OKS-Homogenität


Technischer Farbvergleich von Kunststoffen
mit sehr geringen Farbabständen - DeltaE

  

Objektiv und reproduzierbar


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Das Problem:



Von einem interessierten Kunden bekamen wir die Anfrage, Kunststoff-Pellets auf ihre farbliche Homogenität zu untersuchen. Die Proben waren grau und in "OK" und "Nicht OK" eingeteilt. Die bisherige Prüfmethode war eine reine Handbonitierung und der Kunde suchte eine objektive und genauere Methode.

"Nicht OK" bedeutet hierbei, dass hier eine größere farbliche Varianz auftritt, was die Firma Kunkel mit einer Software beweisen und messen sollte.

Nach dem Auspacken der Proben und einer gründlichen Untersuchung wurde schnell klar, dass mit dem menschlichen Auge kaum sichtbare Unterschiede zu erkennen sind. Je nach Licht sehen die Pellets unterschiedlich aus. Die Farben sind an den Kanten oder den Schnittstellen völlig unterschiedlich. Auch die Große Zahl der Pellets macht einen genauen Vergleich schwierig.
Eine Messung der einzelnen Pellets mit einem Farbmessgerät müsste sicherstellen, dass man genau eine flächige Kante erwischt. Aber auch dann hätte man erst eine Messung und keine Aussage über die Gesamtbeschaffenheit der Probe.

Das Einschmelzen der Probe und die Erstellung eines Prüfmusters ist zu zeitaufwändig und im betrieblichen Alltag nicht praktikabel. Eine zuverlässige und objektive Schnell-Messung sollte her.

Zwei Tüten mit ca. 2 kg grauen Pellet-Proben, Beschriftung OK und NOK

Pellet-Proben des Kunden, die auf den ersten Blick völlig gleich aussehen

 

 

 

Die Lösung

Die Pellets-Granulate wurden in DINA4-Probenbehälter gefüllt und mit dem Scanner eingelesen.

Für die Auswertung wurden Teile der Software "OKS Scanner" und "OKS ColorComponents" neu angepasst und eine neue Software "OKS Homogentität" geschrieben. Diese Software dient einzig und allein dem Zweck, diese Proben auf Homogenität zu untersuchen.


Systemaufbau Homogentitätsmessung mit PC und Scanner

Der Probenbehälter wird auf dem CCD-Scanner platziert und mit der speziell angepassten Software untersucht.

 

 

Probenbehälter DINA4 mit "Nicht OK" Pellet-Probe

Befüllung eines DINA4-Probenbehälters der Firma Kunkel mit der Probe "Nicht OK" (NOK)

Probenbehälter DINA4 mit "OK" Pellet-Probe

Befüllung eines DINA4-Probenbehälters der Firma Kunkel mit der Probe "OK" (OK);
Die Zwischenräume zwischen den Pellets können mit unserer Software herausgerechnet werden.




Software "OKS Homogenität"


Das Besondere an der neuen Software ist die Einteilung des Bildes in ein frei einstellbares Raster. Dadurch entstehen "Messfelder", die wiederum einzeln auf Farbwerte im CIELab-System untersucht werden.

Außerdem wird die durchschnittliche Gesamtfarbe des Bildes gemessen.

Die Software wertet nun jedes einzelne Messfeld aus und vergleicht die Farbwerte mit dem mittleren Farbwert des Bildes. In diesem Falle wurde das Raster auf 20*20 Felder eingestellt, was für die einzelne Pellet-Probe bereits 400 Messpunkte ergibt.
Zur Messung wird der "Farbabstand Delta E" verwendet, eine anerkannte Methode zur Berechnung des euklidischen Farbabstandes zweier Farben. Diese Methode ist sehr genau und ermöglicht eine mathematisch-technische Vergleichsmöglichkeit von Farben.

Als Ergebnis erhält der Anwender eine Aussage über die

- Mittlere Farbabweichung des Gesamtbildes (Kenngröße)
- Kleinste gefundene Farbabweichung
- Größte gefundene Farbabweichung
- Standardabweichung
- Varianz
- Variationskoeffizient
- Homogenität

Außerdem eine Liste mit allen Farbwerten aller Felder, die sortiert und exportiert werden kann. Mit den praktischen Thumbnails kann der Anwender nachträglich durch die Probe klicken und jede einzelne Messung noch einmal nachvollziehen.

Nach der Messung wurde klar, dass das System einen kleinen, für das menschliche Auge kaum sichtbaren Unterschied beider Proben festgestellt hat. Die "Nicht OK" Probe ergab eine mittlere Farbabweichung, die ca. 0.3 Einheiten höher lag.



