DE3503204C2 - Device for identifying colors using color component signals - Google Patents

Device for identifying colors using color component signals

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Identifizierung von Farben mittels Farbanteilsignalen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.The invention relates to a device for identifying Colors using color component signals according to the preamble of the patent claim 1.

Eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist im Hauptpatent 33 27 954 beschrieben. Mit der im Hauptpatent beschriebenen Vorrichtung können die Werte der Farbanteilsignale unabhängig von Beleuchtungsschwankungen bestimmt werden. Veränderungen der Helligkeit der Farbe bewirken daher keine Fehler in den Meßergebnis­ sen. Die Helligkeit der Farbe ändert sich vielfach durch äußere Einwirkun­ gen, z. B. durch Alterung der Lichtquelle oder Schwankungen der Versor­ gungsspannung der Lichtquelle.A device of the type specified in the preamble of claim 1 is described in the main patent 33 27 954. With the device described in the main patent, the values of the color fraction signals can be determined independently of lighting fluctuations. Changes in the brightness of the color therefore do not cause errors in the measurement results. The brightness of the color changes many times due to external influences, e.g. B. by aging of the light source or fluctuations in the supply voltage supply of the light source.

Bekannt ist ein Verfahren zur Identifizierung von Farben, deren Farban­ teile von Rot, Grün und Blau mittels Filtern und photoelektrischen Empfängern zur Gewinnung von Farbanteilsignalen gemessen werden. Die Meßwerte werden Verstärkern mit einstellbarem Verstärkungsgrad zugeführt und anschließend zu einem Summensignal verarbeitet. Es werden jeweils Ausgangssignale für die drei reinen Farben Rot, Grün und Blau zusammen mit Grundanteilen erzeugt. Aus den Ausgangssignalen und den Grundan­ teilen (Ruhepotentiale) werden absolute Farbanteile gewonnen, die aufsummiert werden. Die Farbanteile und die Summe werden einer Kom­ paratorbank zugeführt, in der ein gewichteter Vergleich zur Bestimmung der jeweiligen Farbe durchgeführt wird (DE 28 32 382 A1).A method for identifying colors whose color is known is known parts of red, green and blue using filters and photoelectric Receivers for the acquisition of color fraction signals are measured. The Measured values are fed to amplifiers with an adjustable degree of amplification and then processed into a sum signal. There will be each Output signals for the three pure colors red, green and blue together generated with basic proportions. From the output signals and the basic divide (resting potentials) absolute color fractions are obtained that be added up. The color components and the sum are a Kom paratorbank fed in which a weighted comparison for determination the respective color is carried out (DE 28 32 382 A1).

Bekannt ist auch ein Farbmeßgerät mit mehreren lichtempfindlichen Empfängern, von denen einige voneinander unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen. Durch Eichung wird die spektrale Empfindlich­ keit des jeweiligen photoelektrischen Empfängers bestimmt. Die Empfänger sind über einen Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler mit einem Rechner verbunden, der aus den empfangenen Signalen und den gespeicher­ ten spektralen Empfindlichkeiten der Empfänger sowie anhand gespeicherter Normspektralwertkurven Farbwertanteile berechnet (DE 25 46 253 A1). A color measuring device with several photosensitive devices is also known Receivers, some of which are different spectral Possess sensitivities. The spectral becomes sensitive through calibration speed of the respective photoelectric receiver determined. The recipients are using a multiplexer and an analog-digital converter with one Computer connected, which consists of the received signals and the stored spectral sensitivities of the receivers and based on stored Standard spectral value curves, color value components calculated (DE 25 46 253 A1).  

Bei manchen Körpern besteht ein Zusammenhang zwischen der Farbe der Oberfläche, dem Sättigungsgrad der Farbe und anderen physikalischen Eigenschaften. Bei der Herstellung der Körper können daher gewünschte Eigenschaften erreicht werden, wenn die Oberflächenfarbe bzw. der Sättigungsgrad auf den der jeweiligen Eigenschaft entsprechenden Wert eingestellt wird.For some bodies there is a connection between the color of the Surface, the degree of saturation of the color and other physical Characteristics. When making the body can therefore be desired Properties can be achieved if the surface color or the Degree of saturation to the value corresponding to the respective property is set.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der die Farbart an der Oberfläche eines Körpers durch Beeinflussung eines auf die Farbart einwirkenden Parameters auf einen gleichbleibenden Wert geregelt werden kann.The invention has for its object to develop a device with which the color type on the surface of a body by influencing a parameter influencing the color type to a constant one Value can be regulated.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit der im Patent­ anspruch 1 beschriebenen Vorrichtung wird ein Farbanteilsignal ausgewählt, das sich mit derjenigen physikalischen Eigenschaft ändert, die auf einen bestimmten Wert eingestellt werden soll. Die Regelung des Sättigungsgrads der Farbe bei der Herstellung des Körpers bietet sich an, wenn die gewünschte Eigenschaft durch Messung anderweitig nur umständlich oder gar nicht erfaßt werden kann.The task is in a device in the preamble of the patent Proof 1 described type according to the invention by the features of characterizing part of claim 1 solved. With that in the patent device described, a color component signal is selected, that changes with the physical property that relates to you certain value should be set. The regulation of the degree of saturation the color in the manufacture of the body lends itself when the desired property by measurement otherwise only cumbersome or cannot be recorded at all.

