DE69811053T2

DE69811053T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Unterscheiden von Oberflächenfarben

Info

Publication number: DE69811053T2
Application number: DE69811053T
Authority: DE
Inventors: Maria Lisa Tamanti; Gianfranco Righi
Original assignee: Datasensor SpA
Current assignee: Datasensor SpA
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2018-04-11
Also published as: ATE231969T1; EP0949499B1; DE69811053D1; JP2000055735A; US6157453A; EP0949499A1; ES2191920T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterscheiden der Farbe einer Oberfläche und eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft spezieller ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterscheiden der Farbe einer Oberfläche durch Vergleich mit einer zuvor erfaßten Referenzfarbe. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Unterscheiden eines Bereichs von Farben und/oder mehrerer Farben einer Oberfläche.
In dieser gesamten Beschreibung und den folgenden Ansprüchen wird der Ausdruck „Farbbereich" dazu verwendet, mehrere verschiedene Farbtöne einer Farben zu bezeichnen (z. B. für die rote Farbe ein Bereich mit unterschiedlichen roten Farbtönen von hellrot bis dunkelrot).
In Systemen zum Sortieren und Handhaben von Gegenständen kann die Fähigkeit, die Oberflächenfarbe der Gegenstände „zu erkennen", manchmal hilfreich sein, um die Vorgänge des Sortierens und Handhabens der Gegenstände zu erleichtern und zu beschleunigen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Verfahren zum Unterscheiden der Farbe auf einer Oberfläche in der Vergangenheit vorgeschlagen, die alle im wesentlichen zwei Grundschritte umfassen, welche beide in derselben Vorrichtung ausgeführt werden (die im Folgenden auch als „Farbdiskriminator" bezeichnet wird), nämlich: ein erster „Erfassungsschritt", in dem die Vorrichtung manuell oder automatisch auf eine Referenzfarbe eingestellt wird, gefolgt von einem „Erkennungsschritt", in dem die Farbe auf der Oberfläche des Gegenstandes, der abgetastet wird, mit der zuvor erfaßten Referenzfarbe verglichen wird, um zu überprüfen, daß diese innerhalb eines optional einstellbaren Toleranzbereichs gleich sind.
Der Erfassungsschritt besteht spezieller aus der Beleuchtung einer Farberfassungsfläche, welche die zu erkennende Farbe aufweist, mit einer geeigneten Lichtquelle und dann Aufnehmen des von der Oberfläche gestreuten Lichtes in einem lichtempfangenden Element, um elektrische Signale zu erzeugen, die proportional zur Leuchtintensität des aufgenommenen Lichtes sind. Diese Signale werden dann geeignet verarbeitet, um Parameter zu berechnen und zu speichern, welche die Farbe der beleuchteten Erfassungsfläche darstellen.
Der Erkennungsschritt besteht aus der Verwendung derselben Vorrichtung, die zuvor während des Erfassungsschritts eingestellt wurde, um die Oberfläche des Gegenstands, der die zu unterscheidende Farbe trägt, zu beleuchten und elektrische Signale zu erzeugen, die proportional zur Leuchtintensität des Lichtes sind, das von dieser Oberfläche zurückgestrahlt wird. Diese Signale werden dann verarbeitet, um Parameter zu berechnen, welche die Oberflächenfarbe des beleuchtenden Gegenstands darstellen; diese Parameter werden schließlich mit den zuvor während des Erfassungsschrittes gespeicherten Parametern verglichen, um zu überprüfen, ob sie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches gleich sind, um dadurch die Oberflächenfarbe des beleuchtenden Gegenstands zu erkennen.
Für den Erfassungs- und den Erkennungsschritt stützt sich die Verarbeitung der elektrischen Signale, die von dem lichtempfangenden Element erzeugt werden, auf die Erfassung der drei Komponenten V_R, V_G, V_B der drei Primärfarben – rot, grün und blau –, welche von den drei LEDs ausgesandt werden.
Unter den früheren Farbdiskriminatoren, welche ein Verfahren wie das oben beschriebene realisieren können, sind die sogenannten „Festkörper"-Diskriminatoren von besonderem Interesse, welche nicht nur kostengünstige, kleinbauende Komponenten enthalten, sondern auch die Farbe einer Oberfläche unabhängig von dem Abstand der Oberfläche von dem Diskriminator unterscheiden können. Solche Diskriminatoren verwenden als die Lichtquellen drei getrennte Sende- oder Emissions-LEDs für die rote, die grüne bzw. die blaue Farbe und als das lichtempfangendes Element eine Standard-Photodiode oder einen Phototransistor mit einer ausreichend breiten Empfindlichkeit im sichtbaren Bereich. In solchen Diskriminatoren werden die Emissions-LEDs durch Impulse mit entsprechenden Versorgungsströmen I_R, I_G, I_B versorgt, so daß bei jeden zugeführten Stromimpuls entsprechende elektrische Signale V_R, V_G, V_B von der Photodiode erzeugt werden, so daß deren Summe gleich einem vorgegebenen Referenzwert ist (vorzugsweise weiß). Die Farbe wird dann erkannt, indem die Menge des roten, grünen und blauen Lichts gemessen wird, welches von der Oberfläche des abgetasteten Gegenstandes abgestrahlt wird (d. h. durch Messen der Werte der Signale V_R, V_G, V_B, welche während des normalen Betriebs des Diskriminators erzeugt werden).
Das U.S. Patent 5,021,645 offenbart einen photoelektrischen Farbsensor, der einen Go/No-Go-Vergleich einer erfaßten Farbe an gespeicherten Farbdaten durchführen kann. Der Sensor umfaßt einen Lernmodus, der über einen Schalter manuell aktiviert wird, wobei Farbdaten von einem Referenzgegenstand, der dem Sensor vorgelegt wird, gespeichert sind. In der Anwendung werden Gegenstände, welche die zu erkennende Farbe tragen, nacheinander dem Sensor zur Farbindentifikation vorgeführt. Der Sensor macht quantitative Messungen des roten, blauen und grünen Lichtes, das von den Gegenstanden reflektiert wird, wenn sie mit einer geeigneten Lichtquelle beleuchtet werden, und vergleicht mittels eines geeigneten Algorithmus diese Farbdaten mit Farbdaten, welche während des Lernmodus gespeichert wurden. Der Sensor wird kallibriert, indem die roten, grünen und blauen Impulse einzeln gesteuert werden, um gleiche rote, grüne und blaue Impulsamplituden vorzusehen, wenn ein weißes Ziel betrachtet wird.
Ein Farbdiskriminators des oben beschriebenen Typs erfüllt zwar im Wesentlichen seine Aufgabe, erlaubt jedoch noch nicht die Unterscheidung solcher Farben, bei denen wenigstens eine der Farbkompinenten V_R, V_G, V_B wesentlich kleiner ist als die beiden anderen (man betrachte z. B. den Fall der roten, grünen und blauen Farbe selbst, für welche die entsprechenden Farbkomponenten dieser Farbe wesentlich größer sind als die beiden anderen). In diesem Fall ist der oben beschriebene Diskriminator wenig empfindlich gegen Änderungen in den anderen beiden Farben und kann daher keine genaue Unterscheidung der verschiedenen Farbtöne dieser Farben vorsehen.
Ferner gibt es Fälle, in denen eine Komponente viel kleiner ist als die beiden anderen. Auch hier ist das Ansprechverhalten des Diskriminators auf sich ändernde Farbtöne dieser Farbe schlecht.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine wirkungsvolle und präzise Art der Unterscheidung jeder Farbe auf jeder Oberfläche vorzusehen.
Gemäß einem ersten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Unterscheiden der Farbe einer nicht-weißen Erfassungsfläche gemäß Anspruch 1 vor.
Das beanspruchte Verfahren umfaßt insbesondere die folgenden Verfahrensschritte:

a) Erfassender zu unterscheidenden Farbe durch Ausführen der folgenden Schritte a1), a2) und a3):
a1) sequentielles Beleuchten einer nicht-weißen Erhebungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, mit einem roten Lichtstrahl, einem grünen Lichtstrahl und einem blauen Lichtstrahl, wobei jeder der Lichtstrahlen von einer Emissionsquelle erzeugt wird, die mit einem Versorgungsstrom I_R, I_G bzw. I_B versorgt wird;
a2) für jede dieser drei verschiedenen Lichtstrahlen, Empfangen des von der beleuchteten Erhebungsfläche abgestrahlten Lichtes mit einem lichtempfangenden Element, und
a3) Erzeugen eines elektrischen Signals, das proportional zur Intensität des empfangenen Lichtes ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht V_R, für grünes Licht VG und für blaues Licht V_B ist;
b) Erfassen der Farbe der nicht-weißen Erfassungsfläche durch Ausführen der folgenden Schritte b1), b2) und b3):
b1) sequentielles Belichten der nicht-weißen Erfassungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, mit den genannten drei Lichtstrahlen;
b2) für jeden dieser drei verschiedenen Lichtstrahlen, Empfangen des von der beleuchteten Erfassungsfläche abgestrahlten Lichtes mit einem lichtempfangenden Element, und
b3) Erzeugen eines elektrischen Signals, das proportional zur Intensität des empfangenen Lichtes ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht V_R', für grünes Licht VG' und für blaues Licht V_B' ist;
c) Vergleichen der Farbe der nicht-weißen Erfassungsfläche mit der Farbe der nicht-weißen Erhebungsfläche durch Vergleichen des elektrischen Signals V_R', VG', V_B' mit dem elektrischen Signal V_R, V_G, V_B; dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) des Erfassens den folgenden weiteren Schritt umfaßt:
a4) Steuern der Versorgungsströme I_R, I_G, I_B der Emissionsquellen, so daß wenigstens zwei der erzeugten elektrischen Signale V_R, V_G, V_B innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs identisch sind.

