2003:E7:5737:98B7:B1E5:58A8:A339:1722 am 12. Februar 2023 um 12:45 Uhr

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Unter '''Farbsensor''' (englisch '''Color Sensor''') wird ein in der [[Automatisierungstechnik]] verwendetes signalgebendes [[optisches Gerät]] zur selektiven Erfassung und Bewertung des sichtbaren [[Lichtspektrum|Spektralbereichs]] verstanden. Dabei liefert die selektive Erfassung und Bewertung des sichtbaren Spektralbereichs zur Weiterverarbeitung geeignete [[Farbort|Farbmaßzahlen]]. Typische Bezeichnungen für Farbsensoren sind beispielsweise ''LAB-Farbsensor'', ''True-Color-Sensor'' oder ''RGB-Sensor''. Auch ''Druckmarkensensor'' ist eine Bezeichnung für einen speziellen Farbsensor.

[[Datei:Blockbild-Farbsensor.png|mini|Typisches Blockschaltbild eines Farbsensors]]
[[Datei:Farbsensor foto.jpg|mini|Kompakter Farbsensor mit Lichtleiteranbindung]]
[[Datei:RGB.Farbsensor.jpg|mini|Beispiel einer sechseckigen Dreibereichsfotodiode (Mitte) mit zwei weißen Leuchtdioden als Lichtquelle aus einem Farbmessgerät]]

== Abgrenzung ==
Nicht zu den Farbsensoren im Sinne dieser Begriffsklärung zählen [[Farbmessgerät]]e. Farbmessgeräte haben vornehmlich das Ziel der Erfassung von Farbmaßzahlen mit hoher absoluter Genauigkeit. Sie arbeiten meist auf spektralfotometrischer Basis und sind vergleichsweise teuer.
Weiterhin werden die reinen Primärfarbsensoren (meist [[Photodiode]]n mit vorgeschalteten [[Farbfilter]]n) nicht zu den Farbsensoren gezählt, da sie keine eigenständigen Geräte darstellen.

Als elektronische [[Farbfächer]] werden den Farbsensoren ähnliche Geräte bezeichnet, die der Bestimmung von Farbnummern oder Farbnamen nach einem festen Farbsystem (beispielsweise [[RAL-Farbe|RAL]] oder [[Pantone Matching System|Pantone]]) dienen. Es handelt sich hierbei um Handgeräte zur reinen Anzeige der Farbnummern oder Namen.

== Einsatzbereiche ==
Die Einsatzbereiche von Farbsensoren sind vielfältig. Wichtige Einsatzgebiete finden sich in der [[Qualitätskontrolle]] und der [[Steuerungstechnik|Prozesssteuerung]]. Zur Qualitätskontrolle zählen beispielsweise die Prüfung von oberflächlich aufgetragenen Farben, Lacken, [[Grundierung|Primern]], Fetten oder sonstigen Beschichtungen. Weiterhin werden mit Farbsensoren Anwesenheitskontrollen (Dichtungen, Deckel, Verschlüsse, [[Schraubensicherungslack|Sicherungslacke]], Befestigungselemente) im Bereich der Qualitätskontrolle durchgeführt. Auch die Überprüfung von Leuchtmitteln auf Farbe und Helligkeit (z. B. [[Leuchtdiode|LEDs]] im [[Kraftfahrzeug|KFZ]]-[[Kraftfahrzeugausstattung|Interieur]]) zählt zu den Qualitätskontrollen.

Farbsensoren können auf einfache Weise zur Prozesssteuerung verwendet werden. Von Vorteil in der Automatisierungstechnik ist die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der Farbsensoren im 10-kHz-Bereich. Dadurch sind sie für schnellere Produktionsabläufe einsetzbar. Im Druckbereich werden zur Steuerung von [[Offsetdruck|Offsetmaschinen]] beispielsweise farbige [[Druckmarke]]n ausgewertet. Oftmals werden Teile farbig markiert, um die Qualität der Teile nach „Gut/Schlecht“ unterscheiden zu können. Farbsensoren erkennen die farblichen Markierungen und lösen einen Steuervorgang im Prozess aus.

== Funktionsweise ==
Farbsensoren arbeiten meist nach dem [[Farbmetrik#Messverfahren|Dreibereichsverfahren]]. Die spektrale Kurvenform der eingesetzten Dreibereichsfilter entspricht weitgehend den [[CIE-Normvalenzsystem|Normspektralwertfunktionen]]. Moderne Farbsensoren arbeiten [[Wahrnehmung|perzeptiv]]. Das bedeutet, sie bewerten Farbunterschiede entsprechend der Farbempfindung eines menschlichen Beobachters. Die Grundlage hierfür bildet die höhere Farbmetrik.

Zur Objektbeleuchtung werden bei Farbsensoren breitbandige Lichtquellen (meist Hochleistungs-Weißlicht-LEDs) eingesetzt. Als Detektoren kommen Photodioden mit integrierten Farbfiltern zum Einsatz. Die Farbfilter arbeiten auf [[Interferenzfilter|Interferenzbasis]]. Die Photoströme werden mittels [[Transimpedanzverstärker|Transimpedanzwandler]] in Spannungen umgewandelt, gefiltert und verstärkt. Anschließend erfolgt eine Digitalisierung. In einem Mikrocontroller werden die digitalen Werte in Farbmaßzahlen überführt und in geeignete [[Lab-Farbraum|empfindungsgerechte Farbenräume]] transformiert. Im Anschluss erfolgt im Mikrocontroller ein Vergleich der aktuellen Farbmaßzahl mit in einer Tabelle hinterlegten Toleranzwerten oder weiteren Vergleichsfarbmaßzahlen. Das Ergebnis des Vergleichs liefert eine binäre Schaltentscheidung. Dieser Vorgang wird auch mit [[Farberkennung]] bezeichnet. Zur robusten Funktion des Farbsensors wird durch geeignete Modulationsverfahren das Fremdlicht aus der Messumgebung eliminiert sowie vorhandene Drifterscheinungen kompensiert.

Frühere Farbsensoren verwendeten oft einen breitbandigen Photoempfänger und arbeiteten daher mit verschiedenen einfarbigen [[Leuchtdiode]]n als [[Lichtquelle]], die sequentiell eingeschaltet werden mussten. Nachteilig sind hierbei eine verfahrensbedingte geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine durch die beschränkten spektralen Eigenschaften der Leuchtdioden bedingte eingeschränkte Farbselektivität dieser Farbsensoren.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=DIN 5033
|Titel=Farbmessung
|Datum=
|Kommentar=Teil 6 Dreibereichsverfahren, August 1976}}
* {{Literatur
|Autor=Manfred Richter
|Titel=Einführung in die Farbmetrik
|Auflage=2
|Verlag=Walter de Gruyter
|Ort=Berlin, New York
|Datum=1981
|ISBN=3-11-008209-8
|Kapitel=Kapitel 17, Höhere Farbmetrik}}
* {{Literatur
|Autor=Ansgar Wego, Gundolf Geske
|Titel=Korrekte Erkennung von Farben und Oberflächen mit Farbsensoren
|Sammelwerk=Photonik
|Nummer=5
|Datum=2010
|ISSN=1432-9778
|Seiten=38–42}}

== Siehe auch ==
* [[Spektroskopie]]
* [[Densitometer]]
* [[Kamera]]

[[Kategorie:Optische Messtechnik]]
[[Kategorie:Farbmetrik]]
[[Kategorie:Sensor]]

Farbsensor - Versionsgeschichte

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