Yoctopuce propose depuis quelques mois un capteur de couleurs basé sur une analyse spectrale de la lumière. Ce module ne se contente pas de fournir les mesures brutes, mais il estime également la couleur de l'objet ayant produit le spectre mesuré. Comme il n'existe pas de formule mathématique directement applicable à cette tâche, cette fonctionnalité a nécessité pas mal d'expérimentations pour vérifier la fiabilité du résultat obtenu. Aujourd'hui, nous vous présentons l'une des méthodes de test que nous avons utilisées.
Capteurs de couleurs
La couleur apparente d'un objet dépend du spectre de fréquences visibles qu'il réfléchit au contact de la lumière ambiante. On distingue trois principales technologies de capteurs de couleurs:
Différences entre un capteur RGB, multispectraux et hyperspectraux
La méthode la plus triviale repose sur l'utilisation d'un capteur RGB, qui mesure l'intensité lumineuse spécifiquement sur trois bandes de fréquences bien délimitées: le rouge, le vert et le bleu. Elle part de la constatation que l'œil humain voit les couleurs à l'aide de cônes sensibles au rouge, au vert et au bleu, et donc qu'il pourrait suffire de se concentrer sur ces trois bandes de fréquences pour reconnaître toutes les couleurs. Malheureusement, c'est une approche trop simpliste pour être fiable: elle néglige le fait que la sensibilité des cônes de l'œil humain est à très large bande, et qu'on ne peut donc pas passer directement d'une mesure d'intensité sur trois bandes étroites à la description d'une couleur par ses coordonnées RGB.
A l'opposé, il existe des capteurs hyperspectraux capables de fournir une mesure quantitative de l'énergie sur des dizaines, voire des centaines de bandes de fréquence, couvrant la totalité du spectre visible. Cette approche exhaustive permet une caractérisation extrêmement précise de la couleur. Mais malheureusement, les capteurs hyperspectraux sont des instruments scientifiques complexes et très chers.
Entre deux, les capteurs multispectraux, tels que le Yocto-Spectral, mesurent la lumière réfléchie sur une douzaine de longueurs d'onde, réparties sur l'ensemble du spectre visible. Cette signature spectrale est ensuite transformée en coordonnées dans un espace de couleur, à l'aide d'un modèle prédictif entraîné sur un corpus de quelques centaines de mesures effectuées sur des cartes de couleur calibrées.
Pour vérifier le bon fonctionnement du modèle prédictif, on lance ensuite des expériences pour voir si de nouvelles mesures, dans des conditions différentes, produisent toujours les bons résultats. Comme ces expériences sont par nature répétitives, il est intéressant - et bien plus ludique - des les automatiser. En voici une en particulier que nous aimons bien.
Expérience de tri par couleur
Dans cette expérience, le Yocto-Spectral est utilisé pour trier des cartes de couleurs issues de la palette RAL, en les classant selon 11 couleurs de base : brun, rouge, orange, jaune, blanc, gris, noir, vert, bleu, violet et rose. Le tri est réalisé automatiquement grâce à l'utilisation d'un bras mécanique UFactory uArm Swift Pro.
Tri par couleur, séquence accélérée x5
Pour mesurer la couleur de la carte au bout du bras, nous avons déporté la partie de mesure du Yocto-Spectral comme indiqué dans le manuel, et l'avons fixée à l'extrémité du bras mécanique en utilisant le Spectral-Adapter, fixé sur une équerre. Cette équerre permet de positionner le capteur à la même hauteur que la ventouse du bras, qui est utilisée pour déplacer les feuilles de couleurs.
Capteur déporté du Yocto-Spectral équipé de l'adaptateur
Une fois le système en place, toutes les feuilles sont empilées au centre de la table. Le bras mécanique se déplace ensuite pour saisir la feuille du dessus, tout en plaquant la feuille sous le capteur. Le Yocto-Spectral estime la couleur de la surface de la feuille et compare le résultat avec les 11 couleurs de base pour attribuer la feuille à la pile correspondante. Le bras mécanique déplace la feuille vers l'endroit dédié à la couleur reconnue, et le processus se répète pour chaque feuille de la pile.
Processus pour le tri d'une couleur
Ce petit système nous a permis de tester le fonctionnement en conditions réelles de l'algorithme de classification de couleurs, de valider la vitesse de traitement, et de vérifier la répétabilité et la tolérance aux variations des conditions d'illumination.
Feuilles triées par couleur
