DE2206633A1

DE2206633A1 - Anordnung zur farbtonauswertung

Info

Publication number: DE2206633A1
Application number: DE2206633A
Authority: DE
Inventors: Helmut Schober
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1972-02-11
Publication date: 1973-08-23
Also published as: FR2171331A1; FR2171331B1; IT978661B; DE2206633B2; CH559354A5; DE2206633C3; GB1411341A; US3809892A

Description

DR. MOLLER-BORi DI?L.-PHYS. OR MAN1T7. dipl.-CHEM. dr. DEUFEL DlPL-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

M/jo - S 228if

ERWIN SICK
Waldkirch/Breisgau

Anordnung zur Farbtonauswertung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Farbtonauswertung mit drei Fotoempfängern, welche jeweils eine der drei Grundfarben des auszuwertenden Farbtones empfangen und ein dem Anteil der betreffenden Grundfarbe am Farbton entsprechendes elektrisches Signal einer Auswerte-3οη3ΐΐμ^ zuführen, welche aus den drei Signalen ein für den Farbton charakteristisches Farbtonausgangssignal bildet.

Bei bekannten Geräten dieser Art wird als Referenzsignal für die Grundfarbenmessung eine feste Ansprechschwelle verwendet, welche jedoch relativ hoch gelegt werden muß, da in der Praxis ideale Grundfarben ohne V/eißanteil praktisch nicht vorkommen. Diese relativ hohe Schwelle hat den Nachteil, daß 1-Iischfarbon nur schwer erkannt werden können sowie sich die Alterung der Farben oder des Beleuchtungskörpers oder auch dos Fotoempfangers nachteilig bemerkbar machen. 309älA/Qfi2fi

Zweck der Erfindung ist eine Anordnung der eingangs genannten Gattung, welche es insbesondere gestattet, die am Ausgang der Lesevorrichtung für an einem Gegenstand angebrachte Farbmarken gemäß der deutschen Patentanmeldung P 21 51 797·5 erscheinenden Grundfarbensignale geeignet auszuwerten. Bei der in der älteren Anmeldung beschriebenen Vorrichtung ist ein Farbteilerspiegel vorgesehen, der den Blauanteil des . auffallenden Lichtes zu einem ersten Fotoempfänger durchläßt und den Rot- und Grünanteil zu zwei weiteren Fotoempfängern reflektiert, vor denen Filter zur Herausfilterung des Rotbzw, Grünanteils angeordnet sind» Die drei Fotoempfänger haben also elektrische Ausgangssignale, deren Größe der Intensität der herausgefilterten Grundfarbe entsprechen.

Derartige Lesevorrichtungen werden z.B. zur Identifizierung von Farbringen an Ampullen oder auf Packungen verwendet.

Das Ziel der Erfindung bestehtyhun darin, eine Anordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der ein Farbton selbst dann noch eindeutig und fehlerfrei identifiziert werden kann, wenn z.B. bei zu geringer Breite der Farbmarken auf den Ampullen oder Verpackungen das Helligkeitssignal geringer wird, ohne daß der Farbton sich ändert, oder auch die Farbe nicht satt genug auf einen hellen Untergrund aufgetragen sind, so daß weiß durchscheint und die Helligkeitssignale verfälscht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Grundfarbensignale an eine Maximumbildungsstufe angelegt sind, deren Ausgang als Bezugssignal für die Grundfarbensignale dient. Die von den Fotoempfangerη gebildeten Grundfarbensignale sind außerdem an eine Minimumbildungsstufe angelegt, deren Ausgang gemeinsam an die einen Eingänge dreier

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Färb-Differenzverstärker angelegt ist, deren andere Eingänge jeweils eines der Grundfarbensignale empfangen, und deren Ausgang weiter einem Differenzverstärker zugeführt ist, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal der Maximumbildungsstufe empfängt.