Das Verfahren gemäß dieser Erfindung ermöglicht eine präzise Unterscheidung jeder Farbe (und/oder jedes Farbtons) auf einer Oberfläche unabhängig davon, ob dies eine Farbe ist, bei der eine (oder zwei) Komponente (n) wesentlich kleiner als die beiden anderen (die andere) Komponenten ist (sind), wodurch die Beschränkungen des oben beschriebenen früheren Ver fahrens überwunden werden, welche sich insbesondere darauf beziehen, daß es unmöglich ist, Farben zu unterscheiden, in denen eine oder zwei Farbkomponenten wesentlich kleiner sind als die anderen Farbkomponenten.
Durch das Verfahren gemäß dieser Erfindung wird nämlich jede Farbe mittels eines Signaltripels V_R, V_G, V_B gekennzeichnet, wobei wenigstens zwei Signale identisch zueinander sind; dadurch können Farben und/oder sich ändernde Farbtöne präzise unterschieden werden, die andernfalls mit dem oben beschriebenen früheren Verfahren nicht leicht unterscheidbar wären.
Vorzugsweise wird der Schritt der Erfassung der Farbe, die nachfolgend erkannt werden soll, für jede Unterscheidungsvorrichtung und für jede zu unterscheidende Farbe einzeln ausgeführt. Die Erkennung einer vorgegebenen Farbe wird insbesondere gemäß Parametern durchgeführt, die repräsentativ für diese Farbe sind und die in derselben Unterscheidungsvorrichtung geeignet eingestellt und gespeichert werden, um sie nachfolgend zum Erkennen der Farbe zu verwenden. Dies erlaubt die Überwindung von Problemen aufgrund einer Alterung der optischen Komponenten, die in der Unterscheidungsvorrichtung angebracht sind, und des bekannten Phänomens der Verteilung bestimmter Grundbetriebsparameter dieser Komponenten, was andernfalls dazu führen würde, daß der Prozess der Farbunterscheidung grundsätzlich unzuverlässig ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Sendequellen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise so gesteuert, daß die erzeugten elektrischen Signale V_R, V_G, V_B (d. h. die einzelnen Farbkomponenten) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle zueinander identisch sind. Dies ermöglicht das präzise Unterscheiden von Farben, bei denen eine (oder zwei) der drei Farbkomponenten wesentlich kleiner ist (sind) als die anderen (andere); zusätzlich können auch die verschiedenen Farbtöne derselben Farbe, egal welche, präzise unterschieden werden, weil die Variationen jeder Farbkomponente alle gleich unterschieden werden.
Der Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Emissions- oder Sendequellen wird vorteilhaft so gesteuert, daß die erzeugten elektrischen Signale V_R, V_G, V_B innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich einem vorgegebenen Referenzwert sind. Dieses Referenzsignal wird vorzugsweise auf die halbe Referenzspannung eingestellt, welche von einem Analog-Digital-Wandler verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, daß von dem lichtempfangenden Element erzeugte analoge Signal in ein digitales Signal für die weitere Verarbeitung umzuwandeln.
Diese Form der Steuerung erlaubt es vorteilhaft, die Arbeitstiefenschärfe der Vorrichtung, die zum Realisieren der erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, stark zu erhöhen. Dies geht im Wesentlichen auf die Tatsache zurück, daß die; verwendeten Werte der Signale VR, VG, VB halb so groß wie der höchste Spannungswert, der von dem lichtempfangenden Element erzeugt werden kann, sind; die von dem lichtempfangenden Element erzeugte Spannung kann daher erhöht und/oder gesenkt werden, um die Amplitude der Signale V_R, V_G, V_B, welche während des Erkennungsschritt erzeugt werden, anzupassen, indem der Abstand der Unterscheidungsvorrichtung von der Oberfläche, welche die zu erkennende Farbe trägt, vergrößert und/oder verringert wird. Dies ermöglicht eine verbesserte Farbunterscheidungs-Fähigkeit, selbst in den Fällen, in denen die von dem lichtempfangenden Element erzeugten Signale sehr schwach sind (z. B. weil sie von schwarzen Farben auf einer entfernten Oberfläche stammen) und/oder sehr stark sind (z. B. weil sie von hellen Farben auf einer in der Nähe gelegenen Oberfläche stammen).
Das Erfassungsverfahren gemäß dieser Erfindung wird. vorzugsweise auf eine einfache, schnelle und systematische Weise mit Hilfe eines binären Suchalgorithmus für die Versorgungsströme der drei Sendequellen durchgeführt. Gemäß diesem Algorithmus umfaßt der Schritt a4) ferner die folgenden Schritte:

a41) Überprüfen, ob jedes der digitalen Signale V_R, V_G, V_B einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs hat, der durch den vorgegebenen Referenzwert plus/minus einen vorgegebenen Toleranzbereich definiert wird, und
a41a) wenn ja, Speichern der Werte der digitalen Signale V_R, V_G, V_B;
a41b) wenn nein, iteratives Variieren des Versorgungsstroms innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Stromwerten und Wiederholen des Schritts a41) für jede Iteration.

Insbesondere umfaßt der Schritt a41) vorzugsweise die folgenden Schritte:

a411) Einstellen des Wertes des Versorgungsstroms der Emissionsquelle, die zunächst mit einem ersten Wert versorgt wird, welcher gleich dem höchsten Wert in einem vorgegebenen Bereich von Versorgungsstromwerten ist;
a412) Überprüfen, ob der Wert des zuerst erzeugten Signals niedriger ist als ein oberer Grenzwert des vorgegebenen Wertebereichs, und:
a412a) wenn ja, Überprüfen, ob der Wert des zuerst erzeugten Signals höher ist als ein unterer Grenzwert des vorgegebenen Wertebereichs, und wenn ja, Speichern des ersten Wertes des Versorgungsstroms und iteratives Wiederholen der Schritte ab a411) für die Emissionsquelle, die in der Versorgungsfolge als nächstes kommt;
a412b) wenn nein, Reduzieren des ersten Wertes des Versorgungsstroms um einen vorgegebenen Faktor und Wiederholen des Schritts a412).

Wenn die oben beschriebene Steuerung nicht implementiert werden kann, wird der Versorgungsstrom Ir, Ig, Ib der Emissionsquellen so gesteuert, daß die erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich dem Wert des kleinsten unter diesen ist. Wenn insbesondere die Überprüfung des Schritts a412a) ein negatives Ergebnis liefert, wird ein Schritt durchgeführt, um zu überprüfen, ob der tatsächliche Wert des Versorgungsstroms I_R, I_G, I_B sich von dem höchsten Wert in dem vorgegebenen Bereich der Versorgungsstromwerte unterscheidet, und:
wenn ja, Heranziehen eines Wertes, der gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem höchsten Wert in dem vorgegebenen Bereich der Stromwerte und dem ersten Wert des Versorgungsstroms ist, als Versorgungsstromwert und Wiederholen der Schritte ab a412);
wenn nein, Ausführen der folgenden Schritte:

a412a1) iteratives Wiederholen der Schritte ab a411) für die Emissionsquelle, welche in der Versorgungsfolge als nächste kommt;
a412a2) Einstellen des Wertes des kleinsten unter den digitalen Signalen als Referenzwert und Wiederholen der Schritte ab a41).

