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【颜色】色差的测量和评定方法及应用

日期:2014-11-04

 

   本文主要介绍了两种色差的测量和评定方法,以及这两种方法在应用过程中的影响因素,提出容易产生的问题,并针对这些问题提出了合理的解决方案。

    随着市场对轿车外观质量越来越高的需求,色差的测量和评定已经成为轿车生产制造过程中必不可少的控制手段。如何选择合适的方法、如何合理的应用这些方法、如何解决在色差测量和评定中可能出现的问题,都是值得我们重视和深入研究的课题。本文主要介绍了两种色差测量和评定方法,总结了两种方法在日常应用过程中的影响因素,提出容易产生的问题,并针对这些问题提出了合理的解决方案。

  • 1 色差:

答: 色差是指颜色件与标准颜色之间在色相、明度、彩度之间存在的差异。这个定义是基于CIELAB色差理论的,CIELAB色差公式为:△L= L样品- L*标准(明度差异)△a= a样品- a*标准(红/绿差异)△b= b样品- b*标准(黄/蓝差异)一些时候除了△L、△a、△b之外,还使用△E作为色差的控制手段

 

  • 2 色差的测量和评定方法:

答: 色差的测量和评定方法主要可以分为两类:目视评定和色差仪测量。

2.1 目视评定目视评定就是在合适的光源条件下,将需要比对的颜色件放在靠近的位置上,直接观察二者颜色是否一致,进而得到色差情况的判断。

2.2 色差仪测量色差仪就是测量色差的仪器,也可以按照使用原理称为多角度分光光度仪。色差仪测量是指使用色差仪对车身、外饰颜色件或色板进行测量,并将获得数据与颜色基准数值进行比对。

  • 3 目视色差评定在颜色匹配中的应用:

答: 在汽车生产制造过程中,目视评定应用最为广泛。因为目视色差最能反映消费者的实际使用状态,因此对于色板之间、色板与车身之间、尤其是车身与外饰颜色件之间的色差判定,最终都必须经过目视评定。

3.1 目视评定的光源光源状态对目视结果有较大的影响,不同的光强下颜色件之间的色差将会被放大或缩小,因此,选择合适的光源进行色差的目视评定是非常必要的。

3.1.1 标准光源灯箱标准光源灯箱是为目视评定提供标准光源的设备。以某标准光源灯箱为例,该灯箱为目视评定提供如下五种有严格标准的光源:(1)日光D65、(2)白炽灯光A、(3)百货公司灯光CWF和TL84、(4)紫外光UV。在汽车色差检测领域,日光是最贴近消费者实际使用需求的光源,因此在标准光源灯箱能够提供的几种标准光源中,日光D65(色温6500K的光源)也是最常用的。同样,在色差仪测量中,D6510也是最经常使用的光源模式。

3.1.2 轿车生产线终检区的灯光布置轿车在出厂之前需要进行全面的检查,外观检查是其中一个重要的部分。为此,轿车生产线的末端会设置一个区域专门用来目视评定车身和外饰颜色件之间有无较大色差。这个区域的灯光也有相应的要求:(1)光源要采用三基色光源;(2)采用无频闪的电子镇流器,谐波含量必须满足国标要求;(3)灯具的设计要求有效地抑制眩光;(4)反光板需采用反射率高的镜面铝板。

3.1.3 自然光自然光是最符合汽车实际使用状态的色差评定条件,因此无论车身与外饰颜色件,还是色板之间,很多目视评定都选择在自然光下进行。国标规定,自然光下的目视评定最好是北半球多云的北空昼光(从日出3h后到日落3h前,避开太阳光直射的北窗看的天空光)或南半球多云的南空昼光,并且应没有彩色物体的反射光,如红砖墙或绿树的反射光,放置试板的地方,照明应均匀,照度不小于2000lx。应避免在直接阳光照射下观察。这一规定中,避免阳光直射是一个基本原则,但实际的目视评定情况并非如此,很多目视评定需要在阳光充足的时间地点进行。这是由目视评定的定义范围决定的:(1)狭义的目视评定仅仅比较色差,而不强烈的自然光更有利于分辨颜色的差别;(2)随着消费者对车身外观的要求越来越高,各种金属粉、珠光粉在油漆涂层中的使用越来越多,广义的目视评定中,还有对金属粉、珠光粉的闪烁效果、排列方式等内容的比较,这些内容需要借助较强的自然光才能有效的进行对比。

