色差仪作为颜色测量仪器,主要用于颜色的管理与传递,根据使用场景的不同,市面上出现了不同类型的色差仪,常见有手持式色差仪、台式色差仪和非接触式色差仪等不同的类型,可以根据使用场景的不同进行选择。本文对色差仪及其常见类型做了介绍。
1.色差仪的几何构造及特点
色差仪的几何结构决定了仪器的光源、样品面和检测器的配置。通常有两大类几何构造的仪器:定向的(0°/45°或45°/0°)和漫射型的(积分球)分光色差仪。
0°/45°的几何构造是0°角垂直于样板照明、光线照到样板后漫反射,在45°角的地方测量。测量时在45°角有多只光源接受器以达到最佳的测量效果。45°/0°是45°的照明体在0°角测量。用这种仪器测量的结果与由于颜色和表面光泽变化在视觉上引起的外观变化相符合。它用于质量控制时效果非常好,与人眼观察物体的方式相一致,结果也与人眼最接近。
典型的积分球构造仪用一内壁涂白的球漫射照明样品,在8°角测量。这种测量方法忽略了表面特性和光泽对颜色的影响,提供的测量仅符合颜料/染料等颜色的变化,所以我们在电脑配色系统中选择这种仪器。
2.色差仪的测色空间
在色差仪中我们用CIELab、CIELch、HunterLab、XYZ、Yxz等多种方法来表示颜色的色度坐标。在实际应用中HunterLab和CIELab是两种比较广泛使用的颜色空间,他们都是XYZ值进行算术推导得出来的。不过由于计算公式的不同,测量后的数值是不等同的。HunterLab在颜色空间的蓝色部分是收缩的、而CIELab在颜色空间的黄色部分是过度扩张的。在实际使用过程中,笔者想提醒大家的是一定要注意L*、a*、b*和L、a、b的区别,两者不能混为一谈,我就看到过把L*、a*、b*当作L、a、b的情况,数据差别很大,以为是仪器出了问题,实际是把色度坐标弄错了。
1.手持式测色仪器
在生产现场或施工现场使用手握式测色仪器,其主要特点是,采用可充电电池供电,使用方便、快捷。目前市场上出现的这类仪器从工作原理上分主要有二类:
一类是分光式测色仪,采用光谱阵列接收装置实现可见光区域快速同时扫描。输出内容丰富,测量数据准确,并具备RS-232C计算机标准数据通讯接口,使用灵活。如目前市场上美国Hinter公司和日本Mnolta公司的手握式分光测色仪都属这一类。但这类仪器的缺点是不能测透射,且价格较昂贵,国内一般企业难以承受。三恩时公司推出TS系列的手握式分光测色仪,几何条件为D/8,采用光电二级管作电源,普通5号电池可测量6000余次,体积更小,价格也有所降低,适合现场使用。
另一类是积分直读式测色仪器,通过采用滤色片匹配,满足卢瑟条件而直接能测量待测色的三刺激值。测量准确度较分光式仪器差,但用于测量色差则完全可以满足实际生产的要求,达到相当高的准确度。这种仪器同样能够测量目前常用的颜色和色差参数,并可进行多次测量求平均等,但无RS—232C接口。
2.台式测色仪器
实验室用台式测色仪从原理上说,可以是积分直读式仪器,也可以是光谱测色仪器。这类台式仪器一般有以下特点:①准确度高;②重复性及稳定性好;③被测样品需裁小样;④带积分球,测量条件为D/0或0/D;⑤可测透射或反射。
国产仪器均为积分直读式仪器,条件为D/0,测色准确性、重复性及稳定性均很好,但缺点是不能测量透射色。国外仪器大多数仪器也属这一类。测量准确度高,能够测量透射色,但样品同样须裁小样。对于条件具备、要求较高的生产厂,实验室用台式仪器的另一种选择是采用光谱光度测色仪器。“慢扫描”型光谱光度计,体积庞大、笨重,价格较贵,一般厂家难以负担。
3.在线非接触式测色仪
所谓颜色的在线测量,是指采用快速、非接触式测色仪器在动态生产线上对产品的颜色(包括透反射比)进行准确的测量,并采用计算机记忆、分析测量数据,实现对产品的颜色参数进行实时管理。过去生产过程中的颜色控制,多依赖工人用眼观察,这种方法受多种主观因素的影响,且这些影响随人眼的疲劳程度增大,结果愈加不准确。此外,即使发现色差,也难以及时纠正。因此采用快速测色仪器,配以计算机分析的在线自动测色系统变得越来越重要。较之离线测色仪器,在线测色系统应具有以下特点:
1.非接触式测量。此时必须考虑消除周围背影光对测量的影响。
2.快速测量。测量时间必须很短,以至于在这一很短的测量时间内,运动着的待测物体相对于探头是静止。这可以通过在分光仪器(如光栅)的光谱像面上设置阵列接收器件(如光电二级管阵列或CCD阵列)以实现对可见光谱的同时扫描,获得物体色在不同波长的光谱反射因数。
3.适应生产现场的环境因素,如一定的温度、湿度、灰尘、振动等。
4.系统在工作过程中应能进行自动校准,其在线测色的分辨力应优于一般人眼的色差分辨力。
综上所述,在线颜色测量系统是一种采用扫描光谱测色仪进行的高准确度、高可靠性的实时颜色测量系统,是工厂实施颜色监控的最佳手段。
1.颜色数据量化
工业消费中我们接纳到客户样品时,客户会请求产品产品必需与样品相同,此过程我们需求打样,普通打样好后我们都是习气用肉眼区判别产品与样品能否有色差,觉得没问题就移交消费。但是认真想想,用肉眼观测的结果一定牢靠吗,不一定,观测结果会遭到各种干扰,做出来的产品可能不契合客人请求,色差仪就是在这个背景下呈现的。色差仪可以检测样品及产品之间的颜色色差,将颜色数据化,肯定色差值能否契合客人请求的范围,防止肉眼的不肯定性。检测出第一产品契合请求后,就可将消费配方转交有关部门停止批量消费,产品消费、交货都不再有疑虑。
2.产品质量控制
在企业的实际生产中,批量的生产可能出现颜色偏差,为把产品颜色的偏差控制在一定的可接受的范围,产线须使用色差仪进行颜色质量检测,以监控产品的颜色偏向,当出现颜色偏差超出可接受范围时,对生产工艺进行调整以保证产品的颜色质量;色差仪的主要作用是通过准确测量得到色差,可以得知产品是否为合格产品。
3.辅助配色
当企业接收到客户的标准样品时,需要调配出与标准样品一直的颜色,这个过程需要反复打样制作试样,在没有仪器测量标准样品与试样的色差时,基本靠人眼判断试样与标准样品的颜色差别。由于人眼的主观因素,造成打样周期长、打样成本高、颜色准确性低、颜色差别难以数据等问题。
使用色差仪可快速测量标准样品与试样的色差,给出准确的量化数据,快速、方便、降低人眼观测的不确定性,主要表现为提示颜色偏向(偏红偏绿、偏黄偏蓝)。在色差仪的测量数据中,能显示试样相对于标准样品的色彩偏向,因此,能根据色差仪测量数据辅助修正颜色配方,缩短打样周期。
3.颜色的传送
一切的色差仪都是以理想黑白版作为基准,而不是以色差仪的数据作为基准,在产品运用前,最后停止一次白板校正。如今国际上比拟盛行用色卡或其他规范样品作为样色,想要保证重现这个颜色,必需运用色差仪,才能确保颜色的精确传送。