色标传感器的工作原理和应用

以松下LX-100/111系列RGB色标传感器为例，说明测量原理：

1、色标模式

白光色标传感器只能识别出目标物体表面色彩的亮度，转换成灰度值，通过灰度值的变化来识别色标，它无法区分出相同灰度的不同颜色。

LX-100/111 RGB色标传感器在色标模式下，会自动选择一种单色LED光进行测量。这种模式是以不同颜色物体在同一单色LED光下的反射率差作为检测原理，辨识和比对目标物体表面的反射率变化。因为计算简单，因此它具有45us的超高反应速度。

以某包装薄膜为例，3种不同的LED灯下，色标同底色的对比度不一样，使用蓝色LED，色标与底色的反射率差最大，能达到4：1，因此蓝色LED成为该包装薄膜最佳的检测方式。

对于那些表面印有相同重复图案的运动物体（材料）来说，例如：产品包装质量检测、包装材料定位等，使用色标模式实现对图案位置的定位检测，是一种非常简单、实用的做法。一方面，对颜色识别要求不高，只需要在每个图案的固定位置处，印有与图案背景颜色灰度有较大反差（较强对比度 ）的同一颜色的色标；另一方面，因为不需要识别准确的颜色，因此传感器的响应速度和开关频率也相对比较高。

2、彩色模式

彩色模式可以高精度判别目标的颜色，专注于颜色的检测、识别和分类。这种模式下，同时使用R、G、B三种颜色的LED，通过目标对R、G、B反射比率的精细差别来差别目标颜色。

彩色模式的作用，是通过对物体表面颜色的 R·G·B 值的高精度测量，将测得的颜色值与设定目标（颜色）值进行比较，判断当前是否正有特定颜色的色标经过，借此帮助设备系统获取某种颜色色标出现的时间和位置。

使用彩色模式，即使色标与底色颜色极为相似，也可以通过RGB比率进行高精度辨别。如下图，色标模式下传感器对色标(b)的检测值RGB比率为15：10：5，即使底色为接近的黄色q色系，色标传感器也能通过精确地辨别RGB比率来判断是否为色标。

尽管颜色辨识能力较色标模式强了不少，但由于传感器需要处理的信息量比较大，因此其响应速度方面也比色标模式慢许多。由于能够精准辨别颜色，彩色模式经常被用在很多需要对产品或物料进行颜色鉴别的应用场景中，如：皮革色泽检测、剔废、产品分类等等。

色标传感器是如何运作流程的：

1、设置标准值

一点教导模式，设置标准值，将色标传感器对B区域，取得灰度值或RGB比率。

为了检测对比度，需要先在传感器中设置参考值，最佳参数值和目标背景需要通过测试得出。可以选择有巨大反差或无反差的背景。此外，可以在此范围内定义公差值，以便于根据与参考值的偏差对测量值进行分组。这些参数可以在备套的软件帮助下进行配置。

为了感知对比度的差异，需要一致的光源，以便于在相同的照明环境下进行测量。色标传感器内置了集成光源，可以确保接收的反射光来自同一光源。

2、检测和评估

从检测目标反射回来的光被色标传感器的光学元件接收，并通过与参考值的对比差异，来判别检测对象符合色标特征还是偏离色标特征，从而确定是否检测到色标。

色标传感器的应用：

在食品、饮料或制药行业中，使用色标传感器来检查数字或其他字符和符号（例如包装上的字母和条形码）时，这个检测是实时的，可以及时挑选出不合格的产品，防止或减少停机时间（适用于表面光泽或哑光的包装）。

对于用于进一步加工包装的标记，例如在牙膏管上，必须确保正确打印某些标记。色标传感器可以检测牙膏管上是否具有正确的标记，并确保在进入下一过程之前分拣出缺少标记的牙膏管。

在包装行业中，可以使用色标传感器检测印刷字符是否沾粘不清，并传递信息给外部设备将有印刷错误或瑕疵的产品剔除出加工线（适用于表面光泽或哑光的包装）。