Es kann vorkommen, daß eine bestimmte physikalische Eigenschaft eindeutig nur mit der Summe zweier Farbanteilsignale zusammenhängt. Dann ist es zur Erzielung der physikalischen Eigenschaft zweckmäßig, aus der Oberflächenstrahlung, die z. B. auf Reflexion beruht, durch Filterung zwei Farbanteile zu erfassen, die in zwei elektrische Farbanteilsignale umgewan­ delt werden, die je mit einem Koeffizienten multipliziert, dann addiert und anschließend mit dem Sollwert verglichen werden.It can happen that a certain physical property clearly related only to the sum of two color component signals. Then it is expedient to achieve the physical property from which Surface radiation, the z. B. based on reflection, by filtering two To detect color components that are converted into two electrical color component signals be multiplied by a coefficient, then added and then compared with the setpoint.

Vorzugsweise ist der Parameter die Konzentration eines Farbstoffs, der einem Füllstoff vorgegebener Farbe zugesetzt ist. Damit kann bei der Herstellung einer Farbe die Dosierung eines Füllmittels geregelt werden, um die Farbe des Gemischs auf einen gleichbleibenden Sättigungsgrad einzustellen.The parameter is preferably the concentration of a dye which a filler of a given color is added. With that at Production of a paint the dosage of a filler can be regulated the color of the mixture to a constant degree of saturation adjust.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 beschrieben.Advantageous refinements of those in claims 1 and 2 Measures specified are described in claims 3 to 6.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to a drawing presented embodiments explained in more detail.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Regelsignals, mit dem eine Stellgröße für die Regelung der Farbart an der Oberfläche eines Körpers beeinflußt werden kann; Figure 1 shows a device for generating a control signal with which a manipulated variable for controlling the type of color on the surface of a body can be influenced.

Fig. 2 eine Anordnung zur vorzeichenrichtigen Multiplikation der Farban­ teilsignale mit ausgewählten Koeffizienten; Fig. 2 shows an arrangement for the signed multiplication of the Farban partial signals with selected coefficients;

Fig. 3 eine Anordnung zur beleuchtungsschwankungsunabhängigen Erzeugung von Farbanteilsignalen und Fig. 3 shows an arrangement for the illumination fluctuation-independent generation of color component signals and

Fig. 4 Farbanteilsignale eines Körpers als Funktion der Konzentration von Mischstoffen des Körpers. Fig. 4 color fraction signals of a body as a function of the concentration of mixed substances of the body.

Ein Oberflächenbereich 1 eines Gegenstands 2 wird durch eine Optik 3 auf drei in engem Abstand nebeneinander angeordneten photoelektrischen Empfängern 4, 5, 6 abgebildet. Im Strahlengang des den Bereich abbildenden Lichtbündels sind jeweils drei Farbauszugsfilter 7, 8, 9 vor den photoelektrischen Empfängern 4, 5, 6 angeordnet. Das Farbauszugsfilter 7 ist z. B. für die Primärfarbe Rot durchlässig. Die Farbauszugsfilter 8, 9 sind jeweils für die Primärfarben Grün und Blau durchlässig. An den Ausgängen der photoelektrischen Empfänger 4, 5, 6 sind daher drei Signale vorhanden, die jeweils für die Primärfarben Rot, Grün und Blau der Farbart und der bei der Abtastung herrschenden Helligkeit entsprechen.A surface area 1 of an object 2 is imaged by optics 3 on three photoelectric receivers 4 , 5 , 6 arranged closely next to one another. Three color separation filters 7 , 8 , 9 are arranged in front of the photoelectric receivers 4 , 5 , 6 in the beam path of the light beam that images the area. The color separation filter 7 is e.g. B. permeable to the primary color red. The color separation filters 8 , 9 are each permeable to the primary colors green and blue. There are therefore three signals at the outputs of the photoelectric receivers 4 , 5 , 6 , each corresponding to the color type and the brightness prevailing during the scanning for the primary colors red, green and blue.