Gemäß einer besonders vorteilhaften alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht dem Schritt a412a) ein Schritt voran, in dem geprüft wird, ob der Verstärkungspegel angehoben werden kann, und:
wenn ja, der Verstärkungspegel um ein vorgegebenes Intervall angehoben wird und die Schritte ab a411) iterativ wiederholt werden;
wenn nein, der Schritt a412a2) ausgeführt wird.
Auf diese Weise kann eine starke Fähigkeit zum Unterscheiden von Farben selbst in solchen Fällen sichergestellt werden, daß die von dem lichtempfangenden Element erzeugten Signale zu schwach sind (weil sie z. B. von hellen Färben von einer entfernten Oberfläche stammen) oder zu stark ist (weil z. B. sie von dunklen Farben von einer nahen Oberfläche stammen), wodurch sowohl die Tiefenschärfe als auch die Genauigkeit des Prozesses zum Unterscheiden von Farben erhöht werden.
Wenn keine der oben beschriebenen Steuerungen realisiert werden kann, werden die Versorgungsströme I_R, I_G, I_B der Emissionsquellen vorzugsweise so angesteuert, daß nur zwei der erzeugten elektrischen Signale V_R, V_G, V_B höher sind als ein vorgegebener Minimalwert und innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander identisch sind. Der Schritt a412a2) umfaßt insbesondere die folgenden Schritte:
Überprüfung, ob der im Schritt a412a2) eingestellte Referenzwert höher ist als ein erster vorgegebener Minimalwert, und
wenn ja, Wiederholen der Schritte ab a41);
wenn nein, Einstellen des Wertes des kleinsten der beiden verbleibenden Signale als Referenzwert und Wiederholen der Schritte ab a41).
Der erste vorgegebene Minimalwert ist vorzugsweise ein Drittel des kleinsten Wertes der Summe der Signalwerte, die als akzeptabel betrachtet werden.
Wenn die Überprüfung im Schritt a412a2) ein negatives Ergebnis liefert, werden insbesondere die folgenden Schritte ausgeführt:
Überprüfen, ob der im Schritt a412a2) eingestellte Referenzwert höher ist als ein zweiter vorgegebener Minimalwert, und
wenn ja, Einstellen des Wertes des kleinsten der Signale als Referenzwert für dieses Signal und des Wertes der kleinsten der beiden verbleibenden Signale als Referenzwert für die beiden verbleibenden Signale und Wiederholen der Schritte ab a41);
wenn nein, Anzeigen eines Fehlers.
Der zweite vorgegebene Minimalwert ist vorzugsweise gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem kleinsten Wert der Summe der Signale, die als akzeptabel angesehen werden, und dem Wert des kleinsten unter den Signalen V_R, V_G, V_B.
Die oben beschriebene Erfassungsprozedur endet somit mit der Ermittlung der Versorgungsströme der drei Emissionsquellen oder mit einer Fehleranzeige. Wenn die Ermittlung der Versorgungsströme erfolgreich ist, fährt das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft mit den folgenden Schritten der Verarbeitung der elektrischen Signale V_R, V_G, V_B, die entsprechend den oben genannten Versorgungsströmen erzeugt wurden, fort:
Messen der Signale VR, VG, VB mehrmals, wobei jedesmal die gespeicherten Versorgungsstromwerte IR, IG bzw. IB verwendet werden;
Berechnen eines arithmetischen Mittelwerts der Werte der Signale V_R, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms I_R gemessen wurden, der Signale V_G, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms IG gemessen werden, und der Signale V_B, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms I_B gemessen werden;
Berechnen der minimalen und maximalen Grenzwerte der digitalen Signale VR, VG, VB jeweils durch Addieren und Subtrahieren eines vorgegebenen Fehlerwertes zu/von dem arithmetischen Mittelwert, wobei der Fehlerwert abhängig von der jeweiligen Anwendung gewählt wird.
Dieser Fehler wird vorzugsweise gemäß dem Rauschen berechnet, das in dem Signal, das von dem lichtempfangenden Element erzeugt wird, inhärent vorhanden ist und/oder während der nachfolgenden Schritte des Verstärkens, Umwandelns und Verarbeitens eingeführt wird. Noch vorteilhafter berücksichtigt der Fehler auch das Streuphänomen der optischen Komponenten, die an der Unterscheidungsvorrichtung angebracht sind, welche z. B. Änderungen in dem eingehenden Signal mit der sich ändernden Temperatur umfassen. Dadurch kann ein Be reich signifikanter Werte für die von dem Lichtempfänger erzeugten Signale definiert werden, wodurch tatsächlich keine Gefahr mehr besteht, während des nachfolgenden Erkennungsschrittes fehlerhafte oder unpräzise Unterscheidungen als eine Folge der Fehler, welche die verschiedenen Schritte des Prozesses beeinflussen, zu treffen.
Das Verfahren gemäß dieser Erfindung umfaßt ferner vorzugsweise die folgenden Sehritte:
Definieren von drei Referenzparametern R, G, B jeweils als das Verhältnis des Wertes jedes Signals V_R, V_G, V_B zur Summe der drei Signale;
Berechnen eines oberen (unteren) Grenzwertes für jeden Referenzparameter, der jeweils definiert ist als das Verhältnis des maximalen (minimalen) Wertes des betrachteten Signals V_R, V_G, V_B zur Summe dieses maximalen (minimalen) Wertes plus des minimalen (maximalen) Wertes der anderen beiden Signale V_R, V_G, V_B.
Wird so der Erfassungsschritt beendet, sieht das Verfahren der Erfindung einen Schritt zum Erkennen der zuvor erfaßten Farbe vor, der in derselben Unterscheidungsvorrichtung ausgeführt wird. Der Schritt c) des Vergleichens der Farbe der farbigen Erfassungsfläche mit der Farbe der farbigen Erhebungsfläche, die zuvor erhoben wurde, umfaßt ferner die folgenden Schritte:

c1) Überprüfen, daß wenigstens zwei der Werte der elektrischen Signale V_R', VG', V_B', welche während des Vergleichsschritts c) erzeugt wurden, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich denen der elektrischen Signale V_R, V_G, V_B sind, welche während des Erfassungsschritts a) erzeugt wurden, und wenn diese Überprüfung ein positives Ergebnis liefert:
c2) Anzeigen, daß die Farbe erkannt wurde.

Diese Überprüfung wird vorzugsweise nur an zwei anstatt an drei Farbkomponenten durchgeführt. Der Grund hierfür ist, daß die Summe der drei Farbkomponenten gleich einem vorgegebenen Wert ist und daß daher, bei zwei bekannten Farbkomponenten, die Dritte eindeutig bestimmt ist.
Der Schritt c1) umfaßt vorzugsweise die folgenden Schritte:

c1a) Überprüfen, ob die elektrischen Signale V_R', V_G', V_B', welche während des Vergleichsschritts c) erzeugt werden, niedriger sind als ein vorgegebener Sättigungswert und daß ihre Summe höher ist als ein vorgegebener Minimalwert, und
c1a1) wenn beide Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, Ausführen des Schrittes c2);
c1a2) wenn wenigstens eine der Überprüfungen ein negatives Ergebnis liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche nicht erkannt wurde.

Noch stärker bevorzugt umfaßt c1a1) ferner die folgenden Schritte:
Auswählen der zwei Signale mit dem höchsten Wert aus den Signalen V_R', V_G', V_B';
Definieren einer Referenzvariablen, die gleich dem Verhältnis jedes der ausgewählten Signale zur Summe der Signale V_R', V_G', V_B' ist, für jedes der zwei ausgewählten Signale;
Überprüfen, ob jede der oben definierten Referenzvariablen in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, und:
wenn die obige Prüfung ein positives Ergebnis für beide Variablen liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche erkannt wurde;
wenn die obige Prüfung ein negatives Ergebnis für wenigstens eine der Variablen liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche nicht erkannt wurde.
Vorteilhaft wird der vorgegebene Wertebereich für die Referenzvariablen durch die obere und die untere Grenze des Referenzparameters eingestellt, der während des Erfassungsschrittes für die Signale V_R, V_G, V_B berechnet wurde. Die Farberkennung wird dadurch durch numerischen Vergleich der Referenzparameter, die während des Erfassungsschritts berücksichtigt wurden, mit den Referenzvariablen, welche während des Erkennungsschritts berechnet wurden, einfach und schnell ausgeführt.
Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann, wenn entweder die erste oder die zweite Überprüfung, die im Schritt c1a) vorgesehen wird, ein negatives Ergebnis liefert, ein Schritt zum Überprüfen, ob der Verstärkungspegel verändert werden kann, ausgeführt, und
wenn ja, wird der Verstärkungspegel um ein vorgegebenes Intervall verändert und werden die Schritte ab c1a) wiederholt;
wenn nein, wird die Farbe der erfaßten Oberfläche als nicht erkannt berichtet.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die während der Schritte a1) bis a4) erfaßte Farbe eine erste Farbe, welche einen ersten Farbton der zu unterscheidenden Farbe wiedergibt, und das Verfahren umfaßt ferner die folgenden Verfahrensschritte vor der Ausführung der Schritte b1) bis b3) und c):

i) Speichern der Versorgungsstromwerte, die während der Schritte a1) bis a4) ermittelt wurden; und
ii) Durchführen einer zweiten Erfassung einer zweiten Farbe, die einen zweiten Farbton der zu unterscheidenden Farbe; darstellt, gemäß den Schritten a1) bis a3) und unter Verwendung der im Schritt i) gespeicherten Versorgungsstromwerte; wobei die elektrischen Signale V_R, V_G, V_B des Schrittes c) repräsentativ für die elektrischen Signale sind, welche während der vorhergehenden Erfassungsschritte a1) bis a4) und ii) erfaßt wurden, und diese Signale V_R, V_G und V_B mit Signalen V_R', V_G', V_B' verglichen werden, welche während der Schritte b1) bis b3) erfaßt wurden, um zu überprüfen, daß diese innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich sind.