!lach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausgänge der Farb-Differenzverstärker je einem Eingang einer Komparatorvorrichtung zugeführt. Dem anderen Eingang jeder Komparatorvorrichtung ist zweckmäßigerweise das Ausgangssignal des Maximum-Differenzverstärkers zugeführt.

Um unterschiedliche Empfindlichkeiten der verschiedenen Fotoempfänger berücksichtigen zu können, kann nach jedem Fotoempfänger zweckmäßigerweise ein getrennt regelbarer Vorverstärker eingeschaltet sein, welcher außerdem die relativ schwachen Fotozellensignale auf einen gut zu verarbeitenden Pegel bringt.

Die Ausgänge jeder Komparatorvorrichtung sind bevorzugt an eine Logik mit Schaltverstärker angelegt, in der aus den verarbeiteten Grundfarbensignalen das Farbtonausgangssignal kombiniert wird.

Bei der erfindungsgemäß durchgeführten Differenzbildung zwischen den Grundfarbensignalen und dem in der Minimumbildungsstufe festgestellten Minimalwert der drei Grundfarben wird praktisch der Weiß-Anteil aus den Signalen eliminiert. Hierdurch wird z.B. das Durchscheinen des weißen Untergrundes bei nicht satt genug aufgebrachten Farben unschädlich gemacht.

Der Vergleich der Differenzsignale der Grundfarben-Differenzverstärker mit dem Ausgang des von der Maximumbildungs-

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stufe gespeisten Differenzverstärker führt dazu, daß ein Altern der verwendeten Beleuchtungslampen oder dergleichen ' keinen Einfluß auf die Güte der Messung hat. Der Vergleich der Signale in den Komparatoren entspricht einer Quotientenbildung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht jede Komparatorvorrichtung aus mehreren einzelnen Komparatoren mit unterschiedlicher Ansprechschwelle, deren Ausgänge getrennt der Logik zugeführt sind und welche alle die gleichen Eingangssignale empfangen. Auf diese Weise ist eine feine Unterteilung der Farbskala möglich, weil innerhalb jeder aus mehreren »Stufen bestehenden Komparatorvorrichtung für die betreffende Grundfarbe jeweils deren Anteil in bestimmten Stufen festgestellt werden kann.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform in Hinblick auf die Universalität der Erkennung und die Einfachheit des Aufbaues kennzeichnet sich dadurch, daß jede Komparatorvorrichtung zwei Komparatoren aufweist. Die Ansprechschwelle jedes, ersten Komparators liegt dabei zweckmäßigerweise bei 1+0% des einen Eingangs in bezug auf den anderen, während die Ansprechschwelle des zweiten Komparators zweckmäßig bei 75% liegt. Am zweckmäßigsten ist es, wenn die verschiedenen von der erfindungsgemäßen Anordnung zu erkennenden Farbtöne durch Unterteilung des Farbkrejaes in 12 empfindungsgemäß gleiche Teile gebildet werden.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Anordnung bei einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche der

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Patentanmeldung P 21 51 79?.5 verwendet. ·

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand des beigefügten Blockschaltbildes beschrieben.

Nach der Zeichnung liegen am Eingang der Schaltung drei Fotozellen 11, 12 und 13, welche den Fotozellen 45, 44, 4J nach Fig. 3 der Patentanmeldung P 21 51 797·5 entsprechen,

Erfindungsgemäß ist jede der drei Fotozellen 11, 12, 13 über regelbare Vorverstärker 14, 15, 16 an eine Minimumbildungßstufe 1? und eine Maximumbildungsstufe 21 angelegt. Die Fotozelle 11 empfängt den Hotanteil, die Fotozelle den Grünanteil und die Fotoselle 13 den Blauanteil, was durch die Buchstaben K, G bzw. B an den Vorverstärkern 14, 15 und 16 angedeutet ist.