Den Empfängern 4, 5, 6 ist jeweils eine Anordnung 10, 11, 12 nachgeschal­ tet, mit der das Ausgangssignal des zugeordneten Empfängers 4, 5, 6 und einstellbare Werte verstärkt und wahlweise invertiert werden kann. Jede Anordnung 10, 11, 12 enthält den gleichen Aufbau. Eingangsseitig ist in jeder Anordnung 10, 11, 12 ein einstellbarer Widerstand 13 vorgesehen, dem ein Verstärker 14 mit einem Rückkopplungswiderstand 15 nachgeschaltet ist. Der Verstärker 14 speist über einen weiteren Widerstand 16 einen Differenzverstärker 17, der einen Rückkopplungswiderstand 18 aufweist. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 17 ist an einen beispielsweise kontaktlosen Umschalter 19 angeschlossen, dessen Schaltelement wahlweise an den Ausgang des Verstärkers 14 oder an Bezugspotential gelegt werden kann. Die Anordnungen 10, 11, 12 sind über Schaltelemente 20, 21, 22 wahlweise mit den Empfängern 4, 5, 6 verbindbar. Die Schaltelemente 20, 21, 22, die in Fig. 1 im Anschluß an die Empfänger 4, 5, 6 dargestellt sind, können auch innerhalb der Anord­ nungen 10, 11, 12 oder nach diesen angeordnet sein. Mit den Schalt­ elementen 20, 21, 22 lassen sich eines oder zwei der drei Farbanteilsignale für einen Regelvorgang auswählen. An die Anordnungen 10, 11, 12 sind Widerstände 23, 24, 25 einer Summierschaltung 25a angeschlossen, die einen weiteren einstellbaren Widerstand 26 enthält, der über ein Schalt­ element 27 wahlweise an eine positive oder negative Bezugsspannung anlegbar ist. Mit der Summierschaltung 25a ist ein Verstärker 28 mit einem einstellbaren Rückkopplungswiderstand 29 verbunden.The receivers 4 , 5 , 6 are each followed by an arrangement 10 , 11 , 12 with which the output signal of the assigned receiver 4 , 5 , 6 and adjustable values can be amplified and optionally inverted. Each arrangement 10 , 11 , 12 contains the same structure. An adjustable resistor 13 is provided on the input side in each arrangement 10 , 11 , 12 , which is followed by an amplifier 14 with a feedback resistor 15 . The amplifier 14 feeds a differential amplifier 17 , which has a feedback resistor 18 , via a further resistor 16 . The second input of the differential amplifier 17 is connected to a contactless changeover switch 19 , for example, the switching element of which can optionally be connected to the output of the amplifier 14 or to reference potential. The arrangements 10 , 11 , 12 can optionally be connected to the receivers 4 , 5 , 6 via switching elements 20 , 21 , 22 . The switching elements 20 , 21 , 22 , which are shown in Fig. 1 following the receiver 4 , 5 , 6 , can also be arranged within the Anord openings 10 , 11 , 12 or after these. With the switching elements 20 , 21 , 22 one or two of the three color component signals can be selected for a control process. At the arrangements 10 , 11 , 12 resistors 23 , 24 , 25 of a summing circuit 25 a are connected, which contains a further adjustable resistor 26 , which can be applied to a positive or negative reference voltage either via a switching element 27 . With the summing circuit 25 a, an amplifier 28 is connected to an adjustable feedback resistor 29 .

