设备内置专用 颜色传感器 B5WC
概要
伴随劳动力短缺的表面化，制造行业通过远程监控及维护的高效化、服务行业通过设备多功能化等实现自动化的需求愈加高涨。将欧姆龙的“颜色传感器”组装于设备后，有助于解决这些课题。
例如，机床的润滑油一旦老化将会导致设备故障。因此，如果通过颜色传感器对润滑油的颜色实施监控，则可掌握各装置的润滑油合适的更换时期，并实现高效维护。
此外，在商务专用饮料机上可通过颜色传感器自动选择与杯子颜色相应的饮料，由此可有效提高店铺的工作效率、削减按钮操作失误导致的报废成本。 详情请观看视频。
为了让您更加简便使用，我们推出了算法内置型产品。
算法内置型传感器无需研讨复杂的算法，有助于大幅度缩短开发时间。
颜色传感器应用提案
1.液体状态监控
課題(A)：机油的劣化程度难以管理
润滑油一旦老化，将会导致设备故障。如果因各负责人的个人判断标准或检查频率而使更换时期延迟，则可能因突发故障或损坏而导致在一定时间内无法生产的风险。
用颜色传感器解決(A)：颜色传感器可通知最佳更换时间！
颜色传感器通过监视颜色监控颜色的变化，可定量把握各设备的润滑油的劣化程度。可消除人为目视判定劣化的偏差，在最佳时间更换润滑油。
而且，使用算法内置型产品，客户无需从头编制及安装识别判定程序。只要将颜色传感器安装在设备上，立即可简单地通知最佳更换时间。
针对石油产品颜色标准试样*的RGB输出电压比率（B5WC-VB2323-1）
使用石油产品颜色标准试样*将颜色传感器的输出电压值对于Red的Green、Blue比率图表化。 RGB数据的比率根据石油产品颜色标准试样*而变化。
* ASTM色用
通过颜色传感器执行润滑油测定的实际操作请观看以下视频
課題(B)：劣化程度因使用频率而偏差造成管理工时大幅度增加
各设备的润滑油老化程度根据运行状况而异，所以润滑油更换频繁，导致管理工时增加。
用颜色传感器解決(B)：无需检查所有设备！用颜色传感器轻松实现远程管理
如果使用颜色传感器，即可以远程方式进行监控。
因为可通过颜色监控各设备的润滑油老化程度，所以有助于润滑油更换时期的优化和效率化。
2.设备多功能化
課題：即使能够检测到有无物体，但还是无法判别物体的种类
可通过有无检测传感器执行有无检测，但有些种类无法执行信号输出。
用颜色传感器解決：充分运用颜色传感器根据颜色种类输出的传感器信号，可判别物体的种类
可通过基于颜色传感器的颜色执行信号输出、按颜色分别设定设备操作来构筑可满足多样化需求的设备多功能化。
B5WC-VB2323-1
针对孟塞尔色的RGB输出电压比率(B5WC-VB2323-1)
使用孟塞尔色将颜色传感器的输出电压值最大值视为100%，将针对最大电压值的各电压值比率图表化。
RGB数据的比率根据孟塞尔色的颜色而变化。
通过颜色传感器执行颜色测定的实际操作请观看以下视频。
3.设备稳定操作
課題：検出精度が背景に影響される
采用传统光电传感器通过反射光量之差进行检测时，可能会检测背景、受背景影响导致无法对检测物体执行稳定检测的现象。
用颜色传感器解決：検出物体や背景の色の出力差を利用し、安定検出を実現
如果采用通过颜色传感器输出各检测物体颜色信号的方式，有时可确认检测物体的有无。
通过普通光电传感器和颜色传感器执行测定的操作请观看以下视频。
颜色传感器的工作原理
颜色传感器使用白色LED作为光源发射光，并接收由检测对象的颜色决定的反射光（红，绿，蓝的比例对于每种颜色都是唯一的）。颜色传感器接收到的反射光分离为红色，绿色和蓝色，并使用I2C通信方式输出红色，绿色和蓝色数据（RGB数据）输出为电压值。
颜色传感器的工作原理
物体与液体的颜色检测方法的区别
物体的颜色检测
光的颜色由称为“光的三原色”的红色、绿色、蓝色的三种颜色组成，可合成各种颜色。我们眼睛看到的颜色是物体反射的光的颜色。例如，苹果看上去是红色，这是因为苹果反射红色的光。
在此以红色和黄色的杯子为例，对颜色的识别进行说明。
因颜色的不同，红色、绿色、蓝色的比率（RGB比率）会发生变化。
颜色传感器向红色杯子照射白色LED光，红色的光反射，颜色传感器接收到红色的光。颜色传感器将光分离为红色、绿色、蓝色，输出这3个颜色的电压值。
检测黄色的杯子时也是一样，颜色传感器接收黄色的光，以电压值输出红色、绿色、蓝色。
通过外部的微型计算机等将红色与黄色杯子的颜色传感器电压输出转换为RGB比率，其结果如以下图表所示。
杯子颜色识别示例(B5WC-VB2323-1)
这样从红色与黄色的RGB比率的差异能够识别红色与黄色的杯子。
液体的颜色检测
检测液体的颜色时，需要将颜色传感器的光透过液体。
要检测放在容器内的液体颜色，如图所示，颜色传感器从容器的透明部分照射光，用反射板反射透过液体的光。颜色传感器需要接收此反射光。
要让颜色传感器的光透过液体，其原因在于液面及透明容器的表面反射，颜色传感器的光难以受颜色影响，因此必须透过液体中间，颜色传感器的白色LED通过液体的颜色使RGB比率发生变化。
颜色传感器的使用方法在用户手册有详细说明。
