Ein Farbbild enthält ungleich mehr Information als ein Graustufenbild – zumindest theoretisch können 16.777.216 Farben gegenüber 256 Graustufen unterschieden werden. Nicht selten ist die Farbe sogar das einzige Merkmal, anhand dessen sich zwei ansonsten gleiche Objekte unterscheiden lassen. So können völlig verschiedene Farben durchaus den gleichen Grauwert aufweisen, was sie in einer monochromen Bildaufnahme ununterscheidbar macht. Mit einem farbfähigen Vision-Sensor wie zum Beispiel dem „Visor Color V20“ von Sensopart kommt somit eine Dimension hinzu, die sich für die Kontrolle oder Sortierung von Teilen und Produkten aller Art nutzen lässt.

Ein Beispiel für erweiterte Objekt-Erkennung mit Hilfe des zusätzlichen Merkmals Farbe ist die Anwesenheitskontrolle von O-Ringen in Automobilteilen. Zwar ist auch im Monochrombild zwischen Aufnahmen mit und ohne Ring ein Unterschied erkennbar, im Farbbild tritt dieser allerdings viel deutlicher hervor. Die Auswertung mit der Farbkamera ist also zuverlässiger, insofern als sie den O-Ring unabhängig von äußeren Bedingungen wie etwa Lichtwechsel, Tageslichtschwankungen oder einer nicht wiederholgenauen Positionierung des Teils erkennt.

Bei Farbaufnahmen muss es demnach nicht vordergründig um die Erkennung farbiger Teile gehen, sondern ganz generell um eine höhere Sicherheitsreserve bei der Objekt-Erkennung. Anwender kennen eine vergleichbare Situation bei schaltenden Sensoren: Bei der Druckmarken-Erkennung lässt sich die Detektionssicherheit erhöhen, indem bei geringen Grauwert-Unterschieden anstelle eines Kontrastsensors ein Farbsensor gewählt wird.

Farbe als eigenständiges Merkmal

Natürlich lässt sich Farbe auch als eigenständiges Merkmal auswerten, um so zusätzliche Information aus einem Bild zu gewinnen. Ein Beispiel ist die Belegungskontrolle von Blister-Verpackungen in der pharmazeutischen Industrie. Mit einem monochromen Vision-Sensor ließe sich eine falschfarbige Pille nicht ohne Weiteres erkennen, wenn die möglichen Falschfarben nicht von vornherein bekannt sind oder diese ähnliche Grauwerte haben. Ein Vision-Farbsensor hingegen detektiert jede Abweichung von der voreingestellten Farbe.

..wodurch sich die Detektionssicherheit erhöht.

© Sensopart

Um die simultane Auswertung von Objekt- und Farbmerkmalen leisten zu können, bringt der Vision-Farbsensor sämtliche Möglichkeiten der Objekt-Erkennung mit, über die auch ein monochromer Vision-Sensor verfügt. Dem Anwender stehen neben verschiedenen Farbfunktionen mehrere Detektoren für die Objekt-Erkennung zur Verfügung – Mustervergleich, Kontur-Erkennung, Kontrast, Helligkeit und Graustufe. Dadurch lassen sich in einer Bildaufnahme gleichzeitig Farben sowie beliebige geometrische Objektmerkmale auswerten, so dass Teile zum Beispiel gleichzeitig nach Farbe und Form sortierbar sind. Die komplexe Detektion funktioniert auch dann, wenn das Tastgut nicht wiederholgenau in der eingelernten Position erscheint, da die Objekte im Bild automatisch nachgeführt werden.

Farben, Nichtfarben und aktive Farben

Auch im Bereich der Farberkennung selbst lassen sich mit Vision-Farbsensoren neue Anwendungsbereiche erschließen, da die Detektionsmöglichkeiten im Vergleich zu klassischen, schaltenden Farbsensoren umfangreicher sind. Schaltende Sensoren sind beispielsweise nicht oder nur eingeschränkt in der Lage, sogenannte „Nichtfarben“ wie Schwarz, Weiß oder Grau zu unterscheiden. Eine solche Unterscheidung ist beispielsweise bei der Belegungskontrolle von Kabelbäumen relevant. Dasselbe gilt für die Erkennung aktiver, das heißt selbstleuchtender Farben, beispielsweise bei der Bestückungskontrolle von LEDs oder mehrfarbiger Segmentanzeigen.

Und auch bei der Detektion „normaler“ Farben ist der Vision-Farbsensor im Vergleich zum schaltenden Farbsensor im Vorteil, da er aufgrund der flächenhaften Detektion feinste Farbnuancen etwa bei strukturierten Oberflächen aus Textil oder Leder unterscheiden kann. In solchen Fällen würde sich ein klassischer Farbsensor wie auch ein menschlicher Inspektor leicht von einfallendem Licht zu Fehlurteilen verleiten lassen.

Konfiguration der Farberkennung

Wie lernt nun ein Vision-Sensor das Farbensehen? Das Merkmal Farbe wird wie die anderen zu detektierenden Objektmerkmale in der Konfigurationssoftware parametriert. Als ein Farbmodell steht beispielsweise das RGB-Modell zur Verfügung. Beim RGB-Modell wird das Licht aufgespalten in seinen Rot(R)-, Grün(G)- und Blau(B)-Anteil (auch Farbkanal genannt). In jedem Farbkanal wird die Intensität der jeweiligen Farbe in 256 Stufen (entspricht 8 Bit) angegeben. Bei drei Farbkanälen sind dies somit insgesamt 24 Bit oder 224 beziehungsweise 16.777.216 Farben – eine deutlich feinere Abstufung als das menschliche Auge überhaupt zu unterscheiden in der Lage wäre.