Mit den Widerständen 13 läßt sich das jeweils über den zugehörigen Schalter 20, 21, 22 ausgewählte Farbanteilsignal mit einem Koeffizienten multiplizieren, dessen Größe vom Widerstandswert abhängt. Die Polarität des Produkts auf Farbanteilsignal und Koeffizient wird durch die Stellung des Schalters 19 vorgegeben. Die Produkte mit dem entsprechenden Vorzeichen werden in der Summierschaltung 25a einander überlagert. Über den Widerstand 26 wird der Sollwert in die Summierschaltung 25a einge­ speist. Der Widerstand 26 kann auch zur Nullpunktverschiebung des Istwerts verwendet werden. Je nach der Stellung des Schalters 27 und dem Ein­ stellwert des Widerstands 26 tritt am Ausgang der Summierschaltung 25a der Istwert oder die Regelabweichung auf. Beide können bedarfsweise mit einem weiteren Koeffizienten über die Einstellung des Rückkopplungs­ widerstands 29 multipliziert werden.With the resistors 13 , the color component signal selected in each case via the associated switches 20 , 21 , 22 can be multiplied by a coefficient, the size of which depends on the resistance value. The polarity of the product on the color component signal and coefficient is predetermined by the position of the switch 19 . The products with the corresponding sign are superimposed on one another in the summing circuit 25 a. Via the resistor 26, the setpoint is in the summing circuit 25 a fed. Resistor 26 can also be used to shift the actual value to zero. Depending on the position of the switch 27 and the set value of the resistor 26 , the actual value or the control deviation occurs at the output of the summing circuit 25 a. If necessary, both can be multiplied by a further coefficient via the setting of the feedback resistor 29 .

Die Anordnungen 10, 11, 12 können auch den in Fig. 2 dargestellten Aufbau haben. Ein mit einem Rückkopplungswiderstand versehener Diffe­ renzverstärker 31 ist mit einem Eingang über einen Widerstand 32 an den jeweiligen photoelektrischen Empfänger, z. B. 4, angeschlossen. Der Empfänger 4 kann mit einem Vorverstärker 33 verbunden sein. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 31 ist an den Abgriff eines Potentio­ meters 34 gelegt, das zwischen dem eingangsseitigen Anschluß des Widerstands 32 und Bezugspotential angeordnet ist. Mit dem Potentio­ meter 34 kann der Koeffizient stufenlos zwischen +1 und -1 eingestellt werden.The arrangements 10 , 11 , 12 can also have the structure shown in FIG. 2. A provided with a feedback resistor Difference amplifier 31 is connected to an input via a resistor 32 to the respective photoelectric receiver, for. B. 4 connected. The receiver 4 can be connected to a preamplifier 33 . The second input of the differential amplifier 31 is connected to the tap of a potentiometer 34 , which is arranged between the input-side connection of the resistor 32 and the reference potential. With the potentiometer 34 , the coefficient can be continuously adjusted between +1 and -1.

Die einstellbaren Widerstände 13, 26 und 29 (Fig. 1) können durch Codierschalter und passend gestufte Widerstände ersetzt sein, um eine digitale Vorgabe der Koeffizienten, der Verschiebung oder des Sollwerts bzw. der Ver­ stärkung der Regelabweichung oder des Sollwerts bzw. der Verstärkung der Regelabweichung oder des Istwerts zu ermöglichen.The adjustable resistors 13 , 26 and 29 ( Fig. 1) can be replaced by coding switches and suitably stepped resistors in order to digitally specify the coefficients, the shift or the setpoint or the amplification of the control deviation or the setpoint or the amplification of the To allow control deviation or the actual value.

Die Ausgangssignale der photoelektrischen Empfänger 4, 5, 6 können auch jeweils Verstärkern 35, 36 und 37 (Fig. 3) zugeführt werden, deren Ausgangssignale mit nicht näher bezeichneten Widerständen zu einem Summensignal vereinigt werden.The output signals of the photoelectric receivers 4 , 5 , 6 can also be fed to amplifiers 35 , 36 and 37 ( FIG. 3), the output signals of which are combined with resistors (not specified) to form a sum signal.

Dieses Summensignal wird als Istwert einer Regelgröße mit einem vorge­ gebenen gleichbleibenden Sollwert verglichen, der z. B. von einer Referenz­ spannungsquelle 38 erzeugt wird. Die gemeinsame Anschlußstelle der Widerstände ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 39 verbunden, an dessen zweiten Eingang die Referenzspannungsquelle 38 angeschlossen ist. Der Differenzverstärker 39 erzeugt ein der Differenz der Eingangs­ signale entsprechendes Regelabweichungssignal, das gemeinsam den als Verstärker mit regelbarem Verstärkungsgrad ausgebildeten Verstärkern 35, 36, 37 zugeführt wird. Mit dem Regelabweichungssignal werden die Verstärkungsfaktoren so eingestellt, daß das Regelabweichungssignal Null wird bzw. einen sehr kleinen Wert aufweist. An den Ausgängen der drei Verstärker 35, 36, 37 sind demnach Farbanteilsignale verfügbar, die immer auf eine gleiche, dem Sollwert entsprechende Helligkeit bezogen sind und die deshalb von den Schwankungen der Beleuchtungsstärke auf der Ober­ fläche im Bereich unabhängig sind.This sum signal is compared as the actual value of a controlled variable with a pre-given constant setpoint, the z. B. is generated by a reference voltage source 38 . The common connection point of the resistors is connected to an input of a differential amplifier 39 , to the second input of which the reference voltage source 38 is connected. The differential amplifier 39 generates a control deviation signal corresponding to the difference between the input signals, which is fed together to the amplifiers 35 , 36 , 37 designed as amplifiers with a controllable degree of amplification. With the control deviation signal, the gain factors are set so that the control deviation signal becomes zero or has a very small value. At the outputs of the three amplifiers 35 , 36 , 37 color component signals are therefore available which are always related to the same brightness corresponding to the setpoint value and which are therefore independent of the fluctuations in the illuminance on the surface in the area.