Die Ausgänge der Vorverstärker 14, 15» 16 sind außerdem mit Je einem Eingang von Differenzverstärkern 18, 19 bzw. 20 verbunden, deren anderer Eingang am Ausgang der Minimumbildungsstufe 17 liegt.

Der Ausgang der Maximumbildungsstufe 21 liegt an einem Differenzverstärker 22, dessen anderer Eingang ebenfalls vom Ausgang der Minimumbildungsstufe 17 gespeist wird. Die Differenzverstärker 18, 19, 20 und 22 führen die Weißwert-Kompensation durch.

An den Ausgang jedes ö.^er Differenzverstärker 18, 19 und sind jeweils Komparatorvorrichtungen 23, 24 bzw. 25 angelegt, welche jeweils einer der Grundfarben R, G, B zugeordnet sind.

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Jede Komparatorvorrichtung 23 , 24, 25 besteht aus zwei parallel geschalteten Einzellcomparatoren 2Ja,b 24a,b und 25a,b . Die Komparatoren weisen Ansprechschwellen auf, derart, daß die ersten Komparatoren 23a, 24a und 25a dann ansprechen, wenn das von den Differenzverstärker)! 18, 19j 20 kommende Signal 40 % des Ausgangssignales des Differenzverstärkers 22 beträgt. Die Komparatoren 23b, 24b und 25b sind auf eine höhere Ansprechschwelle von etwa 75 % eingestellt.

Die Ausgänge jedes Einzelkomparators führen zu einer Logik 26 mit Schaltverstärker, in der die eingehenden Signale ausgewertet werden, so daß am Ausgang I'arbausgangisignale entstehen, die dem zu messenden Farbton enteprechen. Zum Beispiel bedeuten die in der Zeichnung angedeuteten Parbausgänge folgendes: 1-Rot, 2-Gelb, 3-Grün, 4-Blau, 5-Cyan, 6-Magenta.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folfct:

Die Maximumbildungsstufe 21 wählt aus den drei von den Vorverstärkern 14, 15 und 16 kommenden Signalen R, G und B das größte aus.

Das Ausgangssignal der Stufe 21 entspricht also dem Farbwert der stärksten Grundfarbe zuzüglich dem Weißwert, in dem die betreffende Grundfarbe ja ebenfalls enthalten ist.

Am Ausgang der Minimumbildungsstufe 17 erscheint ein Signal, das die schwächste der drei Grundfarben K, G und B wiedergibt,

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also repräsentativ für den V/eißgehalt des gemessenen Lichtes ist.

Die in den Differenzbildungsstufen 18, 19 und 20 durchgeführte Differenzbildung führt also zu Ausgangssignalen an diesen Stufen, die die reinen Farbwerte, also ohne Weißanteil, wiedergeben«

Da in dem Differenzverstärker 22 von dem Ausgangssignal der I-Iaximumbildungsstufe 21 der Weißwert ebenfalls abgezogen wird, entspricht das Ausgangssignal des Verstärkers 22 dem Farbwert der stärksten Grundfarbe«

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 22 wird nun in den Komparatorvorrichtungen 23, 2/+, 2$ als Bezugssignal verwendet, wodurch der Einfluß von Änderungen in der Vorrichtung (Lampenalterung usw.) ausgeschaltet wird.

Würde pro Komparatorvorrichtung nur ein Komparator verwendet werden, so würden insgesamt sechs verschiedene Farbtöne unterschieden werden können. Es ist zu bemerken, daß die Anordnung nicht in der Lage ist, unbunte Farbtöne zu erkennen.

V/erden nun - wie in dem Blockschaltbild dargestellt - pro Komparatorvorrichtung zwei Einzelkomparatoren mit Ansprechschwellen von i|0 bzw. 75% verwendet, so kann die Anordnung innerhalb jeder Grundfarbe noch zwischen zwei verschiedenen Intensitätsstufen unterscheiden.

Die dargestellte Anordnung von zwei Komparatoren pro Stufe ermöglicht zwölf verschiedene Farbtonerkennungen.

