Mesure RVB au microscope numérique 4K
Les variations de couleur les plus subtiles peuvent nuire à la qualité d’un produit. Par exemple, la variation de la couleur d’un produit d’un lot à l’autre ou encore les différences de couleur sur certaines parties visibles compromettent non seulement l’aspect du produit mais également sa fiabilité. Prenons l’exemple d’un film fonctionnel, si la couleur varie sur différentes parties ou que différents types sont mélangés sans qu’il soit possible de le détecter, les fonctions et performances du produit risquent d’être altérées, entraînant la mise sur le marché de produits défectueux.
Cette section reprend tout ce que vous devez savoir sur les méthodes de mesure des couleurs et les systèmes colorimétriques et vous présente des exemples de mesure RVB au microscope numérique 4K.
- Méthodes de mesure des couleurs
- Systèmes colorimétriques CIE et leurs caractéristiques
- Exemples d’optimisation de la mesure des couleurs au microscope 4K
- Un seul microscope pour optimiser la mesure RVB et bien d’autres opérations
Méthodes de mesure des couleurs
Lorsque l’on regarde un objet, notre perception de sa couleur dépend de plusieurs facteurs, tels que la lumière ambiante, la luminosité et l’angle de vue. Les couleurs sont également perçues différemment d’un observateur à l’autre. Cependant, en production industrielle de masse, ces différences, même subtiles, peuvent entraîner des variations entre les produits, pièces et matériaux, affectant l’aspect et les performances parfois jusqu’à compromettre la qualité.
Afin d’éviter ces défauts, une mesure précise des couleurs permettant leur identification est indispensable. Des colorimètres et spectrophotomètres sont ainsi employés sur de nombreux sites de fabrication pour mesurer et quantifier les couleurs. Découvrez ci-dessous les caractéristiques de ces deux dispositifs.
Qu’est-ce qu’un colorimètre ?
Dans l'œil humain, la rétine sépare la lumière réfléchie par l’objet observé (lumière visible à une longueur d’onde de 400 à 700 nm) en trois composantes, rouge (R), vert (V) et bleu (B), et transmet ces stimuli au cerveau qui évalue alors la couleur. De la même manière, le colorimètre mesure ces trois types de stimulus lumineux et les quantifie sous forme de valeurs tristimulus : X, Y et Z.
Cette méthode de mesure est dénommée lecture directe de valeur stimulus. Relativement abordable, compact et convivial, ce type de colorimètre est largement utilisé lors du contrôle des couleurs et autres opérations similaires sur site de fabrication. Ceci étant, les valeurs numériques varient selon la source lumineuse, ne permettant pas les analyses avancées réalisées par un spectrophotomètre.
Qu’est-ce qu’un spectrophotomètre ?
Un spectrophotomètre mesure la réflectance en exploitant un capteur à multiples récepteurs pour disperser en plusieurs longueurs d’onde la lumière émise par la source lumineuse et réfléchie par la cible. Outre le calcul des valeurs tristimulus X, Y et Z, ce dispositif est capable d’analyser la couleur (longueur d’onde) via la réflectance spectrale à partir d’une courbe ou toute autre représentation similaire.
À l’inverse du colorimètre à lecture directe de valeur stimulus, le spectrophotomètre peut exploiter les données de différentes sources lumineuses pour analyser les différences d’aspect attribuables à la source lumineuse (rendu des couleurs), le phénomène lors duquel deux couleurs semblant correspondre sous un éclairage spécifique sont totalement différentes sous un autre (métamérisme) et les différences d’état de surface de la cible. Bien que plus onéreux que les colorimètres, les spectrophotomètres assurent une analyse plus avancée des couleurs et sont, de ce fait, privilégiés en recherche et développement.
Systèmes colorimétriques CIE et leurs caractéristiques
La mesure et l’évaluation quantitative des couleurs d’une cible exigent une définition commune de la couleur, un concept pourtant pour le moins ambigu. La Commission Internationale de l’Éclairage (CIE), à l’origine de nombreuses normes internationales scientifiques et technologiques dans les domaines de la lumière et de l’éclairage, a ainsi défini des systèmes colorimétriques pour faciliter la distinction précise et commune des couleurs. Ces systèmes sont connus sous le nom de systèmes colorimétriques CIE et sont utilisés dans de nombreuses industries. Nous vous présentons ici le système colorimétrique RVB, le système colorimétrique XYZ et le système colorimétrique L*a*b*.
Système colorimétrique RVB
Il s’agit du tout premier système colorimétrique établi par la CIE. Ce système exprime la couleur selon le rapport de mélange (synthèse additive des couleurs) des trois couleurs primaires (également connues sous le nom de tristimulus, stimuli colorés de référence et stimuli colorés) R (rouge), V (vert) et B (bleu) qui existent réellement. Le spectre des trois couleurs primaires est le suivant : R = 700 nm, V= 546,1 nm et B = 453,8 nm. Cependant, il existe des couleurs qui ne peuvent être exprimées par la synthèse additive des couleurs dans le système colorimétrique RVB. Par exemple, aucune combinaison possible des trois couleurs primaires ne permet d’obtenir le cyan clair.