Die Verstärker 35, 36, 37 weisen Ausgänge 35a, 36a, 37a auf, an die die Anordnungen 10, 11, 12 angeschlossen sind, wenn die Farbart eines Ober­ flächenbereichs unabhängig von Beleuchtungsschwankungen erfaßt werden soll. The amplifier 35 , 36 , 37 have outputs 35 a, 36 a, 37 a, to which the arrangements 10 , 11 , 12 are connected if the color of an upper surface area is to be detected independently of lighting fluctuations.

Vor den Farbauszugsfiltern 7, 8, 9 sind im Strahlengang jeweils ein Infrarotfilter 67 und ein Interferenzkantenfilter 68 angeordnet.An infrared filter 67 and an interference edge filter 68 are each arranged in front of the color separation filters 7 , 8 , 9 in the beam path.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung liegen die photoelektrischen Empfänger 4, 5, 6 eng nebeneinander. Dies bedeutet, daß unterschiedliche Teile des Bereichs 1 auf den Empfängern 4, 5, 6 abgebildet werden. Eine solche Anordnung arbeitet dann genau, wenn diese Teile die gleiche Farbe haben, d. h. keine oder nur vernachlässigbare Farbänderungen zwischen den Teilen vorkommen. Für eine Vielzahl von Gegenständen ist diese Anordnung ausreichend, da die vorstehend erläuterten Bedingungen vorliegen. Die drei Farbanteile können bedarfsweise auch aus der Strahlung des gleichen Flächenelements ausgefiltert werden, indem dichroitische Spiegel in Verbindung mit Filtern eingesetzt werden. Auch die Verwendung von Notch- Filtern ermöglicht eine Filterung unter Bezug auf das gleiche Flächen­ element.In the arrangement shown in Fig. 1, the photoelectric receivers 4 , 5 , 6 are close together. This means that different parts of area 1 are imaged on the receivers 4 , 5 , 6 . Such an arrangement works precisely when these parts have the same color, ie there are no or only negligible color changes between the parts. This arrangement is sufficient for a large number of objects, since the conditions explained above exist. If necessary, the three color components can also be filtered out from the radiation of the same surface element by using dichroic mirrors in conjunction with filters. The use of notch filters also enables filtering with reference to the same surface element.

Mittels Stellgliedern können die Parameter zur Veränderung der Farbe des jeweiligen Gegenstands beeinflußt werden. The parameters for changing the color of the respective object can be influenced.  

Die oben beschriebenen Anordnungen sollen beispielsweise zur Regelung der Farbe eines Stoffgemischs benutzt werden, das durch Beimischung eines Farbstoffs zu einem Füllstoff bestimmter Farbe durch Beeinflussung der Konzentration hergestellt wird.The arrangements described above are intended, for example, to regulate the Color of a mixture of substances can be used by adding a Dye to a filler of certain color by influencing the Concentration is established.

Zur Verdeutlichung soll ein Beispiel explizit behandelt werden. Einem Füll­ stoff bestimmter Farbe wird ein anderer Farbstoff in wählbarer Konzen­ tration hinzugemischt. Bei einer bestimmten Konzentration ergibt das Mischprodukt die gewünschte Farbe, die über eine Regelung konstant ge­ halten werden soll.An example will be treated explicitly for clarification. A fill Fabric of a certain color becomes another dye in selectable concentrations tration added. At a certain concentration, that gives Mixed product the desired color, which is constant via a control should be kept.

