Die Warenwelt wird immer bunter: Insbesondere im Kosmetik- und Lebensmittelbereich werden gern auffällige Farben und Farbkombinationen eingesetzt, um den Produkten im Regal mehr Aufmerksamkeit zu verschaffen. Was den Kunden anlocken soll, schafft jedoch häufig Probleme in der Produktion oder Logistik, wenn etwa auf farbigen Verpackungen aufgedruckte Codes oder Aufschriften entziffert werden müssen oder wenn ein Roboter Objekte wechselnder Farben auf einem Förderband erkennen und zielsicher greifen soll. Diese beiden Applikationen werden im Folgenden exemplarisch betrachtet.
Zunächst das Auslesen von Aufschriften auf farbigen Verpackungen: Auf vielen Lebensmittelverpackungen sind Mindesthaltbarkeitsdaten aufgedruckt. Während die Verpackungsfarbe variieren kann, wird für den Aufdruck in der Regel eine feste Farbe gewählt.
Mit einem OCR-fähigen Vision-Farbsensor soll dieses Datum ausgelesen werden. Während wechselnde Kontraste zwischen Aufdruck und Untergrund für das menschliche Auge kein Problem darstellen, kommen klassische OCR-Algorithmen damit nicht ohne Weiteres zurecht. Stellt man die Detektion jedoch genau auf die Schriftfarbe ein, ergibt sich ein Schwarzweißbild mit maximalem Kontrast.
Liegt die einzustellende Schriftfarbe in der Nähe einer reinen RGB-Farbe, reicht für eine sichere Detektion die Wahl des entsprechenden Farbkanals aus. Diese Farbkanaldetektion gehört zum üblichen Funktionsumfang eines Vision-Farbsensors, stößt jedoch bei Mischfarben an ihre Grenzen. Beim Visor Color von Sensopart wurde diese Funktion daher erweitert: Mit dem aktuellen Software-Release ermöglicht der Sensor die Filterung nach einer beliebigen Farbe – und zwar in allen drei Farbräumen (RGB, HSV, LAB), die er zur Auswahl anbietet. Auch die im Beispiel verwendete Schriftfarbe Blau lässt sich jetzt als Filterfarbe vorwählen, wodurch sich ein maximaler Kontrast zum Untergrund ergibt.
Je nach Objektfarbe fällt der Kontrast zum Untergrund unterschiedlich aus
Beim Aufnehmen farbiger Objekte von einem Förderband geht es darum, Objekte unterschiedlicher Farben auf einem dunkelgrünen Förderband zu identifizieren, sodass sie von einem Roboter aufgenommen werden können. Je nach Objektfarbe fällt der Kontrast zum Untergrund unterschiedlich aus; insbesondere die schwarzen Enten wären für den Vision-Sensor im Graustufenbild nicht zuverlässig zu erkennen.
Stellt man jedoch die Farbe des Förderbandes als Filterfarbe ein, lässt sich dieses Problem beheben. Anstelle eines Graufstufenbilds mit wechselnden Kontrasten „sieht“ der Sensor jetzt ein Schwarzweißbild mit maximalem Kontrast unabhängig von der jeweiligen Objektfarbe.
Die Prozessstabilität lässt sich
deutlich verbessern
Mit dieser Methode lässt sich die Prozessstabilität in vielen Anwendungen zur Objekterkennung, Vollständigkeitsprüfung oder Teilesortierung deutlich verbessern. Voraussetzung ist jeweils das Vorhandensein einer „konstanten“ Farbe – im ersten Beispiel ist dies die Objektfarbe (die Farbe der Aufschrift), im zweiten die Farbe des Hintergrunds (des Förderbands).
Die Auswahl der passenden Filterfarbe lässt sich sehr einfach in der Konfigurationssoftware des Visor Vision-Sensors vornehmen. Dort stehen neben der üblichen Auswahl „Farbkanal“ jetzt zwei zusätzliche Optionen – „Farbabstand“ und „Binarisierung“ – zur Verfügung, die eine passgenaue Farbdefinition ermöglichen.
Anwender ohne Bildverarbeitungskenntnisse kommen mit der intuitiven Art der Bedienung gut zurecht. Denn sie müssen keinerlei kryptische Farbdefinitionen eingeben; die Farbdefinition erfolgt, wie aus Grafikprogrammen bekannt, einfach per Pipettenwerkzeug. Entsprechende Farbfilter lassen sich für jeden Detektor des Visor (Kontrast, Kontur, Binary Large Objects etc.) separat einstellen, wodurch eine maximale Flexibilität der Filterung gegeben ist. Dabei ist eine Einschränkung der Filterung auf bestimmte Bildbereiche möglich, um beispielsweise störende Bildanteile zu unterdrücken.
Die beschriebene Methode der Farbfilterung entspricht der fotografischen Technik, durch Einsatz von Farbfiltern einer bestimmten Wellenlänge Kontraste in Graustufenbildern zu erhöhen – allerdings mit dem wichtigen Unterschied, dass kein Hardware-Filter auf das Sensorobjektiv aufgesetzt werden muss, sondern die Filterung rein virtuell mittels Software erfolgt. Dies erlaubt deutlich mehr Flexibilität bei der Auswahl und bei einem eventuellen Wechsel der Filterfarbe, da die Ein- und Umstellung mit wenigen Mausklicks erledigt ist.
Bisher stand die Farbfilterung nur für feste Farbkanäle (zum Beispiel rot, grün, blau) zur Verfügung. In den aktuellen Vision-Sensoren der Baureihe Visor wurde sie nun auf beliebige (Misch-)Farben erweitert. Je nach Einstellung können diese entweder hervorgehoben oder unterdrückt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit von kritischen Farbdetektionen letztlich signifikant erhöhen lässt.
Die neue Farbfilterung steht für alle Farbvarianten des Vision-Sensors (V10 mit Auflösung 736 x 480 Pixel und V20 mit Auflösung 1280 x 1024 Pixel) ab sofort zur Verfügung. ■