3.1 目视评定结果的影响因素3.1.1 观察者的影响观察者的视力、着装、观察色板时的状态、在颜色领域的工作经验等因素,对目视结果有着显著的影响。(1)观察者的衣着观察者应穿着不鲜艳的衣物。一般漆膜都具有很好的反光性能,鲜艳的衣物会映射在漆膜上,对漆膜原本的颜色形成干扰。(2)观察者的视觉印象当观察者接触强光或者处于色彩艳丽的环境里一段时间后,再进入合适的光源环境进行目视,色差的分辨能力会有影响,之前接触过的颜色在明暗、色相上的特征会在头脑中留下印象。这种情况下,需要观察者远望色彩柔和的方向一段时间后,再进行目视评定。(3)观察者的经验一些在颜色领域工作几十年的专家,在分辨颜色的能力上远远强于普通人。他们可以在目视对比中轻易的指出比对的颜色件之间L、a、b的方向偏离(例如指出A色板75°的L值比B色板偏正)。这些偏离都可以在色差仪器上得到验证。

3.2.1 色板摆放位置的影响由于市场需求,金属粉和珠光粉大量的应用在油漆涂层中,使得大部分颜色的油漆涂层在不同角度显示不同的色相状态。因此,检测者做目视评定时,要求调整比对对象,使自己接收到的反射光线角度一致。这就要求:(1)色板与比对的点所在平面要平行。如果需要比对的点所处的位置并不是平面,那么色板应该调整到与该点相切的平面位置;(2)色板与比对平面的高度要一致。根据经验,将两块色板部分重叠放置,两块色板有时会有明暗差异。这是因为观察者的眼睛接收两块色板的反射光角度有微小的差异。如果为了目视评定有必要重叠,则可以采用多交替上下位置的方式进行目视,消除这种差异。

  • 4 色差仪测量及其影响因素:

答: 4.1 色差仪的应用在汽车生产制造过程中,色差仪被广泛的应用于控制色差。车身、外饰颜色件在完成颜色涂装之后,都要使用色差仪对色差进行检测。而标准色板更是经过严格的色差数据控制筛选出来的。对车身进行色差仪测量,一般选择车身上的若干个点分别进行测量,以了解车身各部分的状态。应尽量选择平面进行色差仪测量,避免漏光,以保证测量的准确性。

4.2 色差仪的测量原理将色差仪的测量孔严密贴合在被测物的表面上,色差仪光源由45°照射被测物表面,各方向的感应器接收反射光并将接收到的反射光数据化。这里定义被接收到的反射光与镜面反射光之间的夹角为测量角度,如图3所示,某型号色差仪可获得15°、25°、45°、75°、110°五角度的L、a、b或L、c、h等数据,其中最常用的是25°、45°、75°三角度的L、a、b数据。

4.3 色差仪测量结果的影响因素4.3.1 色差仪使用手法的影响不同测量者在使用色差仪测量的时候,可能得出不同的数据。我们选择了三位测量者,使用同一台色差仪测试同一块色板的同一位置,通过细致分析,三位测量者的操作都没有错误。4.3.2 色差仪校准的影响色差仪的校准分为白板和黑板两个部分。针对校准过程中,不同色差仪配置的白板和黑板能否混用,是否影响色差仪测量的数值,我们做了一组实验:使用两台色差仪及其配置的两套白板、黑板,采用不同组合的校准方式,对某颜色的色板进行色差测量,得出结果如下:由此我们得出如下结论:(1)色差仪和白板是一一对应的。如白板丢失或损坏,则需要将色差仪返厂进行色差仪与新白板的匹配校准处理。(2)色差仪所配的黑板是通用的。黑板如果丢失或损坏,可以共用其它同型号色差仪的黑板。

 

实验项目

结论

(A)同一台色差仪,不同白板,同一黑板

各角度各项值都有偏差,某颜色的L值偏差0.3以上

(B)同一台色差仪,同一白板,不同黑板

各角度各项值都没有明显偏差

(C)不同色差仪,同一白板,同一黑板

各角度各项值都有偏差,某颜色的L值偏差0.3以上

通过分析数据,我们发现不同测量者之间产生差别较大的数据集中在L值上,我们猜测这和按压色差仪的力度有关:(1)测量者按压过轻,在测量时可能会发生漏光等现场,造成测量结果不准确;(2)测量者按压过重,可能造成色板的变形,导致其它光强的变化。因此保持稳定和适中的按压力度,是使用色差仪测量的一个关键点。

 

实验项目

结论

测量者A

测量者A对某颜色的色板的某一点进行5次色差仪测量取平均值,以测量者A的结果为标准进行比对

测量者B

对同一块色板的同位置进行5次色差仪测量取平均值,测量者B得到的结果中,25°L值小于测量者A的结果达到0.7,偏差非常明显

测量者C

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