Hierfür wird das Mischprodukt mit einem Farbsensor betrachtet, der die drei Farbanteilsignale liefert. Um sie als Regelkriterium verwenden zu können, wird ihr Verhalten bei einer Änderung der Konzentration benötigt, d. h. ihre Kennlinie muß vorab aufgenommen werden. Hierzu werden die Konzentrationen des Farbstoffs in definierter Weise verändert und die resultierenden Farbanteilsignale gemessen. Es ergibt sich z. B. der in Fig. 4 dargestellte Verlauf (der hier etwas idealisiert wurde). Die Farban­ teilsignale weisen einen Knick bei der Konzentration k₀ auf; dort ändern sich ihre Steigungen:For this purpose, the mixed product is viewed with a color sensor that supplies the three color component signals. In order to be able to use them as a control criterion, their behavior when the concentration changes is required, ie their characteristic curve must be recorded in advance. For this purpose, the concentrations of the dye are changed in a defined manner and the resulting color fraction signals are measured. It results, for. B. the course shown in Fig. 4 (which was somewhat idealized here). The Farban partial signals have a kink in the concentration k₀; their slopes change there:

tgαR = dURM/dk; tgαG = dUGM/dk; tgαB = dUBM/dk.tgα R = dU RM / dk; tgα G = dU GM / dk; tgα B = dU BM / dk.

Durch die oben beschriebene Regelung der drei Farbanteilsignale bleibt ihre Summe konstant, z. B. 10 V.Due to the regulation of the three color component signals described above, theirs remains Sum constant, e.g. B. 10 V.

Man erkennt aus Fig. 4, daß keine der drei Teilspannungen unmittelbar als Regelgröße verwendbar ist:It can be seen from FIG. 4 that none of the three partial voltages can be used directly as a controlled variable:

  • - URM und UBM ändern sich bei Konzentration kleiner bzw. größer als k₀ nicht;- U RM and U BM do not change when the concentration is smaller or larger than k₀;
  • - UGM hat bei k₀ ein Maximum.- U GM has a maximum at k₀.

Deshalb werden URM und UBM zu einer neuen Größe zusammengefaßt, indem z. B. UBM negiert und anschließend potential verschoben und nach passender Verstärkung zu URM addiert wird.Therefore U RM and U BM are combined to a new size by z. B. U BM negated and then potential shifted and added to U RM after appropriate amplification.

Für die resultierend Spannung gilt demnach:The following applies to the resulting tension:

Uist = c₁ URM + c₂ UBM + c₃ Uref,U is = c₁ U RM + c₂ U BM + c₃ U ref ,

wobei Uref eine (konstante) Referenzspannung ist. Als Resultat soll eine der Konzentration k proportionale Größe entstehen:where U ref is a (constant) reference voltage. The result should be a variable proportional to the concentration k:

Uist = tg αik mit tgαi = 0,2 V/%.U is = tg α i k with tgα i = 0.2 V /%.

Der Zahlenwert ergibt sich aus dem interessierenden Bereich für k - 0 bis 50% - und dem verfügbaren Spannungsbereich - 10 V. The numerical value results from the area of interest for k - 0 to 50% - and the available voltage range - 10 V.  

Die Aufgabe wird mit der Schaltung gemäß Fig. 1 gelöst, wobei der Schalter 21 geöffnet wird. Zur Vereinfachung sollen alle festen Widerstände in Fig. 1 den Wert 10 kOhm erhalten. Ferner sei der Schalter 20 oben (nichtinvertierend) und der Schalter 22 unten (invertierend). Dann gelten für die Koeffizienten folgende Beziehungen:The object is achieved with the circuit according to FIG. 1, the switch 21 being opened. For simplification, all fixed resistors in FIG. 1 should have the value 10 kOhm. Furthermore, switch 20 is at the top (non-inverting) and switch 22 at the bottom (inverting). The following relationships then apply to the coefficients:

c₁ = R₂₉/R13′; c₂ = -R₂₉/R13′′; c₃ = -R₂₉/R₂₆,c₁ = R₂₉ / R 13 ′ ; c₂ = -R₂₉ / R 13 ′ ′ ; c₃ = -R₂₉ / R₂₆,

wobei mit R′₁₃, R′′₁₃, R₂₆ und R₂₉ die Werte der Widerstände 13 der Anordnungen 10 bzw. 12 und der Widerstände 26, 29 bezeichnet sind.with R'₁₃, R''₁₃, R₂₆ and R₂₉ the values of the resistors 13 of the arrangements 10 and 12 and the resistors 26 , 29 are designated.

Für k = 0 soll auch Uist = 0 sein;For k = 0 should also be U = is 0;

c₁ URM (0) + c₂ UBM (0) + c₃ Uref = 0.c₁ U RM (0) + c₂ U BM (0) + c₃ U ref = 0.

