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不同分光测色仪器精度与稳定性的对比与分析

导读:携式分光测色仪对校准用白板、绿板以及涤纶织物进行测试,采用 CIELAB、CMC以及 CIE2000 三种色差公式对不同仪器测试的精度与稳定性进行计算与分析。实验结果显示:不同测试仪器之间存


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-11-26 15:28【
纺织品颜色测量发展与分类
随着工业化的不断发展,颜色评价已经成为纺 织印染行业、涂料行业、造纸行业等诸多行业评定产品质量的重要指标之一。同时,颜色的精准测量 也是实现计算机精准配色的重要基础。因此,颜色 评价与测量工作极其重要。 目前颜色测量方法主要分为主观评价方法和 客观评价方法两类。1960 年前主要以人眼目视的 主观评价为主。这种方法是一种较为传统、简单的 颜色测量方法,但是易受光源、样品大小、观察者生理以及心理等因素的影响,正逐步被客观评价方法所取代。

客观评价方法是用客观仪器对纺织品颜色的 测量代替人眼主观评价以满足人们对颜色质量控 制的要求,这也是颜色工作者一直追求的目标。物 体、光源以及视觉系统是看到一个物体颜色三个必 要条件。因为对光选择吸收性的差异,使物体显示 不同的颜色。不同颜色的物体,它吸收和反射的 光是不同的,例如,一个物体显示黄色,是因为它吸 收了 400nm ~ 420nm 的蓝紫色光。而光就是一种 电磁波,是可以“捕捉”到的,因此可以用反射光和 入射光的比值(反射率)定义物体的颜色。测色仪 器就是模拟光源以及视觉系统,“捕捉”被测物体 的反射率,从而实现颜色的测量。 客观仪器测量方法主要分为接触式颜色测量 和非接触式颜色测量方法。接触式颜色测量仪器 主要包括 1960 年 ~ 1970 年出现的以光电积分法 为原理和 1970 年后以分光光度法为原理的颜色测 量仪器,而非接触式颜色测量主要是 2003 年后出 现的以数码测色法为原理的颜色测量仪器。接 触式颜色测量仪器与非接触式颜色测量仪器的区 别在于待测样品是否与测试仪器紧密接触。目前, 国内外颜色测量仪器品牌众多,测量精度、算法各 具特点,使得不同仪器测试出的颜色在数字化传递 过程中存在一定问题。 光电积分法的原理是将探测器的光谱匹配成 CIE 标准色度观察者光谱三刺激值曲线,或某一特 定的光谱响应曲线,进而获得光谱功率。该方法 测量速度快且此种测试仪器价格相对便宜,但测试 物体色的三刺激值以及色度坐标的绝对精度相对 弱一些,可用于日常对精度要求不高、大批量样的颜色测量,它的典型应用为色差计。而对于计 算机配色等相关算法的研究就可能出现一定的偏差。

分光光度法定量分析的基础是朗伯—比 尔 (Lam - bert - Beer) 定律,即溶液的吸光度与溶液 的浓度及液层厚度的乘积成正比。它的测色原 理是首先对光源的光谱功率分布和物体的光谱反 射率进行测定,然后计算颜色的三刺激值,最后再 由三刺激值计算出所需的各种颜色参数。此种 仪器的主要由光源、单色器、积分球、光电检测器和 数据处理等几个部分组成。 非接触式测色仪器主要应用于不规则物品的 测色(如艺术品、牙齿等)、纺织品纱线、地毯等 使用传统方法无法进行测量的细小样品的颜色测 量等。该方法以数码拍照的方式在纺织品的颜 色测量时可以综合考虑织物的组织结构、光泽、质 地等多种因素。此方法是对接触式颜色测量方法 的补充,由于该方法原理的限制,无法准确给出被 测物的不同波长下的反射率。

实验样品与条件
不同分光测色仪器的基本性能参数以及稳定 能性在设计、生产时都有具体规定。本实验是在前 期对比分析 Datacolor、Cary5000、X - Rite 分光测色 仪的研究基础上,选用仪器校准用白板、绿板以及 涤纶染色织物作为样品,分别用不同测色仪器测 试,以期找到台式分光测色仪与便携式分光测色仪 的稳定性的差异,具体内容如下:
(1)X - Rite 标准白板、X - Rite 标准绿板;
(2)“汉风色典”色卡中的 20 个不同颜色深度 的中性灰涤纶染色织物,该色卡是由中国纺织中心 邀请从事染整研究工作二十多年的许云鹏先生共 同研发的。
(3)自制红、黄、蓝纯涤纶染色样品。

三种测色仪器参数对比
X - RiteCi64UV 便携式分光测色仪和彩谱 CS - 650B 便携式分光测色仪都属于手持分光测色 仪,体积小易于携带,使用简便,测试样品方便快 捷,且 X - Rite Ci64UV 便携式分光测色仪采用复 色光照明系统,可直接测试带荧光的样品。这三种 仪器具体基本参数对比见下页。

三种仪器测色稳定性能分析
众所周知,仪器稳定性是指仪器在使用过程中 计量的特性随时间不变化的能力。对与颜色测量 工作,一般会在短时间内测量大量样品,如果测色 仪器稳定性较差,那么会对测量结果造成很大的影 响。为了避免纺织品染色不匀造成的误差,本次实 验以 X - Rite Color i7 分光测色仪校准用的标准白 板和标准绿板为试样,分别计算时间间隔 1min、 5min、10min、15min 和 20min 的 CIELAB、CMC(1:1) 和 CIE2000 色差。

结语
颜色作为纺织品的物理性能之一,它可以提高 纺织品的档次,增加附加价值。测色仪器作为测配 色和颜色质量控制的便捷工具,了解其性能特点有 助于颜色实验研究以及工业生产和产品销售。本 文通过实验、使用不同仪器对不同样品进行测试, 用 Matlab 编程计算分析可以得出如下结论:
(1)这三种不同的测色仪器在相同测试条件 下测量同一样品,它们之间产生的色差值较大,因 此在颜色测量过程中,不同测色仪器测色结果没有 可比性。
(2)同为上海昕瑞公司生产的 X - Rite Color i7 台式分光测色仪与 X - Rite Ci64UV 手持分光测色 仪在测试同一样品时,其产生的色差值虽然是最小 的,但是 CMC 色差值大于 0. 2,是人眼可识别的差 异,因此台式分光测色仪和手持测色仪的颜色测量 结果的差异较大。
(3)同一测色仪器在相同环境下测试同一样 品,不同时间点测色结果不同,其中 X - Rite Color i7 分光光度测色仪不同时间点测试产生的色差值