以往产品将白色LED作为光源照射光，把检测物体的颜色所决定的反射光分离为红色、绿色、蓝色，并使用I2C通信方式以电压值输出红色、绿色、蓝色的数据（RGB数据）。然而输出的RGB数据虽然具有较高的通用性，但有时无法确保客户自行研究颜色判定算法的时间。本次发布的颜色传感器B5WC-VB2323-1除了以往的输出数据外，还输出使用独特算法*计算出的颜色判定指标（颜色指标C），为缩短客户的开发时间做出贡献。（*2024年8月本公司调查）
算法内置型产品的工作原理
在GitHub也可以下载控制B5WC-VB2323-1的示例代码。充分利用示例代码可迅速进行颜色传感器的基本动作确认及评估。
示例代码公开中
欧姆龙的算法非常出色！
颜色有以“色相”、“明度”、“彩度”表示的三个属性。
“色相”表示颜色的种类，如红、黄、绿、蓝。“明度”表示颜色的明亮程度。明度越高颜色越呈白色，明度越低颜色越呈黑色，但光的三原色（红、绿、蓝）的比率不会变化。“彩度”表示颜色的鲜艳程度。彩度越高颜色越鲜艳，彩度越低颜色越暗淡，光的三原色的比率根据彩度会发生变化。
欧姆龙开发的颜色指标C，例如就像彩度那样，从光的三原色的比率变化的物体获取RGB各输出电压值，以此为基础作为1个指标算出颜色的变化。
根据环境温度及电源电压等外部环境，传感器在动作时输出电压值有时会受到影响。要想判别像彩度那样细微的颜色变化，如果不排除外部环境对输出电压值造成的影响，就无法高精度判别颜色的变化。构建减少此类外部环境因素的算法，就可算出颜色指标C。
颜色指标C的范围为0～10，彩度越高颜色指标C则变高，彩度越低颜色指标C则变低。
颜色传感器不错过细微的颜色变化
例如下图所示，通过检测红、绿、蓝细微的颜色变化，可检测相同系列颜色的色差。
红色彩度的颜色判别示例
＊这是将色相固定为5R、明度固定为5时理论上算出的彩度变化的结果。并不是实际的测量结果。
即使同样是红色，通过颜色指标C的数值可准确判别微小的彩度差异。红色越鲜艳，颜色指标C则变得越低。
应用例①：机油的污染检测
搭载算法，以ASTM色标为基准发出警报通知机油的更换期限！
通过观察颜色指标C与将石油制品的颜色数值化分类后的ASTM色标的相互关系，能够进行通用性较高的颜色识别。
ASTM 颜色的色板
*ASTM色用
上图所示颜色为近似色。 颜色外观取决于所用计算机和显示器的类型。
大多数机油在新机油时为ASTM0.5～1.0左右的颜色，随着劣化逐渐变为深色。机油颜色随着劣化程度变深时，ASTM色标的数字就会增大。随着ASTM色标的数字增大，颜色指标C逐渐变为较小的值。
*1 ASTM色标是将ASTM D1500规定的石油产品颜色从浅色（min.0.5）至深色（max.8.0）进行数值化并分类的颜色。
注. 本数据为参考数据，是使用石油产品颜色标准试样，根据颜色传感器的输出电压计算出的颜色指标C
在此提供的参考数据仅供参考，并不保证在此范围内始终可正常动作。
上图内容表示ASTM色标与颜色指标C之间的关系。
例如，将相当于要更换机油时的ASTM色标的颜色指标C，设定为要检测的机油颜色的数值（阈值）。当颜色传感器算出的颜色指标C的值达到设定的阈值时，能够通过I2C读取更换机油的时间。
机油以外的颜色检测算法设计
也请委托欧姆龙！！
欧姆龙拥有开发颜色传感器的技术，此类传感器都搭载了以红、绿、蓝的比率为基础的各种算法。
应用例②：水的污染检测
即使是水微小的颜色变化，颜色传感器也能准确判别。
即使是机油以外的物质，颜色传感器也能够通过颜色指标C判别颜色变化。例如，左图为室外饲养鳉鱼的水槽内的水的变化，用颜色传感器检测的结果。通过颜色指标C可准确判别难以目测的颜色差异。
产品规格及外形尺寸
产品规格
| 项目 |
型号 |
B5WC-VB2323-1 （算法内置型） |
B5WC-VB2322-1 |
|---|---|---|---|
| 检测距离 | 40mm（白纸） | ||
| 光源 | 白色LED | ||
| 电源电压 | DC5V±5％ | ||
| 消耗电流 | 18mA以下（DC5.25V时） | ||
| 输出形态 | 支持I2C 通信 | ||
| 算法 | 内置（颜色指标C 输出） | --- | |
| I2C输出 | RED/GREEN/BLUE各输出电压：0.45V±20%(灰色基准板、检测距离40mm时) 输出饱和电压：TYP2.75V(输出电压范围：0～2.75V) 颜色指标C：0.00～10.00 SCL/SDA输入H电压：2.54～5.4V 输入L电压：0.9V以下 SDA输出L电压：0.44V以下(输出电流3mA时) RGB输出电压值分辨率：3.2mV |
RED/GREEN/BLUE各输出电压值：0.45V±20% (灰色基准板、检测距离40mm时) 输出饱和电压：TYP2.75V(输出电压范围：0～2.75V) SCL/SDA输入H电压：2.54～5.4V 输入L电压：0.9V以下 SDA输出L电压：0.44V以下(输出电流3mA时) RGB输出电压值分辨率：3.2mV |
|
| 取样周期 | 1msec | ||
| 数据更新数据 | 取样周期（1msec）×平均次数（1～50次） | ||
| 环境温度范围 | 工作时:－10～+70℃、储存时:－25～+80℃ (无结冰、无结露) | ||
外形尺寸