Ferner sollen die Steigungen links und rechts von k₀ gleich sein:
c₁ · dURM (k < k₀) = c₂ · dUBM (K < K₀); daraus:
Furthermore, the slopes to the left and right of k₀ should be the same:
c₁ · dU RM (k <k₀) = c₂ · dU BM (K <K₀); from it:

c₁/c₂ = tgαB/tgαR.c₁ / c₂ = tgαB / tgα R.

Mit den ZahlenwertenWith the numerical values

URM(0) = 4 V; UBM(0) = 6 V;
tgαR(k < k₀) = 0,1 V/%; tgαB(k < k₀) = -0,2 V/%;
R₂₉ = 20 kOhm (wählbar)
U RM (0) = 4 V; U BM (0) = 6 V;
tgα R (k <k₀) = 0.1 V /%; tgα B (k <k₀) = -0.2 V /%;
R₂₉ = 20 kOhm (selectable)

erhält man die Ergebnisseyou get the results

R′₁₃ = 10 kOhm; R′′₁₃ = 20 kOhm; R₂₆ = 100 kOhm.R'₁₃ = 10 kOhm; R''₁₃ = 20 kOhm; R₂₆ = 100 kOhm.

R₂₆ kann zwei Funktionen erfüllen. Bei der obigen Dimensionierung erhält man einen Istwert, der zu k proportional ist; insbesondere ist für k = 0 auch Uist = 0. Man kann aber auch über R₂₆ einen Sollwert vorgeben, z. B. derart, daß für k = 30% der Ausgang 0 ist (R₂₉ = 25 kOhm). Man erhält nun nicht mehr den Istwert, sondern die Regelabweichung, die in bekannter Weise über ein Stellglied die Stellgröße k und somit auch die Farbe als Regelgröße beeinflussen kann. Man kann also die Skala von R₂₆ in Soll­ werten eichen. R₂₆ can perform two functions. With the dimensioning above, an actual value is obtained which is proportional to k; in particular for k = 0 and U is = 0. But you can also specify a setpoint via R₂₆, z. B. such that for k = 30% the output is 0 (R₂₉ = 25 kOhm). The actual value is no longer obtained, but the control deviation, which can influence the manipulated variable k and thus also the color as the controlled variable in a known manner via an actuator. So you can calibrate the scale of R₂₆ in target values.

