Le spectrophotomètre

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Description détaillée

Un spectrophotomètre mesure la couleur d'un matériau donné et renseigne ainsi sur ses paramètres trichromatiques (teinte, saturation, luminance ou réflectance), sa courbe spectrale et son métamérisme. Ceux-ci  sont  replacés  dans  un  espace  tridimensionnel  de  représentation  des  couleurs  et comparés avec une base de donnée propre à chaque marque de peinture. En effet, un spectro n'est utile que pour le recueil des données. Cet appareil seul, ne peut rien : il fait partie d'un ensemble d'outils de mesure colorimétrique. Il lui faut en complément, une base de données et un logiciel performant pour analyser l'ensemble des données, qui seront ensuite transférées à une balance pour la préparation du mélange. 

Deux entreprises se sont spécialisées dans la fabrication et le développement de ce type d'appareil : BYK-GARDNER et X-RITE.

 

 

Les spectrophotomètres qu'ils proposent sont adaptés, modifiés et spécifiques à chaque marque de peinture: le logiciel d'une marque de peinture ne pourra pas recueillir les données d'un spectro d'une marque concurrente, les bases de données étant différentes d'un fabricant à l'autre.
Ces appareils fonctionnent toutefois sur le même principe : chacun relève le spectre lumineux, longueur d'onde par longueur d'onde, qui permet ensuite des analyses beaucoup plus savantes de la couleur.

 

Les mesures les plus souvent analysées sont :
- Le delta E,ou dE ou encore ∆E qui définit une mesure de différence entre deux couleurs,
- Le brillant spéculaire : La mesure de la réflexion des peintures permet, selon la valeur du brillant spéculaire, de les classer en trois grandes familles : mates, satinées et brillantes.
- L'indice de métamérie : C'est la variation d'une couleur sous 2 éclairages différents, calculée entre deux sources lumineuses D65 (lumière du jour) et A (ampoule à filament).
- L'indice de Flop : mesure de la variation de réflectance d'une couleur métallisée lorsqu'elle est orientée progressivement suivant les différents angles d'observation.

 

 Certains spectrophotomètres proposent des options qui permettent des mesures plus poussées telles que :
- La mesure du "sparkle" et "graininess" : Mesure de l'éclat (sparkle) et du grain (grai­ni­ness) pour la caractérisa­tion des pail­lettes métallisées. Les mesures sont prises avec des éclairages  légèrement différents afin de simuler le ciel ensoleillé et le ciel nuageux, sous 3 angles différents.
Sur certains modèles ne possédant pas cette option, cette mesure peut être renseignée sur le logiciel par l'opérateur qui contrôlera les paillettes d'origine par rapport à un échantillon de nuances métallisées spécifiques à la marque utilisée :

- la mesure des défauts d'aspects de la surface  par D.O.I. (Distinction Of Image) qui analyse la netteté d'image réfléchie et/ou par Wave-Scan qui analyse la surface par balayage d'un faiseau laser.



Ces mesures seront ensuite transmises à un ordinateur dont le logiciel de colorimétrie analysera et retranscrira les données à l'écran, par des graphiques clairs et faciles à comprendre.

Les étapes de l'analyse des données à l'aide d'un spectrophotomètre et du logiciel couleur qui y est rattaché, sont les suivantes :
Étape 1 – Générer les données brutes :
Après l'analyse du coloris, le spectrophotomètre obtient une courbe d'une mesure multi-angle qui est la somme vectorisée de chaque angle d'observation.
Étape 2 – Transformer les données :
 Après transfert sur un ordinateur, le logiciel compare mathématiquement les profils avec des calculs très complexes car ils sont en trois dimensions. Au regard des équations utilisées, le logiciel génère des graphiques faciles à interpréter.
Étape 3 – Analyse des données et correction automatique proposée :
Maintenant que les données brutes ont été transformées, cette étape consiste à mesurer les différences entre un profil et un autre.
Ceci sert à prédire si de légères variations du procédé d'application (raccord ou bord à bord ?) ou de la formule (écart colorimétrique ou métamérisme important ?) affecteront de manière significative la couleur finale. Le logiciel propose des réglages pour modifier la formule proposée afin de se rapprocher au plus près du coloris analysé.