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Für eine derartige Auflösung ist der apparative Aufwand' bei Erzielung einer hohen Genauigkeit noch relativ gering. Derartige Farbunterschiede lassen sich visuell auch noch gut unterscheiden.

Die Ausgänge der Komparatoren werden in der Logik und dem Schaltverstärker erfindungsgemäß derart verknüpft, daß an den Farbausgängen 1 bis 7 digitale Signale zur Verfügung stehen. Für jede Farbe des Farbkreises gibt es einen Ausgang, so daß bei jeder Messung stets nur ein Ausgang eine 1 anzeigt, während die anderen Ausgänge O anzeigen.

Die Erfindung schafft insgesamt also eine Anordnung zur Farbtonauswertung, welche bei geringem schaltungstechnischen Aufwand eine hohe Genauigkeit selbst dann noch gewährleistet, wenn die Farbmarken nicht genau oder nicht sauber genug aufgebracht sind, die Farben mit der Zeit dunkler geworden sind und/oder eine Alterung der Beleuchtungsvorrichtungen oder der Fotozellen stattgefunden hat.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Farbtonauswertung mit drei Fotoempfängern, welche jeweils eine der drei Grundfarben des auszuwertenden Farbtones empfangen und ein dem Anteil der betreffenden Grundfarbe am Farbton entsprechendes elektrisches Signal einer Auswerteschaltung zuführen, welche aus den drei Signalen ein für den Farbton charakteristisches Farbtonausgangssignal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfarbensignale an eine Maximumbildungsstufe (21) angelegt sind, deren Ausgang als Bezugssignal für die Grundfarbensignale dient,
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeich net, daß die von den Fotoempfängern (11, 12, 13) gebildeten Grundfarbensignale außerdem an eine Minimumbildungsstufe (17) angelegt sind, deren Ausgang gemeinsam an die einen Eingänge dreier Farb~Differenzverstärker (18, 19i 20) angelegt ist, deren anders Eingänge jeweils eines der Grundfarbensignale empfangen _t und. deren -Ausgang weiter einem Differenzverstärker (12) angeführt ist, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal der Maximumbildungsstufe (21) empfängt.
3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Farb-Differenzverstärker (18, 19, 20) je einem Eingang einer Komparatorvorrichtung (231 2if, 25) zugeführt sind.

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4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß dem anderen Eingang jeder Xomparatorvorrichtung (23, 24, 25) das Ausgangssignal des Maximum-Differenzverstärkers (22) zugeführt ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß nach jedem Foto- empfänger (11, 12, 13) ein getrennt regelbarer Vorverstärker (14, 15, 16) eingeschaltet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 "bis 5i dadurch gekennz eichnet, daß die Ausgänge Jeder Komparatorvorrichtung (23, 24, 25) an einer Logik mit Schaltverstärker (26) angelegt sind, in der aus den verarbeiteten Grundfarbensignalen das Parbtonausgangssignal kombiniert wird.
7· Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Komparatorvorrichtung (23, 24, 25) aus mehreren einzelnen Komparatoren mit unterschiedlicher Ansprechschwelle besteht, deren Ausgänge getrennt der Logik (26) zugeführt sind und welche alle die gleichen Eingangssignale empfangen.
8. Anordnung nach Anspruch '/, dadurch g e k e η η zeichnet, daß jede Komparatorvorrichtung (23, 24, 25) zwei Komparatoren (23a,b ; 24a/b ; 25 a/b) aufweist.
9· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle jedes ersten komparators (23^₅ 24a, 25a) bei 40 ^c/i> des einen Eingangs in bezug auf den anderen liegt.

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10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die■Ansprechschwelle des zweiten Lomparators (23b, 24b, 25b) bei 75 % liegt.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Vorrichtung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis .24- der I at ent annel dime I 21 51 797.5 verxfendet wird.

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