Les combinaisons de couleurs du système colorimétrique RVB sont également utilisées pour afficher les couleurs sur les écrans LCD, d’où le nom de système colorimétrique d’affichage.
Chacune des trois couleurs primaires est exprimée sous forme de niveau d’intensité allant de 0 à 255. La combinaison de ces niveaux permet d’exprimer 256 puissance 3 = 16 777 216 couleurs différentes. Le blanc est représenté au point où les trois couleurs primaires se chevauchent.
Système colorimétrique XYZ
Le système colorimétrique XYZ est largement répandu dans de nombreuses industries. Utilisant les composantes X, Y et Z pour exprimer les couleurs, ce système a été conçu pour contourner mathématiquement l’incapacité du système colorimétrique RVB à reproduire avec précision la lumière monochromatique du gamut de couleurs.
R, V et B constituent le spectre réel et sont appelées couleurs naturelles. Les composantes X, Y et Z de ce système de couleurs correspondent, elles, aux couleurs de la lumière après conversion mathématique. Certaines de ces couleurs n’existant pas dans la réalité, les composantes X, Y et Z sont appelées fausses couleurs. Au lieu de systématiser les couleurs perçues par l'œil humain, l’utilisation de fausses couleurs dans le but d’afficher les couleurs de manière quantifiée permet d’exprimer toutes les couleurs sous forme de valeurs X, Y et Z.
Les trois axes du système colorimétrique XYZ sont attribués comme suit :
X : Quantité de rouge (ne comprend pas la luminosité)
Y : Quantité de vert (seule valeur comprenant la luminosité)
Z : Quantité de bleu (ne comprend pas la luminosité)
X, Y et Z ont une interaction tridimensionnelle mais le schéma ci-contre représente une courbe bidimensionnelle dans laquelle Z a intentionnellement été omise. Cette courbe est appelée diagramme de chromaticité xy. X est représentée sur l’axe horizontal et Y sur l’axe vertical et la courbe montre une forme de fer à cheval, indiquant uniquement la longueur d’onde dominante, correspondant à la teinte, et la pureté d’excitation, correspondant à la saturation. La luminosité n’est pas indiquée.
Le point le plus proche du centre est appelé point blanc, désignant l’emplacement où la couleur est blanche. À partir des positions du cyan (C), du magenta (M) et du jaune (J), on constate que la saturation des couleurs utilisées pour l’encre d’impression et la peinture est faible sur le diagramme de chromaticité xy, démontrant l’étendue de la gamme couverte par le système colorimétrique XYZ.
Système colorimétrique L*a*b*
Ce système colorimétrique a été défini par la CIE en 1976. L*a*b* se lit L étoile, a étoile, b étoile.
Cette sous-section décrit les états indiqués par les valeurs positives et négatives de chaque axe à partir du schéma suivant.
Axe L* : Axe indiquant la clarté. Les valeurs positives indiquent une couleur plus blanche (claire) et les valeurs négatives une couleur plus noire (sombre).
Axe a* : Axe indiquant la teinte du vert au rouge. Les valeurs négatives indiquent une teinte tirant vers le vert et les valeurs positives une teinte tirant vers le rouge.
Axe b* : Axe indiquant la teinte du bleu au jaune. Les valeurs négatives indiquent une teinte tirant vers le bleu et les valeurs positives une teinte tirant vers le jaune.
L'écart de couleur (ΔE) peut être déterminé en utilisant les valeurs obtenues sur ces trois axes dans la formule de calcul de l’écart de couleur. Les colorimètres, souvent employés en contrôle qualité, calculent également les écarts de couleur au moyen de cette méthode.
L’utilisation de la valeur Δe en tant qu’indice de contrôle contribue à améliorer la qualité, en facilitant la quantification des écarts de couleur et en permettant des évaluations comparatives par rapport à des couleurs de référence, particulièrement utiles dans les secteurs industriels.
Exemples d’optimisation de la mesure des couleurs au microscope 4K
À des fins de gestion sur site de fabrication, des colorimètres portatifs sont généralement utilisés pour réaliser facilement un grand nombre de mesures, toutefois, leur précision laisse à désirer. Les spectrophotomètres exécutent des mesures précises et conviennent à une large palette d’applications. Cependant, aucun de ces dispositifs ne peut être utilisé en recherche et développement de produits ni en assurance qualité dès lors que le point de mesure est si minuscule qu’il doit être observé au microscope ou que la cible à mesurer ou le point de mesure est trop étroit(e).
Le microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE capture des images haute résolution 4K sous grossissement, garantissant une mesure précise des valeurs RVB. La gestion des couleurs est à présent possible pour les cibles et points de mesure microscopiques.
La Série VHX exploite le système sRVB (RVB standard), * très répandu dans de nombreuses industries, à l’instar de l'électronique. Les valeurs mesurées sont facilement converties en valeurs XYZ à l’aide d’une feuille Excel. Encore plus facile, Excel peut être installé directement sur la Série VHX.