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Méthodes et pratiques

Nettoyer la surface de mesure est primordiale. Les surfaces grasses, sales, rayées ou poussiéreuses affecteront la précision de la mesure.
Le spectrophotomètre doit être calibré ou étalonné. Pour cela, il faut avoir un  ou deux standards de calibrage (ou tuiles ou carreaux de céramique) suivant les modèles, et une boîte "piège à lumière".

 

L'instrument doit être correctement positionné sur la surface à analyser. Elle doit être parfaitement plane car la lumière qui pourrait s'infiltrer lors de la mesure risquerait d'altérer la précision des résultats.
Ces données sont ensuite transférées et analysées par un logiciel adapté.

Lorsque l'on effectue la récupération des données par synchronisation du spectro avec l'ordinateur, l'opérateur doit renseigner si possible, un maximum de données concernant le véhicule : la marque, l'année, types de coloris (opaque, métallisé, mat...), etc.

Les critères d'affichage diffèrent d'une marque à une autre, mais on trouve toutefois des points communs.

Exemple d'écran d'affichage :

L'Affichage des meilleurs résultats avec l'indice de précision par rapport au véhicule par des codes ou courbes indiquant :
- La différence entre la formule candidate et la valeur mesurée sur l'objet est très minime, un effort de "correction" limité a été nécessaire.
- La différence entre la formule candidate et la valeur mesurée sur l'objet est plus importante et un plus grand effort de "correction" a été nécessaire.
- La différence entre la formule candidate et la valeur mesurée sur l'objet est très importante et un effort de "correction" plus grand a été nécessaire.

Quelle que soit la formule proposée, les fabricants recommandent toujours de réaliser une plaquette de contrôle et de la comparer avec le véhicule à réparer, ce qui permet de vérifier si la teinte appliquée correspond bien.


L'introduction de cet appareil donne aux entreprises la possibilité de gérer avec précision leurs peintures sans devoir recourir, comme cela était le cas auparavant, à des instruments de laboratoire et à des technologies analytiques onéreuses. Les bénéfices sont nombreux : augmentation du temps de travail sur les chaînes de peinture ou de montage, réduction du coefficient de rebut et analyse rapide des causes des problèmes.

Solutions pour les concepteurs :
• Les concepteurs peuvent donner libre cours à leur imagination en accédant à la gamme complète des couleurs disponibles. Ils peuvent ainsi alimenter leurs programmes de rendu avec des informations chromatiques cohérentes, ce qui leur permet d'afficher et d'analyser des idées et des effets d'apparence sous différentes conditions, et d'évaluer rapidement des couleurs existantes dans le fichier de données.

Solutions pour les fabricants de peintures
•  Les fabricants de peintures peuvent renforcer considérablement leur avantage concurrentiel. Ce système permet à tous les acteurs de la chaîne logistique de se mettre d'accord sur un standard et donne à chacun une méthode précise de mesure des échantillons par rapport à ce standard.

Solutions pour les constructeurs et équipementiers
• Les fabricants automobiles et leurs fournisseurs peuvent améliorer le temps de travail sur leurs chaînes de production et réduire la remise en fabrication.

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Impact sur les compétences en atelier

Compétences génériques :

• Analyser correctement les coloris
• Produire, reproduire et corriger une teinte au moyen de tous les outils couleurs
• Sélectionner la bonne candidate couleur par comparaison des résultats
• Connaître le fonctionnement de l'outil informatique
• Corriger et enregistrer les modifications dans les bases de données

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Exemple d’outillage approprié

Pour accompagner un spectrophotomètre, il faut d'autres outils couleurs :

- une mélangeur de peinture (la "palette" du peintre),
- des plaquettes ou nuanciers de contrôle,
- une BAO : Balance Assistée par Ordinateur,
- un ordinateur équipé d'un logiciel couleur correspondant à la peinture utilisée.
A noter que certains proposent des balances de peinture informatisées (LACOUR par exemple)