Gemäß eines zweiten Aspektes bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zum Unterscheiden der Farbe einer nicht-weißen Erfassungsfläche, umfassend eine Unterscheidungsvorrichtung und eine nicht-weiße Erhebungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe trägt, wobei die Unterscheidungsvorrichtung folgende Merkmale ausweist:
Einrichtung zur Unterscheidung der Farbe einer nicht-weißen Erfassungsfläche, umfassend eine Unterscheidungsvorrichtung und eine nicht-weiße Erhebungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, wobei die Unterscheidungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine erste Emissionsquelle, die mit einem Versorgungsstrom I_R versorgt wird und die Fläche mit rotem Licht beleuchten kann;
eine zweite Emissionsquelle, die mit einem Versorgungsstrom I_G versorgt wird und die Fläche mit grünem Licht beleuchten kann;
eine dritte Emissionsquelle, die mit einem Versorgungsstrom I_B versorgt wird und die Fläche mit blauem Licht beleuchten kann;
ein lichtempfangendes Element, welches von der beleuchteten Fläche gestreutes Licht empfangen und ein elektrisches Signal erzeugen kann, das proportional zur Leuchtintensität des empfangenen Lichts ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht V_R, für grünes Licht V_G und für blaues Licht V_B ist;
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung; ferner eine Mikrokontrolleranordnung aufweist, welche den Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Emissionsquellen derart steuern kann, daß wenigstens zwei der erzeugten elektrischen Signale V_R, V_G, V_B innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs identisch zueinander sind, wenn die nicht-weiße Erhebungsfläche beleuchtet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführung mit Bezug auf die Zeichnung. In den Figuren:
1 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführung einer Vorrichtung zum Unterscheiden der Farbe einer Oberfläche gemäß der Erfindung;
2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das sich auf einen ersten Schritt eines Unterscheidungsverfahrens bezieht, das in der Vorrichtung der 1 umgesetzt ist;
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das sich auf einen zweiten Schritt des Unterscheidungsverfahrens bezieht, das in der Vorrichtung der 1 umgesetzt ist;
4 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführung einer Vorrichtung zur Unterscheiden der Farbe einer Oberfläche gemäß der Erfindung;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das sich auf einen ersten Schritt eines Unterscheidungsverfahrens bezieht, das durch die Vorrichtung der 4 umgesetzt wird;
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das sich auf einen zweiten Schritt des Unterscheidungsverfahrens bezieht, das durch die Vorrichtung der 4 umgesetzt wird.
In den 1 und 4 ist bei 1 eine Vorrichtung zum Unterscheiden der Farbe einer Erfassungsfläche 2 eines Gegenstands 3 gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Emissions- oder Sendeanordnung 1a zum Senden von 3 Lichtstrahlen, welche den drei Primärfarben entsprechen, das heißt rot, grün und blau, und eine Aufnahmeanordnung 1b zum Aufnehmen von Licht, das von der Oberfläche 2 gestreut wird, wenn diese mit den Lichtstrahlen beleuchtet wird.
Die Sendevorrichtung 1a umfaßt drei Sendequellen 4a, 4b, 4c für die oben genannten drei Lichtstrahlen. In der Figur gezeigten Ausführung sind die Sendequellen 4a, 4b, 4c insbesondere drei getrennte LED's für rot, grün beziehungsweise blau, die mit entsprechenden Versorgungsströmen I_R, I_G, I_B über entsprechende Stromversorgungsschaltkreise 5a, 5b, 5c versorgt werden, welche jeweils mit entsprechenden Stromerzeugern 6a, 6b, 6c verbunden sind.
Die Sendequellen 4a, 4b, 4c könnten alternativ drei Laserdioden für rot, grün und blau sein.
Die Aufnahmeanordnung 1b umfaßt ein lichtempfangendes Element 7, wie eine Fotodiode, das von der beleuchteten Oberfläche 2 gestreutes Licht aufnehmen und ein elekrisches Signal V_R, V_G, V_B erzeugen kann, das proportional zur Leuchtintensität des aufgenommenen Lichts ist. Das lichtempfangende Element 7 ist mit einem Verstärker 8 für die elektrischen Signale V_R, V_G, V_B in Reihe geschaltet, welcher selbst mit einem Analog-Digital-Wandler 9 für das verstärkte Signal verbunden ist.
Eine Mikrocontroller-Anordnung 10 ist zwischen der Aufnahmeanordnung 1b und der Sendeanordnung 1a eingefügt, um die Versorgungsströme I_R, I_G, I_B der drei Sendequellen 4a, 4b, 4c abhängig von den elektrischen Signalen, V_R, VG, V_B, die von der Aufnahmeanordnung 1b kommen, zu steuern. Insbesondere ist die Mikrocontroller-Anordnung 10 mit ihrem Eingangsabschnitt mit dem Analog-Digital-Wandler 9 und mit ihrem Ausgangsabschnitt mit den drei Stromerzeugern 6a, 6b, 6c verbunden.
In der in 4 gezeigten Ausführung ist die Mikrocontroller-Anordnung 10 mit einem weiteren Ausgangsabschnitt der Anordnung mit dem Verstärker 8 der Aufnahmeanordnung 1b für das von der Oberfläche 2 gestreute Licht verbunden. Der Verstärker 8 ist hier ein variabler Verstärker, der gesteuert durch die Mikroprozessor 10 den Verstärkungspegel des elektrischen Signals, das von dem Lichtempfänger 7 erzeugt wird, variieren kann.
In einer ersten alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (nicht gezeigt) wird der Verstärker 8 durch drei verschiedene Verstärkungskanäle ersetzt, einen für jedes der elektrischen Signale V_R, V_G, V_B.
In einer zweiten alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (nicht gezeigt) weist die Vorrichtung 1 keinen Analog-Digital-Wandler 9, sondern einen Schaltkreis zum Messen der elektrischen Signale VR, VG, VB und zum Steuern der Versorgungsströme IR, IG, IB auf, welcher durch Verarbeitung analoger Signale betrieben wird.
In Betrieb wird die Vorrichtung 1 während eines ersten Erfassungsschrittes eingestellt, um Parameter zu speichern, die eine nachfolgend zu erkennende Farbe darstellen. Während eines nachfolgenden Erkennungsschrittes werden die Parameter, welche die Farbe der Oberfläche 2 des Gegenstandes 3, der abgetastet wird, darstellen, mit denen verglichen, die während des vorhergehendes Schrittes erfaßt wurden, wodurch die Farbe der Oberfläche 2 unterschieden wird.
Insbesondere wird während des ersten Erfassungsschrittes die Vorrichtung 1 vor eine Erhebungsfläche gestellt, welche die zu erfassende Farbe trägt. Diese Oberfläche wird sequentiell mit jedem der drei Lichtstrahlen von den Sendequellen 4a, 4b, 4c bestrahlt; gestreutes Licht wird von dem lichtempfangenden Element 7 aufgenommen, um entsprechend ein analoges Signal V_R, V_G, V_B zu erzeugen, das proportional zur Leuchtintensität des aufgenommenen Lichtes ist. Das elektrische Signal wird dann verstärkt, in ein digitales Signal umgewandelt und an die Mikrocontroller-Anordnung 10 abgegeben. Die Mikrocontroller-Anordnung 10 steuert insbesondere den Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Sendequellen 4a, 4b, 4c, so daß die drei empfangenden Signale V_R, V_G, V_B innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich einem vorgegebenen Referenzwert sind. Wenn diese Steuerung nicht praktikabel ist, könnte die Mikrocontroller-Anordnung 10 alternativ den Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Sendequellen 4a, 4b, 4c steuern, so daß die drei empfangenden Signale V_R, V_G, V_B alle innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich dem kleinsten dieser Signale sind. Wenn beide der oben genannten Steuerungen nicht praktikabel sind, könnte die Mikrocontroller-Anordnung 10 alternativ den Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Sendequellen 4a, 4b, 4c so steuern, daß nur zwei der Signale V_R, V_G, V_B mit den höchsten Werten innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich sind. In jedem Fall und unabhängig von der Art der eingesetzten Steuerung wird die Mikrocontroller-Anordnung die Werte der empfangenden Signale V_R, V_G, V_B nach der Steuerung und die Werte der entsprechenden Versorgungsströme I_R, I_G, I_B speichern und die folgenden Referenzparameter berechnen:
Die obigen Parameter werden gespeichert.
Während des nachfolgenden Erkennungsschrittes wird die Vorrichtung 1 vor einer Erfassungsfläche 2 gestellt, welche die zu unterscheidende Farbe trägt. Die Vorrichtung beleuchtet sequentiell diese Oberfläche 2 mit den drei Lichtstrahlen von den Sendequellen 4a, 4b, 4c und ähnlich wie in dem Erfassungsschritt werden elektrische Signale V_R', V_G', V_B' erzeugt, die proportional zu der Leuchtintensität des von der Oberfläche 2 gestreuten Lichtes sind, und von dem lichtempfangenden Element 7 aufgenommen. Auch hier werden Referenzvariable R', G', B' berechnet und mit den zuvor während des Erfassungsschrittes berechneten Parametern R, G, B verglichen, um zu überprüfen, ob sie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs übereinstimmen, und um schließlich die Farbe der Oberfläche 2 zu erkennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Unterscheiden der Farbe der Oberfläche 2 wird nun im Einzelnen beschrieben.
Mit Bezug auf 2 sieht die Erfassungsprozedur die anfängliche Einstellung eines Wertebereichs für den Versorgungsstrom I_R, I_G, I_B der Sendequellen 4a, 4b, 4c vor, der zwischen einem minimalen (BASE) Wert, der anfänglich auf Null eingestellt wird, und einem maximalen (DELTA) Wert, der anfänglich auf einen Maximalwert (MAX) eingestellt wird, liegt. Die Vorrichtung 1 wird dann angesteuert, um einen der Stromerzeuger 6a, 6b, 6c mit einem tatsächlichen Wert (EMISS) des Versorgungsstroms I_R, I_G, I_B, der gleich dem maximalen Wert (MAX) ist, zu versorgen. Es wird überprüft, ob das entsprechende Signal, z. B. V_R, einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs hat, der durch einen Referenzwert definiert wird und z. B. die Hälfte der Referenzspannung V_ref, die von dem Wandler 9 verwendet wird, plus oder minus ein vorgegebener Toleranzbereich H_y ist, der z. B. abhängig von dem Signalrauschen gewählt werden kann. Während eines ersten Schrittes wird insbesondere geprüft, ob V_R niedriger ist als der obere Wert (V_sup = V_ref/2 + H_y) des Bereichs, und wenn j a, wird geprüft, ob V_R höher ist als der untere Wert (V_inf= V_ref/2 – H_y) in demselben Bereich.
Wenn beide Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, werden die Werte des Signals V_R und des entsprechenden Versorgungsstroms I_R gespeichert, und die obigen Überprüfungen werden iterativ für die folgenden Signale V_G und V_B wiederholt. Wenn andererseits V_R > V_sup, wird der tatsächliche Wert des Versorgungsstroms I_R halbiert, und die obigen Überprüfungen werden iterativ wiederholt, bis V_R in den vorgegebenen Wertebereich fällt. Wenn V_R < V_inf, wird ein Schritt ausgeführt, mit dem überprüft wird, ob der tatsächliche Wert (EMISS) des Versorgungsstroms I_R, I_G, I_B gleich dem Wert (MAX) ist, der am Anfang eingestellt wurde. Wenn diese Überprüfung ein negatives Ergebnis liefert, wird der Wert des Versorgungsstroms I_R aktualisiert, indem der zuvor definierte Wert (BASE) als der tatsächliche Wert (EMISS) und ein Wert, der gleich der Hälfte des zuvor eingestellten Wertes (DELTA) ist, als der Wert (DELTA) eingestellt wird, und der Vergleich wird für V_R wiederholt, bis V_R innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Wenn dagegen (EMISS) = (MAX), ist es nicht mehr möglich, den tatsächlichen Wert (EMISS) des Versorgungsstroms zu erhöhen, weshalb die Werte der Signale V_G und V_B und der entsprechenden Versorgungsströme I_G und I_B erfaßt werden, indem die zuvor beschriebenen Schritte für V_R wiederholt werden, und der Wert des kleinsten der digitalen Signale V_R, V_G, V_B wird als der Referenzwert Vric(0) eingestellt.
Dann wird überprüft, ob V_ric(0) gleich oder größer als ein erster vorgegebener minimaler Wert (Vmin) ist, z. B. gleich ein Drittel des Wertes der kleinsten annehmbaren Summe (Den min) der Werte der Signale V_R, V_G, V_B; wenn diese Überprüfung ein positives Ergebnis liefert, werden die zuvor beschriebenen Erfassungsschritte beginnend bei V_R für die drei Signale V_R, V_G, V_B wiederholt, wobei jedesmal geprüft wird, ob die Werte aller erhaltenen Signale V_R, V_G, V_B innerhalb eines als V_ric(0) definierten Wertebereichs plus oder minus des zuvor genannten Toleranzbereichs Hy sind. Wenn sich jedoch herausstellt, daß V_ric(0) niedriger ist als V_min, wird entschieden, den Versuch, alle drei Signale von den drei Sendequellen abzugleichen, zu verwerfen, wobei insbesondere akzeptiert wird, daß eines von diesen anders ist, und es wird versucht, die zwei anderen abzugleichen, wenn sie größer sind als ein vorgegebenes Minimum.
Insbesondere der Wert des kleinsten Signals unter den verbleibenden zwei Signalen V_R, V_G, V_B wird als der Referenzwert V_ric(1) eingestellt, und es wird überprüft, ob der so eingestellte Referenzwert gleich oder höher als ein zweiter minimaler Wert ist, der z. B. gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem Wert (Den min) der kleinsten akzeptablen Summe der Werte der Signale V_R, V_G, V_B und dem Wert des Signals V_ric(0) ist. Wenn diese Überprüfung ein positi ves Ergebnis liefert, wird V_ric(0) als der Referenzwert für das kleinste Signal der digitalen Signale V_R, V_G, V_B eingestellt, und V_ric(1) wird als der Referenzwert der zwei verbleibenden Signale eingestellt; somit werden neue Referenzwerte ähnlich wie oben bei V_ric(0) bzw. V_ric(1) für das kleinste der digitalen Signale V_R, V_G, V_B und für die beiden verbleibenden Signale eingestellt, und die oben genannten Erfassungsschritte V_R, V_G, V_B werden wiederholt, wobei überprüft wird, ob jeder innerhalb seines zugehörigen Referenzbereichs liegt. Wenn sich dagegen herausstellt, daß V_ric(1) kleiner als der zweite minimale Wert ist, wird die Erfassungsprozedur mit einer Fehleranzeige beendet.
Gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform, in der die Vorrichtung 1 mit einem variablen Verstärker ausgestattet ist, beginnt die Erfassungsprozedur mit dem Einstellen eines minimalen Verstärkungspegels, der iterativ um ein vorgegebenes Intervall angehoben wird, wenn kein Signal V_R, V_G, V_B empfangen werden kann, das innerhalb des Referenzbereichs liegt, der bei dem Referenzwert V_ref definiert ist, um eine mögliche Sättigung oder übermäßig niedrige Pegel der Komponenten V_R, V_G, V_B zu verhindern.
Der erste Schritt der oben beschriebenen Erfassungsprozedur kann alternativ für die drei Sendequellen gleichzeitig ausgeführt werden; in jedem Fall würde diese Prozedur durch eine Fehleranzeige oder vorzugsweise durch Ermitteln und Speichern der drei Versorgungsstromwerte der LEDs, bei denen jedes der empfangenen Signale V_R, V_G, V_B innerhalb des vorgegebenen Bereichs der Referenzwerte liegt, beendet werden.
Mit den so ermittelten Emissionspegeln werden mehrere Messungen von V_R, V_G, V_B durchgeführt. Aufgrund von Rauschen würden die gemessenen Werte von V_R, V_G, V_B nicht immer gleich sein, sondern variieren. Ein arithmetischer Mittelwert, der bei jeder Emission empfangenen Werte kann dann berechnet werden, wobei minimale und maximale Grenzen solcher Werte berechnet werden können, indem ein vorgegebener Fehler zu bzw. von dem arithmetischen Mittelwert addiert subtrahiert wird, wobei der vorgegebene Fehler so gewählt wird, daß er zu den jeweiligen Anforderungen der Anwendung paßt (z. B. unter Berücksichtigung des Fehlers aufgrund einer Umwandlung, Rauschen, etc.).
An diesem Punkt werden die Referenzparameter R, G, B berechnet, und obere und untere Grenzen für jeden dieser Parameter werden mit Hilfe der folgenden Formeln berechnet:
R_sup = VRmax/(VRmax + VGmin + VBmin)
R_inf = VRmin/(VRmin + VGmax + VBmax)
G_sup = VGmax/(VRmin + VGmax + VBmin)
G_inf = VGmin/(VRmax + VGmin + VBmax)
B_sup = VBmax/(VRmin + VGmin + VBmax)
B_inf = VBmin/(VRmax + VGmax + VBmin).
Die obigen Referenzparameter werden gespeichert.
