Capteurs de couleur industriels

Les capteurs de couleur industriels (cromaview, color sensor) sont des dispositifs dédiés à l’inspection automatique de la couleur de produits défilant sur des lignes de production. Ils utilisent des sources lumineuses à LED RVB ou blanches et des photodétecteurs à trois canaux ou plus pour mesurer rapidement (en quelques millisecondes) la coordonnée de couleur d’un point de la surface du produit. Ils sont employés pour l’inspection de peintures, de plastiques colorés, d’étiquettes, de produits alimentaires, textiles, du papier, des emballages, des produits pharmaceutiques et cosmétiques, pour le contrôle de teinte et l’identification de codes couleur. Ils remplacent efficacement le contrôle visuel de l’opérateur, en éliminant la subjectivité et en garantissant une inspection à 100 %.

Principe de fonctionnement

Les capteurs de couleur industriels utilisent une source lumineuse stabilisée (LED blanches ou RVB) pour éclairer la surface du produit ; la lumière réfléchie est captée par des photodétecteurs munis de filtres optiques colorés (rouge, vert, bleu – filtres trichromatiques selon la CIE) qui mesurent l’intensité lumineuse dans chacune des trois bandes spectrales. Les algorithmes internes convertissent ces trois valeurs en coordonnées de couleur normalisées (CIE L*a*b* ou L*c*h*) ou en valeurs d’intensité RVB pour chaque canal. Pour les applications avancées, on utilise des capteurs multispectraux à plus de 3 canaux afin d’améliorer la discrimination entre couleurs voisines (métamérisme).

Modes de fonctionnement

Les capteurs de couleur industriels fonctionnent selon plusieurs modes : le mode « teach-in » (l’opérateur présente au capteur un échantillon de référence ; le capteur mémorise les valeurs de l’échantillon comme « bon » et signale comme « rebut » tout produit s’écartant au-delà d’une tolérance configurable) ; le mode « match » (l’instrument compare la couleur mesurée à une bibliothèque de couleurs mémorisées et identifie la plus proche) ; le mode « ΔE » (calcul du Delta E – la différence de couleur perçue par l’œil humain selon les formules CIE76, CIE94 et CIE2000 – au-delà d’un ΔE d’environ 2-3 la couleur est perçue comme différente). Des seuils GO/NOGO configurables déclenchent des alarmes et des rejets automatiques.

Typologies

Les principaux types sont : les capteurs ponctuels (avec éclairage et réception concentrés sur un petit spot de 1-20 mm, pour des mesures précises en un point donné) ; les capteurs à fibre optique (avec une sonde de mesure miniaturisée reliée à l’électronique par une fibre optique – pour les applications dans des espaces restreints ou difficiles d’accès) ; les capteurs linéaires (avec un champ de vision étendu le long d’une ligne sur le produit, pour l’inspection de bandes continues) ; et les véritables systèmes de vision couleur (avec caméras RVB et analyse logicielle complète – pour les inspections complexes de produits comportant des graphismes et des motifs colorés).

Applications industrielles

Les applications sont variées : industrie automobile (contrôle de la couleur de la carrosserie et des pièces intérieures) ; industrie de l’emballage (contrôle de la couleur des étiquettes, du carton imprimé et des sleeves) ; industrie agroalimentaire (contrôle de la qualité des produits par la couleur – viande, poisson, produits de boulangerie, fruits, vin) ; industrie textile (contrôle du fil coloré, des tissus et des fils teints) ; industrie pharmaceutique (identification des comprimés et des gélules par la couleur) ; plastique (contrôle de la couleur des profilés et des pièces moulées) ; industrie du bois (vérification de la couleur de la finition sur les meubles) ; identification automatique de composants sur une ligne d’assemblage.

Intégration

Les capteurs de couleur industriels s’intègrent dans les systèmes de contrôle de ligne par : des sorties numériques (PNP/NPN) pour l’activation d’actionneurs (éjecteurs, marqueurs) ; des sorties analogiques pour l’affichage sur IHM ; des interfaces numériques (RS-485, Profinet, EtherCAT, IO-Link, OPC UA) pour une intégration complète avec l’automate et le MES. Le paramétrage (teach-in, seuils, tolérances) s’effectue localement à l’aide de touches dédiées ou depuis un PC avec le logiciel du constructeur. Les capteurs sont généralement robustes, avec un indice de protection IP65-IP67, et ne nécessitent pas de batteries intégrées (alimentation industrielle 24 V CC).

Critères de choix

Le choix du capteur de couleur tient compte : de la gamme de couleurs à discriminer (certains capteurs sont optimisés pour certaines couleurs) ; de la résolution de couleur requise (discriminer des couleurs voisines exige une sensibilité supérieure) ; de la distance de travail et de la taille du spot ; de la vitesse du produit (pour la synchronisation avec le déclenchement de ligne) ; des interfaces d’intégration avec l’automate ; des conditions de fonctionnement (poussières, vibrations, températures, humidité) ; et de la facilité de paramétrage et de changement de produit (pour les productions à changements de référence fréquents).