- InfoQu’est-ce que sRVB ?
- Il s’agit d’une norme internationale établie par la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) en 1999. Une multitude de produits utilisent le système sRVB, incluant les écrans, imprimantes et caméras numériques. Extrêmement polyvalent, ce système est compatible avec les écrans et autres modes couleur. Facilitant la gestion avancée des couleurs, il est également utilisé pour la capture, l’édition et l’impression d’images.
Évaluation des écarts de couleur sur un film par mesure RVB
Le microscope numérique 4K Série VHX est équipé d’un système optique avancé et d’un capteur d’image CMOS 4K, qui combinent haute résolution et grande profondeur de champ, ainsi que d’un système d’observation, qui propose une multitude de fonctions aisément accessibles.
La Série VHX capture facilement et rapidement des images nettes sous grossissement de tout film, quel que soit son état de surface. Par exemple, sur une surface rugueuse, la grande profondeur de champ permet une mise au point automatique sur la totalité du champ de vision. Il est difficile de déterminer les conditions d’éclairage optimales sur film brillant mais la fonction d’éclairage multiple, qui capture automatiquement plusieurs images sous différents éclairages d’une simple pression sur un bouton, facilite grandement le processus.
Les images haute résolution 4K capturées permettent de réaliser des mesures RVB et des évaluations de l’écart de couleur haute précision. En outre, la sélection d’une image capturée précédemment permet de reproduire les conditions appliquées, pour réaliser rapidement une mesure RVB et une évaluation quantitative de l’écart de couleur dans les mêmes conditions malgré un changement d’échantillon ou d’opérateur.
Identification de différents types de film par mesure RVB
Le microscope numérique 4K Série VHX capture des images 4K entièrement nettes et réalise des mesures RVB haute précision. Il facilite ainsi l’identification de différents types de film, difficiles à distinguer visuellement.
Outre l’écart entre les valeurs RVB mesurées, la Série VHX capture les différences de texture les plus subtiles, habituellement difficiles à déceler en raison de leur faible contraste, qui découlent d’un changement de matériau ou de traitement.
L’identification des types de film est plus simple que jamais grâce à l’affichage des images côte à côte sur un grand écran LCD couleur 27 pouces haute fidélité.
Ces performances avancées simplifient non seulement la mesure des valeurs RVB, le calcul des écarts de couleur et la différenciation des types de produit mais également l’observation et l’analyse avancées des imperfections et défauts microscopiques affectant la surface des films.
Conversion des valeurs RVB et XYZ et création automatique de rapports
Le tableau suivant liste des exemples de conversion entre valeurs XYZ et valeurs RVB conformément à la norme sRVB. PB est l’abréviation de point blanc.
| Système RVB | Trois couleurs primaires et PB | XYZ ← RVB | RVB ← XYZ |
|---|---|---|---|
| sRVB (D65) | R (0,64, 0,33) | X = 0,4124R + 0,3576V + 0,1805B | R = 3,2410X − 1,5374Y − 0,4986Z |
| V (0,30, 0,60) | Y = 0,2126R + 0,7152V + 0,0722B | V = −0,9692X + 1,8760Y + 0,0416Z | |
| B (0,15, 0,06) | Z = 0,0193R + 0,1192V + 0,9505B | B = 0,0556X − 0,2040Y + 1,0507Z | |
| Blanc (0,3127, 0,3290) |
Excel peut être installé directement sur le microscope numérique 4K Série VHX, permettant une conversion facile des valeurs mesurées et une création automatique de rapports sans aucun autre équipement.
Mesure RVB, conversion en valeurs XYZ et création automatique de rapports avec la Série VHX
- Les conditions de capture d’image peuvent être reproduites à partir des images précédemment capturées pour appliquer les mêmes paramètres d’éclairage et de caméra aux captures suivantes.
- Il suffit de réduire la lumière ambiante autant que possible et de définir judicieusement la balance des blancs pour obtenir des valeurs sRVB précises.
- Excel peut être installé directement sur la Série VHX, permettant de combiner mesure RVB, conversion en valeurs XYZ et création automatique de rapports en un seul microscope.
Un seul microscope pour optimiser la mesure RVB et bien d’autres opérations
Le microscope numérique 4K Série VHX peut être utilisé pour mesurer quantitativement les valeurs RVB des cibles les plus complexes, et notamment des films (voir exemple ci-dessus). La possibilité d’installer Excel directement sur le microscope facilite le transfert des données vers des modèles prédéfinis, la conversion automatique en valeurs XYZ et la création automatique des rapports, pour une charge de travail nettement allégée.
De plus, la commande automatique met l’utilisation à la portée de tous, sans connaissances spécifiques.
Les hautes performances de microscopie et la grande convivialité de la Série VHX garantissent une mesure RVB d’une grande précision. Mesure RVB, observation, mesure 2D et 3D, comptage/mesure automatique de surface... Les applications de la Série VHX en recherche et développement et en assurance qualité sont infinies.
Pour plus d’informations ou pour toute demande concernant la Série VHX, cliquez sur les boutons ci-dessous.