Auf diese Weise wird während des nachfolgenden „Erkennungsschrittes" keine falsche Erkennung aufgrund eines Fehlers erfolgen, der jede Umwandlung betrifft (ein Fehler des analogen Signals und Wandlerfehler). Ferner kann ein zusätzlicher Toleranzbereich eingeführt werden (z. B. zum Vermeiden von Fehlern aufgrund von Schwankungen des empfangenen Signals aufgrund der Temperatur etc.), indem die Werte VBmax, VGmax und VBmax mit einem Faktor (1 + Toll) multipliziert werden, wobei z. B. Toll = 2,5%, und indem die Werte VBmin, VGmin und VBmin mit einem Faktor (1 – Toll) multipliziert werden, bevor die oberen und unteren Grenzen für V_R, V_G, V_B bestimmt werden. Um ferner zu verhindern, daß die Parameter R, G, B mit einem zu großen Fehler behaftet sind (was die Genauigkeit der Farbunterscheidung beeinträchtigen würde), wird die Summe der drei Signale V_R, V_G, V_B höher eingerichtet als ein bestimmter Wert, der sich aus dem Verhältnis des Fehlers, der das empfangene Signal betrifft (Wandlerfehler und Rauschen), zu dem größten Fehler, der noch in Übereinstimmung mit der gewünschten Genauigkeit der Farbunterscheidung annehmbar ist, ergibt.
Wenn mehrere Farben und nicht nur eine Farbe unterschieden werden sollen, würde die oben beschriebene Prozedur sequentiell für alle Farben, die nachfolgend erkannt werden sollen, wiederholt, wobei jedesmal die entsprechenden Tripel der ermittelten Versorgungsströme I_A, I_G, I_B gespeichert werden.
Wenn schließlich ein Farbbereich, d. h. mehrere verschiedene Farbtöne einer vorgegebenen Farbe, erfaßt werden sollen, umfaßt die Erfassungsprozedur zwei diskrete Lernschritte. Während eines ersten Schritts wird derselben Prozedur für die Farberkennung, wie oben beschrieben, gefolgt, wobei eines der zwei Extreme des zu erkennenden Farbbereichs bestimmt wird.
Die Werte VRmax1, VGmax1, VBmax1 und VRmin1, VGmin1, VBmin1, die sich auf diesen ersten Schritt beziehen, werden anschließend definiert, und auf ihrer Basis werden die folgenden Referenzparameter berechnet:
R_sup1 = VRmax1/(VRmax1 + VGmin1 + VBmin1)
R_inf1 = VRmin1/(VRmin1 + VGmax1 + VBmax1)
G_sup1 = VGmax1/(VRmin1 + VGmax1 + VBmin1)
G_inf1 = VGmin1/(VRmax1 + VGmin1 + VBmax1)
B_sup1 = VBmax1/(VRmin1 + VGmin1 + VBmax1)
B_inf1 = VBmin1/(VRmax1 + VGmax1 + VBmin1).
An dieser Stelle wird, ohne die während des ersten Lernschritts ermittelten Versorgungsstromwerte zu ändern, eine zweite Erfassung für das andere Extrem des zu erkennenden Farbbereichs durchgeführt. Dadurch werden die Werte VRmax2, VGmax2, VBmax2 und VBmin2, VGmin2, VBmin2, welche sich auf diesen zweiten Schritt beziehen, definiert, und es wird überprüft, daß die Maximalwerte nicht in der Nähe des Skalenende des Wandlers liegen (z. B. niedriger als NFS-3, wobei NFS der höchste Wert ist, den der Wandler liefern kannn, nämlich 255 bei einem 8-Bit-Wandler, 511 bei einem 9-Bit-Wandler etc.), und daß die Summe der Signale höher ist als der niedrigste annehmbare Wert. Wenn diese Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, werden die folgenden Referenzparameter berechnet:
R_sup2 = VRmax/(VRmax + VGmin + VBmin)
R_inf2 = VRmin/(VRmin + VGmax + VBmax)
G_sup2 = VGmax/(VRmin + VGmax + VBmin)
G_inf2 = VGmin/(VRmax + VGmin + VBmax)
B_sup2 = VBmax/(VRmin + VGmin + VBmax)
B_inf2 = VBmin/(VRmax + VGmax + VBmin).
Danach werden die maximalen und minimalen Werte der gerade berechneten Parameter als die obere und die untere Grenze der Parameter, welche den zu erkennenden Farbbereich darstellen, jeweils ausgewählt, nämlich:
R_sup = maximum {R_sup1, R_sup2}
R_inf = minimum {R_inf1, R_inf1}
G_sup = maximum {G_sup1, G_sup2}
G_inf = minimum {G_inf1, G_inf1}
B_sup = maximum {B_sup1, B_sup2}
B_inf = minimum {B_inf1, B_inf2}.
Bei Beendigung des Erfassungsschritts wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 die erfaßte Farbe (und/oder Farben oder den Farbbereich) erkennen können. Gemäß der in 3 gezeigten Erkennungsprozedur werden insbesondere Variablen, welche sich auf die zu erkennende Farbe beziehen, ermittelt, ähnlich wie in der Erfassungsprozedur. Diese Variablen werden auf der Basis der Signale V_R', V_G', V_B' berechnet, die bei dem lichtempfangenden Element 7 empfangen werden, wenn die Oberfläche 2, welche die zu erkennende Farbe trägt, beleuchtet wird. Jedes der Signale V_R', V_G', V_B' wird mit einem Sättigungspegel verglichen, der z. B. gleich NFS-Hy ist, um zu überprüfen, daß sie niedriger als der Sättigungswert sind und daß ihre Summe höher als ein vorgegebener Minimalwert ist, der z. B. gleich dem Wert Den min ist. Wenn beide Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, werden die beiden Signale NUM1 und NUM2 mit den höchsten Werten aus den Signalen V_R', V_G', V_B' ausgewählt, und für jedes ausgewählte Signal wird eine Referenzvariable Q1 und Q2 definiert, die gleich dem Verhältnis des ausgewählten Signals zu der Summe der Signale V_R', V_G', V_B' ist. Dann wird überprüft, daß jede der Referenzvariablen Q1, Q2 in einem Wertebereich enthalten ist, der durch die oberen (sup1, sup2) und unteren (inf1, inf1) Grenzen definiert wird, welche während des vorhergehenden Erfassungsschrittes berechnet wurden. Die Werte inf1, sup1, inf2 und sup2 sind insbesondere:
wenn NUM1 ist VR', dann sup1 = R_sup und inf1 = R_inf
wenn NUM1 ist VG', dann sup1 = G_sup und inf1 = G_inf
wenn NUM1 ist VB', dann sup1 = B_sup und inf1 = B_inf
wenn NUM2 ist VR', dann sup2 = R_sup und inf1 = R_inf
wenn NUM2 ist VG', dann sup2 = G_sup und inf1 = G_inf
wenn NUM2 ist VB', dann sup2 = B_sup und inf1 = B_inf
Wenn sämtliche der obigen Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, wird die Prozedur mit einer Anzeige der Farberkennung beendet. Wenn dagegen wenigstens eine der Überprüfungen ein negatives Ergebnis liefert, wird die Prozedur mit der Anzeige der Nicht-Erkennung der Farbe beendet.
Gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform, in der die Vorrichtung 1 mit einem variablen Verstärker ausgestattet ist, würde die Erkennungsprozedur die folgenden Schritte umfassen: Absenken des Verstärkungspegels der Signale V_R', V_G', V_B', wenn eines dieser Signale höher ist als der Sättigungswert NFS-Hy, oder Anheben des Verstärkungspegels, wenn die Summe der Signale V_R', V_G', V_B' niedriger als der vorgegebene minimale Wert Den min ist, um eine mögliche Sättigung oder übermäßig niedrige Pegel der Komponenten V_R', V_G', V_B' zu verhindern. Dies ist möglich, weil eine Variation in dem Verstärkungsfaktor die Werte von V_R', V_G', V_B' verändern würde, die Berechnung der Farbdarstellungsvariablen jedoch nicht beeinflußt.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses können alle der obigen Schritte vorteilhaft durch Verwenden der Parmeter R, G, B anstelle der Signale V_R, V_G, V_B in der Erfassungsprozedur und der Variablen R', G', B' anstelle der Signale V_R', V_G', V_B' in der Erkennungsprozedur durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die Operation der Farbunterscheidung unabhängig vom Leseabstand (der Abstand der Vorrichtung von der Erfassungsfläche) gemacht werden, wobei dieser Abstand die Werte der einzelnen Signale V_R, V_G, V_B und V_R', V_G', V_B' beeinflussen würde, jedoch nicht das Ergebnis des Verhältnisses R, G, B und von R', G', B'.
Der Prozeß gemäß dieser Erfindung, wie er oben beschrieben ist, bietet eine Reihe von Vorteilen, zu denen die unten Angegebenen gehören.
Vor allen ermöglicht er eine präzise Unterscheidung jeder Farbe (und/oder jedes Farbtons und/oder mehrerer verschiedener Farben) auf einer Oberfläche, unabhängig davon, ob sie einer Primärfarbe entspricht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch unbeeinflußt durch entweder Alterungserscheinungen der optischen Komponenten, die in der Unterscheidungsvorrichtung montiert sind, oder Streuungseigenschaften der Grundbetriebsparameter dieser Komponenten.
Der erfindungsgemäße Prozeß erlaubt ferner eine erhebliche Vergrößerung der Arbeitstiefenschärfe der Vorrichtung, welche den Prozeß realisiert, und eine beträchtliche Erhöhung der Farb-unterscheidungsfähigkeit, selbst wenn die von dem lichtempfangenden Element erzeug ten Signale sehr schwach (weil sie z. B. von dunklen Farben von einer entfernten Oberfläche stammen) und/oder sehr stark sind (weil sie z. B. von hellen Farben von einer nahen Oberfläche stammen.