Probe "OK" Screenshot, Mittlere Farbabweichung 1.37255



Probe "Not OK" Screenshot, Mittlere Farbabweichung 1.60898
Reihenmessung der Pellet-Proben


Um das Ergebnis zu verifizieren und mit Hilfe von Wiederholungs-Messungen Regelmäßigkeiten heraus zu finden, wurden weitere Proben eingelesen und ausgewertet.

Es wurde eine weitere Funktion in das Programm implementiert, mit der man die Hintergründe der Pellets mit einem frei einstellbaren Schwellwert herausrechnen kann.

Ohne die "Hintergrund-Segmentierung" lag die mittlere Differenz aller zehn gemessenen Proben bei 0,102382. Mit einem Schwellwert von 1.10 ist eine genaue Beurteilung in "OK" und "Nicht OK" möglich.

Mit der "Hintergrund-Segmentierung" stieg die Genauigkeit des Systems noch einmal und die mittlere Differenz aller zehn gemessenen Proben lag nun bei 0,218532. Mit einem Schwellwert von 0.95 ist eine genaue Beurteilung in "OK" und "Nicht OK" möglich.

Vergleichstabelle der Proben;

Zehn Messungen ohne Hintergrund-Segmentierung
Zehn Messungen mit Hintergrund-Segmentierung
Fazit


Mit der Software "OKS Homogentität" ist es möglich, farblich auch sehr eng beieinander liegende Kunststoff-Proben zu untersuchen. Das System findet dabei technische Farbunterschiede, die der Mensch mit dem bloßen Auge kaum erkennen kann.

Der besondere Vorteil des Systems liegt darin, einen einheitlichen Aussage-Wert über die Farbbeschaffenheit jeder Probe zu erhalten, die bei allen weiteren Messungen heran gezogen werden kann.

So ist es endlich möglich, mit Hilfe der digitalen Technik eine objektive und nachvollziehbare Vergleichsmöglichkeit auch für umfangreiche Kunststoff-Produktionen mit einem breiten Produktionsspektrum zu erhalten.

Auch während der Nachtschicht und am Wochenende ist mit dem Homogenität-System eine qualitativ hochwertige Produktion gesichert.
 

 


 

 


 



 


Technische Daten


Analyse-Produkt Kunststoff, Flakes, Pellets, Granulat, Schüttgut
Körnungsgrößenbereich 0,08 mm – beliebig groß
Messfläche (Probenbehälter) DINA4
Messwerte, Gesamtes Bild Cie L a*b*
  Mittlerer Farbwert Gesamtbild
  Mittlerere Farbabweichung Delta E zur Gesamtfarbe oder zum Referenzprodukt
  Kleinste Farbabweichung Delta E zur Gesamtfarbe
  Größte Farbabweichung Delta E zur Gesamtfarbe
  Standardabweichung, Varianz, Variationskoeffizient
Homogenität OK / Nicht OK Einstellbar auf die oben aufgeführten Messwerte
Anzahl der Produkte unbegrenzt
Anzahl der Messfelder 2- unbegrenzt
Kalibrierung möglich ja, mit Graukarte oder auf bestehende Laborsysteme
Abdeckung schwarz
Daten-Export Charts, Messwerte, Auftragsanzeige (Report)
Feuchtigkeitsbereich Laborumgebung
Temperaturbereich für das Produkt Raumtemperatur
Temperaturbereich für die Ausrüstung Raumtemperatur
Benutzerinterface PC Software - Schnittstelle
Kommunikation Fernwartung über LAN möglich
Stromversorgung 230 VAC
Stromaufnahme  < 0.5 A
Analysendauer ca. 2 Minuten bei 300 DPI
   
   
   
   
   

 


Technische Daten V550 Scanner

mehr Infos zum Scanner finden Sie hier

Scannertyp CCD-Flachbett-Scanner
Scanauflösung 6400 DPI (horizontal x vertikal)
Für Messung verwendete DPI 300 bis maximal 600 DPI
Optische Dichte 3,4 Dmax
Scanbereich 216 mm x 297 mm
Farbtiefe Eingang: 48 Bits Farbe , Ausgang: 48 Bits Farbe
Gewicht 4.1 kg
Elektrische Normen Entspricht den Energy-Star®-Richtlinien
Luftfeuchtigkeit Betrieb 10% - 80%, Lagerung 10% - 85%
Temperatur Betrieb 10° C - 35° C, Lagerung 25° C - 60° C
   
   

 

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