-4cm auf Einhaltung der Farbe zu kontrollieren.

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im 2-Kanal Modus
• 2 Durchlichtleiter mit A2.0 Tastkopf
• 2 FOD-A2.0-35 Optiken mit 30mm Arbeitsabstand und 7mm Spot für Durchlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III, 2 Durchlichtleitern und Vorsatzoptiken vom Typ FOD-A2.0-35 gelöst werden. Die Sollfarbe des Reißverschlusses wurde je Farbkanal eingelernt und mit einer geringen Toleranz versehen.

Erkennen von Glasfarben

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

• Glas hat bei größeren Dicken eine bestimmte Farbe (z.B. Grün). Die Farbe lässt auf die Qualität und die Eigenschaften des Glases schließen. Eine Bestimmung der Farbe ist daher Ziel bei der Entwicklung und in der Produktion von Gläsern.
• Erkennung der Farbe bei der Durchleuchtung dicker Glasstreifen mit speziellen Halogenlampen bei gleichzeitiger Fremtlichtkompensation.

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Aktiv- und Differenz-Modus
• 1 Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler (45x0,3)mm
• 1 Referenzreflexlichtleiter

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Aktiv- und Differenzmodus gelöst werden. Der erste Kanal wird als Messkanal verwendet. Dazu wird der Reflexlichtleiter mit Querschnittswandler vor dem Glasstreifen positioniert. Der Glasstreifen wird dabei mit einer speziellen Halogenlampe durchleuchtet. Der zweite Kanal dient als Referenzkanal. Der Reflexlichtleiter dieses Kanals zeigt direkt auf die verwendete Lichtquelle. Die Anordnung wird nun bei abgeschalteter Lichtquelle auf Differenz 0 abgeglichen. Bei zugeschalteter Halogenlampe kann die Farbe des Glasstreifens fremdlichtunabhängig ermittelt werden.

Folienerkennung an Getränkebecherrohlingen

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

• Die Klebestelle von polyethylenbeschichteten Pappbecherrohlingen wird mit einer transparenten Schutzfolie versehen. Fehlt die Schutzfolie, so kann es an der Klebestelle zum Eintreten von Feuchtigkeit und damit zum Lösen der Klebestelle kommen. Die Anwesenheit der Schutzfolie muss erkannt werden.
• Anwesenheitserkennung einer 3mm breiten transparenten Schutzfolie an polyehylenbeschichteten Pappbecherrohlingen.

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Differenzbetrieb
• 2 parallel angeordnete Reflexlichtleiter mit 1,5mm Faserbündel

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III im Differenzmodus gelöst werden. Die beiden Reflexlichtleiter wurden parallel, im Winkel von ca. 45° geneigt und in etwa 1mm Abstand zur Oberfläche angeordnet. Der Lab* Differenzfarbwert ohne vorhandene Schutzfolie wurde als Differenz 0 im Farbsensor abgespeichert. Der Sensor schaltet bei Erreichen der Differenz 0 den Ausgang. Ist die Differenz durch Anwesenheit der Folie von 0 verschieden, so schaltet der Sensor den Ausgang nicht. Die Toleranz wurde entsprechend der Differenz zwischen Folie anwesend/nicht anwesend eingestellt (ca. 4 Einheiten).

Nahtstellen- und Bandendeerkennung

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

• Ein spezielles weißes Membranmaterial ist als kurzes Band ausgeführt und wird mittels roten Klebebändern zusammengesetzt und auf eine Rolle gewickelt. Das Bandende wird mit einem schwarzen Klebeband markiert. Das Membranmaterial wird in einer Kunststoffspritzgussanlage mit zwei Spuren parallel verarbeitet. Zum Zwecke der Bandabwicklungssteuerung müssen das weiße Band selbst, die roten Nahtstellen sowie das schwarze Bandende erkannt werden.
• Paralleles Erkennen von 2 weißen 1,5cm breiten Bändern mit roten und schwarzen Marken zur Steuerung der Abwicklung.

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im 2-kanal Betrieb
• 2 Reflexlichtleiter mit M6 Tastköpfen und 2,5mm Faserbündel

Lösung:

Die Aufgabe konnte mit dem PCS-III und 2 Reflexlichtleitern mit M6 Tastköpfen gelöst werden. Die Tastköpfe wurden um ca. 45° geneigt und in etwa 8mm Abstand zum Band angeordnet. Die Spritzgusslichtleitern

Aufgabenstellung an den Farbsensor:

Im Spritzgussverfahren hergestellte Lichtleitelemente sollen im Takt des Roboters nach der Entnahme des Teils auf Lichtdurchlässigkeit überprüft werden. Dabei sind in Abhängigkeit von den ins Material eingebrachten Streukörpern unterschiedliche Werte zu erwarten. Es sind 3 Streuungsbereiche (Qualitäten) zu unterscheiden: Normwertbereich, A-Ware (zu hell), B-Ware (zu dunkel)

Benutzte Produkte:

• 2-Kanal Farbsensor PCS-III im Referenzmodus
• Durchlichtleiter mit M6 Endhülse

Lösung:

• Die möglichen Farbvariationen des durchgehenden Lichtes werden an Hand von vorgegebenen Normteilen für die 3 Klassen gelernt.
• Die Abweichungen für die 3 Streubereiche werden per Parameter in Delta E-Einheiten so eingestellt, dass es keine Überlappungen gibt.
• Die Schaltausgänge werden auf eine SPS geschaltet.

Durch die hohe Auflösung werden die Teile sicher den 3 Streubereichen zugeordnet. Von der Norm abweichende Teile werden sicher erkannt und aussortiert.