Claims

Verfahren zum Unterscheiden der Farbe einer nicht-weißen Erfassungsfläche, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Erfassen der zu unterscheidenden Farbe durch Ausführen der folgenden Schritte a1), a2) und a3): a1) sequentielles Beleuchten einer nicht-weißen Erhebungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, mit einem roten Lichtstrahl, einem grünen Lichtstrahl und einem blauen Lichtstrahl, wobei jeder der Lichtstrahlen von einer Emissionsquelle erzeugt wird, die mit einem Versorgungsstrom IR, IG bzw. IB versorgt wird; a2) für jede dieser drei verschiedenen Lichtstrahlen, Empfangen des von der beleuchteten Erhebungsfläche abgestrahlten Lichtes mit einem. lichtempfangenden Element, und a3) Erzeugen eines elektrischen Signals, das proportional zur Intensität des empfangenen Lichtes ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht VR, für grünes Licht VG und für blaues Licht VB ist; b) Erfassen der Farbe der nicht-weißen Erfassungsfläche durch Ausführen der folgenden Schritte b1), b2) und b3): b1) sequentielles Belichten der nicht-weißen Erfassungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, mit den genannten drei Lichtstrahlen; b2) für jeden dieser drei verschiedenen Lichtstrahlen, Empfangen des von der beleuchteten Erfassungsfläche abgestrahlten Lichtes mit einem lichtempfangenden Element, und b3) Erzeugen eines elektrischen Signals, das proportional zur Intensität des empfangenen Lichtes ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht VR', für grünes Licht VG' und für blaues Licht VB' ist; c) Vergleichen der Farbe der nicht-weißen Erfassungsfläche mit der Farbe der nicht-weißen Erhebungsfläche durch Vergleichen des elektrischen Signals VR', VG', VB' mit dem elektrischen Signal VR, VG, VB; dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) des Erfassens den folgenden weiteren Schritt umfaßt: a4) Steuern der Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen, so daß wenigstens zwei der erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs identisch sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß die erzeugten elektrischen Signal VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle identisch zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß die erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich einem vorgegebenen Referenzwert sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß die erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich dem Wert des kleinsten dieser Signale sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß nur zwei der erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB höher als ein vorgegebener Minimalwert sind und innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander identisch sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt a3) die folgenden weiteren Schritte umfaßt: a31) Erzeugen eines analogen elektrischen Signals innerhalb des lichtempfangenden Elements, das proportional zur Intensität des empfangenen Lichts ist, wobei das analoge elektrische Signal für rotes Licht einem ersten, für grünes Licht einem zweiten und für blaues Licht einem dritten Signal entspricht; a31) Verstärken der analogen elektrischen Signale, welche von dem lichtempfangenden Element erzeugt wurden, auf ein vorgegebenes Verstärkungsniveau; a32) Umwandeln der verstärkten analogen Signale in digitale Signale VR, VG, VB durch einen Analog-Digital-Wandler.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß die erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich einem vorgegebenen Referenzwert sind und wobei der Schritt a4) die folgenden weiteren Schritte umfaßt: a41) Überprüfen, ob jedes der digitalen Signale VR, VG, VB einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs hat, der durch den vorgegebenen Referenzwert plus/minus einen vorgegebenen Toleranzbereich definiert wird, und a41a) wenn ja, Speichern der Werte der digitalen Signale VR, VG, VB; a41b) wenn nein, iteratives Variieren des Versorgungsstroms innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Stromwerten und Wiederholen des Schritts a41) für jede Iteration.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt a41) die folgenden weiteren Schritte umfaßt: a411) Einstellen des Wertes des Versorgungsstroms der Emissionsquelle, die zunächst mit einem ersten Wert versorgt wird, welcher gleich dem höchsten Wert in einem vorgegebenen Bereich von Versorgungsstromwerten ist; a412) Überprüfen, ob der Wert des zuerst erzeugten Signals niedriger ist als ein oberer Grenzwert des vorgegebenen Wertebereichs, und: a412a) wenn ja, Überprüfen, ob der Wert des zuerst erzeugten Signals höher ist als ein unterer Grenzwert des vorgegebenen Wertebereichs, und wenn ja, Speichern des ersten Wertes des Versorgungsstroms und iteratives Wiederholen der Schritte ab a411) für die Emissionsquelle, die in der Versorgungsfolge als nächstes kommt; a412b) wenn nein, Reduzieren des ersten Wertes des Versorgungsstroms um einen vorgegebenen Faktor und Wiederholen des Schritts a412).
Verfahren nach Anspruchs 8, wobei dann, wenn die Überprüfung des Schritts a412a) ein negatives Ergebnis liefert, ein Schritt ausgeführt wird, in dem geprüft wird, ob der erste Wert des Versorgungsstroms IR, IG, IB sich von dem höchsten Wert in dem vorgegebenen Bereich der Versorgungsstromwerte unterscheidet, und: wenn ja, Heranziehen eines Wertes, der gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem höchsten Wert in dem vorgegebenen Bereich der Stromwerte und dem ersten Wert des Versorgungsstroms ist, als Versorgungsstromwert und Wiederholen der Schritte ab a412); wenn nein, Ausführen der folgenden Schritte: a412a1) iteratives Wiederholen der Schritte ab a411) für die Emissionsquelle, welche in der Versorgungsfolge als nächste kommt; a412a2) Einstellen des Wertes des kleinsten unter den digitalen Signalen als Referenzwert und Wiederholen der Schritte ab a41).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei dem Schritt a412a2) ein Schritt vorangeht, in dem geprüft wird, ob der Verstärkungspegel angehoben werden kann, und: wenn ja, der Verstärkungspegel um ein vorgegebenes Intervall angehoben wird und die Schritte ab a411) iterativ wiederholt werden; wenn nein, der Schritt a412a2) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt a412a2) ferner die folgenden Schritte umfaßt: Überprüfen, ob der im Schritt a412a2) eingestellte Referenzwert höher ist als ein erster vorgegebener Minimalwert, und wenn ja, Wiederholen der Schritte ab a41); wenn nein, Einstellen des Wertes des kleinsten der beiden verbleibenden Signale als Referenzwert und Wiederholen der Schritte ab a41).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei dann, wenn die Überprüfung des Schritts a412a2) ein negatives Ergebnis liefert, die folgenden Schritte ausgeführt werden: Überprüfen, ob der im Schritt a412a2) eingestellte Referenzwert höher ist als ein zweiter vorgegebener Minimalwert, und wenn ja, Einstellen des Wertes des kleinsten der Signale als Referenzwert für dieses Signal und des Wertes der kleinsten der beiden verbleibenden Signale als Referenzwert für die beiden verbleibenden Signale und Wiederholen der Schritte ab a41); wenn nein, Anzeigen eines Fehlers.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Versorgungsströme IR, IG, IB der Emissionsquellen so gesteuert werden, daß die erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs alle gleich einem vorgegebenen Referenzwert sind, und wobei der Referenzwert definiert ist als die Hälfte eines Referenzwertes, der von dem Analog-Digital-Wandler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste vorgegebene Minimalwert ein Drittel des kleinsten Wertes der Summe der Signalwerte ist, die als annehmbar angesehen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite vorgegebene Minimalwert gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem kleinsten Wert der Summe des Signals, der als annehmbar angesehen wird, und des Wertes des kleinsten der Signale VR, VG, VB ist.
