Farbsensoren

In der industriellen Fertigung wäre an vielen Stellen der prüfende Blick einer Fachkraft sehr wünschenswert. Aber das ist fast nirgendwo mehr rationell umsetzbar. Der menschliche Blick wäre insbesondere in den Fällen ideal, in denen das Endprodukt ebenfalls für die Endnutzer sichtbar hohe und gleichbleibende Qualität aufweisen soll. Ein typischer Fall ist die konsistente Farbreproduktion über verschiedene Chargen hinweg: Wenn ein Kunde bereits 10 Produkte in einem bestimmten Farbton bestellt hat, dann soll die Nachlieferung im Idealfall nicht von der ersten Bestellung unterscheidbar sein. Das schafft Vertrauen beim Kunden und sichert seine Loyalität auch in der Zukunft. Farbsensoren und Farbräume Eine Automatisierung dieses Vorgangs ist nicht trivial, weil das menschliche Auge das elektromagnetische Spektrum des sichtbaren Lichts nicht neutral aufnimmt. Was uns im Alltag als uniforme Farbe vorkommt, kann sich spektral aus ganz unterschiedlichen Farbkomponenten zusammensetzen (Isaac Newton erfand für dieses Phänomen den Begriff der Metamerie. Bis man den dafür verantwortlichen drei unterschiedlichen Rezeptoren des menschlichen Auges auf die Schliche kam, dauerte es dann noch weitere 180 Jahre). Noch schwieriger wird es bei es bei Distanzen über verschiedene Farben hinweg. Spätestens hier kommen Farbsensoren, die einfach Rot-Grün-Blau-Werte ausgeben, an ihre Leistungsgrenzen. Der Grund dafür wird im folgendenden Diagramm deutlich, das die unterschiedliche Farb-Sensibilität des menschlichen Auges skizziert: Die Rezeptoren des menschlichen Auges verarbeiten Lichtreize abhängig vom spektralen Bereich mit unterschiedlicher Intensität. Zudem ist die Überlappung der Bereiche nicht sehr hoch: Im 500nm-Bereich etwa sind wir relativ zu den anderen Bereichen fast blind! Wenn in der automatisierten Fertigung Varianzen zuverlässig erkannt werden sollen, dann wird ein RGB-Farbsensor deshalb schnell zur potentiellen Fehlerquelle. Das menschliche Auge ist für Abweichungen etwa beim Übergang von grün zu blau weit weniger sensibel als bei Abweichungen eines roten Objekts. Wenn wir also den Toleranzbereich um einen Referenzwert herum definieren wollen, dann können wir nicht einfach einen Kreis drumherum ziehen, weil das menschliche Auge Abweichungen in die Rot-Richtung stärker wahrnehmen würde als eine Abweichung derselben Größe in den Türkis-Bereich. Für die automatische Messung mittels Farbsensoren bedeutet dies, dass der Toleranzbereich um einen Referenzwert herum nicht konstant groß gewählt werden kann: Entweder würden Objekte erfolgreich die Prüfung durchlaufen, obwohl ein Mensch deutliche Unterschiede wahrnehmen könnte. Oder der Toleranzbereich ist so eng, dass Objekte von der Technik als ungenügend deklariert werden, obwohl sie für einen Menschen genau wie die Referenz aussehen. Dieses Problem ist im RGB-Farbraum nicht sauber zu lösen. Glücklicherweise wird an der Herausforderung, alle für den Menschen sichtbaren Farben so abzubilden, dass gleiche große Abstände im Farbraum auch von Menschen als gleich große Farbnuancen wahrgenommen werden, im Ingenieurwesen bereits seit fast 100 Jahren bearbeitet. Das Ergebnis ist der L*A*B*-Farbraum (auch schlicht LAB-Farbraum oder CIELAB-Farbraum), der noch immer weiterentwickelt wird. Dieser Farbraum erfüllt die große Zielstellung der wahrnehmungsgemäßen Farbabstände. Außerdem ist er EN-ISO-normiert und wird von einem unabhängigen Institut, der CIE, weiterentwickelt. Blickwerk-Farbsensoren unterstützen (unter anderem) den L*A*B*-Farbraum, so dass Sie mit ihrer Hilfe auch in Ihren Fertigungsprozessen mit klar definierten Toleranzen arbeiten können. ΔE - das Maß für den Farbabstand Mit einem empfind