Die Kennlinie, d. h. die Abhängigkeit der Farbanteilsignale von der jewei­ ligen physikalischen Größe, wird aufgenommen, wobei die physikalische Größe - im Beispiel die Konzentration - zahlenmäßig definiert sein muß. Diese Messung gibt den Bereich vor, in dem der Sollwert liegen darf. So kann im Beispiel nicht auf eine Konzentration k < 50% geregelt werden, da hierfür die Kennlinien der verwendeten Farbanteilsignale nicht vorliegen.The characteristic, i.e. H. the dependence of the color component signals on the respective physical size, is recorded, the physical Size - in the example the concentration - must be numerically defined. This measurement specifies the range in which the setpoint may lie. So cannot be regulated to a concentration k <50% in the example, since the characteristics of the color component signals used are not available.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Identifizierung von Farben mittels Farbanteilsignalen, mit denen die Farbart eines Oberflächenbereichs eines Gegenstands unabhängig von Beleuchtungsschwankungen erfaßt werden kann, mit einer den Oberflächenbereich auf photoelektrischen Empfängern abbildenden Optik, wobei Filter zur Gewinnung der Farbanteilsignale für Rot, Grün und Blau zwischengeschaltet und den photoelektrischen Empfängern jeweils Verstärker (35, 36, 37) mit einstellbarem Verstärkungsgrad nachgeschaltet sind, wobei die Ausgänge der Verstärker einerseits mit Auswerteschaltungen und andererseits jeweils mit Summierwiderständen verbunden sind, wobei das Ausgangssignal der Summierwiderstände an den Eingang einer Einrichtung (39) zum Vergleichen mit einem einem Sollwert entsprechenden Signal gelegt ist und wobei das der Abweichung vom Sollwert entsprechende Aus­ gangssignal dieser Einrichtung (39) zum Vergleichen an die Steuerein­ gänge zur Einstellung des Verstärkungsgrads im Sinne der Reduzierung der Abweichung vom Sollwert auf Null oder auf einen sehr kleinen Wert gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß den photoelektrischen Empfängern (4, 5, 6) jeweils mittels Schaltelementen (20, 21, 22) einschaltbare Anordnungen (10, 11, 12) zur Multiplikation des jeweiligen Farbanteilsignals mit einem zugeordneten Koeffizienten und zur wahlweisen Invertierung zumindest eines Produkts aus einem Farbanteilsignal und einem zugeordneten Koeffizienten nachgeschaltet sind, der der Quotient aus dem Farban­ teilsignal und einem Parameter ist, von dem die Farbart des Ober­ flächenbereichs abhängt, und daß den einschaltbaren Anordnungen (10, 11, 12) eine Summierschaltung (25a) nachgeschaltet ist, in die ein Sollwert des Parameters zur Erzeugung eines Regelabweichungssignals für die Regelung des Parameters einspeisbar ist.1.Device for identifying colors by means of color component signals, with which the color type of a surface area of an object can be detected independently of lighting fluctuations, with an optical system which images the surface area on photoelectric receivers, with filters for obtaining the color component signals for red, green and blue interposed and the Photoelectric receivers are each followed by amplifiers ( 35 , 36 , 37 ) with an adjustable degree of amplification, the outputs of the amplifiers being connected on the one hand to evaluation circuits and on the other hand each with summing resistors, the output signal of the summing resistors being input to a device ( 39 ) for comparison with a a signal corresponding to a target value is placed and the output signal of this device ( 39 ) corresponding to the deviation from the target value for comparison to the control inputs for setting the degree of amplification in the sense the reduction of the deviation from the nominal value is set to zero or to a very small value, characterized in that arrangements ( 10 , 11 , 12 ) which can be switched on by means of switching elements ( 20 , 21 , 22 ) are each switched on to the photoelectric receivers ( 4 , 5 , 6 ) for multiplying the respective color component signal by an assigned coefficient and for optionally inverting at least one product of a color component signal and an assigned coefficient, which is the quotient of the color component signal and a parameter on which the color of the surface area depends, and that switchable arrangements ( 10 , 11 , 12 ) is followed by a summing circuit ( 25 a) into which a setpoint value of the parameter for generating a control deviation signal for regulating the parameter can be fed. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Konzentration eines Farbstoffs ist, der einem Füllstoff vorgegebener Farbe zugesetzt ist. 2. Device according to claim 1, characterized, that the parameter is the concentration of a dye that Filler of specified color is added.   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einschaltbaren Anordnungen (10, 11, 12) je einen rückgekop­ pelten Verstärker (14) mit einem einstellbaren Widerstand (13) am Eingang aufweisen, dessen Ausgangssignal über einen wahlweise auf Invertierung des Eingangssignals umschaltbaren Verstärker (17) an die Summierschaltung (25a) angeschlossen ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the switchable arrangements ( 10 , 11 , 12 ) each have a re-coupled amplifier ( 14 ) with an adjustable resistor ( 13 ) at the input, the output signal of which is optionally via an inversion of the Input signal switchable amplifier ( 17 ) is connected to the summing circuit ( 25 a). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einschaltbare Anordnung (10, 11, 12) einen Differenzverstärker (31) aufweist, dessen Eingang über einen Widerstand (32) mit dem jeweiligen photoelektrischen Empfänger (4, 5, 6) verbunden ist, wobei der Widerstand (32) eingangsseitig mit einem an Bezugspotential gelegten Potentiometer (34) verbunden ist, dessen Abgriff an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (31) angeschlossen ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the switchable arrangement ( 10 , 11 , 12 ) has a differential amplifier ( 31 ), the input via a resistor ( 32 ) with the respective photoelectric receiver ( 4 , 5 , 6 ) is connected, the resistor ( 32 ) being connected on the input side to a potentiometer ( 34 ) connected to reference potential, the tap of which is connected to the second input of the differential amplifier ( 31 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (25a) aus an einen gemeinsamen Anschluß gelegten Widerständen (23, 24, 25, 26) besteht, von denen einer (26) einstellbar und wahlweise an eine positive oder negative Bezugsspan­ nung anschaltbar ist.5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the summing circuit ( 25 a) consists of resistors ( 23 , 24 , 25 , 26 ) connected to a common connection, one of which ( 26 ) adjustable and optionally to one positive or negative reference voltage can be switched on. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand (13) aus digital gestuften Widerstän­ den zusammensetzbar ist, die durch Codierschalter parallel und/oder seriell miteinander verbindbar sind.6. The device according to claim 3, characterized in that the adjustable resistor ( 13 ) from digitally graduated resistors can be assembled, which can be connected in parallel and / or in series with one another by coding switches.
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