Verfahren nach Anspruch 8, mit den folgenden weiteren Verfahrensschritten: Messen der Signale VR, VG, VB mehrmals, wobei jedesmal die gespeicherten Versorgungsstromwerte IR, IG bzw. IB verwendet werden; Bereichnen eines arithmetischen Mittelwerts der Werte der Signale VR, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms IR gemessen wurden, der Signale VG, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms IG gemessen werden, und der Signale VB, die bei Verwendung des gespeicherten Versorgungsstroms IB gemessen werden; Berechnen der minimalen und maximalen Grenzwerte der digitalen Signale VR, VG, VB jeweils durch Addieren und Subtrahieren eines vorgegebenen Fehlerwertes zu/von dem arithmetischen Mittelwert, wobei der Fehlerwert abhängig von der jeweiligen Anwendung gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, mit den folgenden weiteren Schritten: Definieren von drei Bezugsparametern R, G, B jeweils als das Verhältnis des Wertes jedes Signals VR, VG, VB zur Summe der drei Signale; Berechnen eines oberen (unteren) Grenzwertes für jeden Referenzparameter, der jeweils definiert ist als das Verhältnis des maximalen (minimalen) Wertes des betrachteten Signals VR, VG, VB zur Summe dieses maximalen (minimalen) Wertes plus des minimalen (maximalen) Wertes der anderen beiden Signale VR, VG, VB.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit den folgenden weiteren Verfahrensschritten: Definieren von Referenzparametern R, G, B jeweils als das Verhältnis des Wertes jedes Signals VR, VG, VB zur Summe der drei Signale; Verwenden der Parameter R, G, B in jedem der Schritte der Ansprüche 1 bis 16 anstelle von VR, VG bzw. VB.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt c) des Vergleichens der Farbe der nicht-weißen Erfassungsfläche mit der Farbe der nicht-weißen Erhebungsfläche, die zuvor erhoben wurde, ferner die folgenden Schritte umfaßt: c1) Überprüfen, daß wenigstens zwei der Werte der elektrischen Signale VR', VG', VB', welche während des Vergleichsschritts c) erzeugt wurden, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich denen der elektrischen Signale VR, VG, VB sind, welche während des Erfassungsschritts a) erzeugt wurden, und wenn diese Überprüfung ein positives Ergebnis liefert: c2) Anzeigen, daß die Farbe erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt c1) die folgenden Schritte umfaßt: c1a) Überprüfen, ob die elektrischen Signale VR', VG', VB', welche während des Vergleichsschritts c) erzeugt werden, niedriger sind als ein vorgegebener Sättigungswert und daß ihre Summe höher ist als ein vorgegebener Minimalwert, und c1a1) wenn beide Überprüfungen ein positives Ergebnis liefern, Ausführen des Schrittes c2); c1a2) wenn wenigstens eine der Überprüfungen ein negatives Ergebnis liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche nicht erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 20, abhängig von Anspruch 19 und Anspruch 6, wobei dann, wenn die erste (zweite) der Überprüfungen des Schritts c1a) ein negatives Ergebnis liefert, ein Schritt ausgeführt wird, in dem geprüft wird, ob der Verstärkungspegel angehoben (gesenkt) werden kann, und: wenn ja, Senken (Anheben) des Verstärkungspegels um ein vorgegebenes Intervall und Wiederholen der Schritte ab c1a); wenn nein, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche nicht erkannt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, mit den folgenden weiteren Verfahrensschritten: Definieren einer Referenzvariablen R', G', B', die gleich dem Verhältnis jedes der Signale zur Summe der drei Signale VR', VG', VB' ist, für jedes der drei Signale VR', VG', VB', welche während des Vergleichsschritts c) erzeugt wurden; Verwenden von R', G', B' in den Schritten der Ansprüche 19 bis 21 anstelle von VR', VG', VB'.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt c1a) ferner die folgenden Schritte umfaßt: Auswählen der zwei Signale mit den höchsten Werten aus den Signalen VR', VG', VB'; Definieren einer Referenzvariablen, die gleich dem Verhältnis jedes der ausgewählten Signale zur Summe der Signale VR', VG', VB' ist, für jedes der zwei ausgewählten Signale; Überprüfen, ob jede der oben definierten Referenzvariablen in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, und: wenn die obige Prüfung ein positives Ergebnis für beide Variablen liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche erkannt wurde; wenn die obige Prüfung ein negatives Ergebnis für wenigstens eine der Variablen liefert, Anzeigen, daß die Farbe der Erfassungsfläche nicht erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die während der Schritte a1) bis a4) erfaßte Farbe. eine erste Farbe ist, welche einen ersten Farbton der zu unterscheidenden Farbe wiedergibt, und mit den folgenden weiteren Verfahrensschritten vor den Schritten b1) bis b3) und c): i) Speichern der Versorgungsstromwerte, die während der Schritte a1) bis a4) ermittelt wurden; und ii) Durchführen einer zweiten Erfassung einer zweiten Farbe, die einen zweiten Farbton der zu unterscheidenden Farbe darstellt, gemäß den Schritten a1) bis a3) und unter Verwendung der im Schritt i) gespeicherten Versorgungsstromwerte; wobei die elektrischen Signale VR, VG, VB des Schrittes c) repräsentativ für die elektrischen Signale sind, welche während der vorhergehenden Erfassungsschritte a1) bis a4) und ii) erfaßt wurden, und diese Signale VR, VG und VB mit Signalen VR', VG', VB' verglichen werden, welche während der Schritte b1) bis b3) erfaßt wurden, um zu überprüfen, daß diese innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gleich sind.
Einrichtung zur Unterscheidung der Farbe einer nicht-weißen Erfassungsfläche, umfassend eine Unterscheidungsvorrichtung und eine nicht-weiße Erhebungsfläche, welche die zu unterscheidende Farbe hat, wobei die Unterscheidungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine erste Emissionsquelle (4a), die mit einem Versorgungsstrom IR versorgt wird, und die Fläche mit rotem Licht beleuchten kann; eine zweite Emissionsquelle (4b), die mit einem Versorgungsstrom IG versorgt wird und die Fläche mit grünem Licht beleuchten kann; eine dritte Emissionsquelle (4c), die mit einem Versorgungsstrom IB versorgt wird und die Fläche mit blauem Licht beleuchten kann; ein lichtempfangendes Element (7), welches von der beleuchteten Fläche (2) gestreutes Licht empfangen und ein elektrisches Signal erzeugen kann, das proportional zur Leuchtintensität des empfangenen Lichts ist, wobei das elektrische Signal für rotes Licht VR, für grünes Licht VG und für blaues Licht VB ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ferner eine Mikrokontrolleranordnung (10) aufweist, welche den Versorgungsstrom IR, IG, IB der Emissionsquellen (4a, 4b, 4c) derart steuern kann, daß wenigstens zwei der erzeugten elektrischen Signale VR, VG, VB innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs identisch zueinander sind, wenn die nicht-weiße Erhebungsfläche beleuchtet wird.
Einrichtung nach Anspruch 25, wobei die Emissionsquellen (4a, 4b, 4c) entweder LEDs oder Laserdioden sind.
Einrichtung nach Anspruch 25, mit einem Verstärker (8) zum Verstärken der von dem lichtempfangenden Element erzeugten Signale auf ein vorgegebenes Verstärkungsniveau und mit einem Analog-Digital-Wandler (9) zum Umwandeln der verstärkten Signale.
Einrichtung nach Anspruch 27, wobei der Verstärker (8) drei getrennte Verstärkungskanäle aufweist, jeweils zum Verstärken eines der Signale VR, VG, VB.
Einrichtung nach Anspruch 27, wobei der Verstärker (8) mit der Mikrokontrolleranordnung (10) betrieblich gekoppelt ist, so daß das Verstärkungsniveau der Signale VR, VG, VB abhängig von der jeweiligen Anwendung variiert werden kann.