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国内外电脑测色仪的发展现状

发布于:2014/10/15 13:37:17

关键词:测色仪
简  介:在日常纺织品色牢度的评定中,电脑测色仪测定样品的变色、贴衬的沾色、耐日晒色牢度的变色程度以及判定深、浅色等已经越来越普及。随着对颜色精确评定的要求越来越高,对电脑测色仪也提出了更高的要求。

        随着电子技术的发展,根据CIE(国际照明委员会)色空间的原理,电脑测色仪越来越广泛地应用于化工、纺织服装、食品、塑料、涂料、油漆油墨等行业的测色领域。它通过测得三刺激色X、Y、Z,而计算出原样与被测样的色差ΔE以及ΔL*、Δa*、Δb*值等数据。本文概要地论述国内外电脑测色仪的发展现状,介绍不同型号测色仪的优缺点,并对今后的发展趋势进行了展望。

1    颜色测量原理

        颜色的量化表示方式是色空间,竖直方向表示亮度变化,绕轴旋转表示色调变化,从轴向外辐射表示饱和度变化。

        L*表示亮度(明度),数值为0~100;a*表示红绿方向,正偏红,负偏绿;b*表示黄蓝方向,正偏黄,负偏蓝。一旦色调、亮度、饱和度这3个属性确定下来,某个颜色也就确定下来。

        比较得到原样与被测试样之间的相差值(ΔL*、Δa*、Δb*),根据色差公式ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2,计算两者颜色之间的色差值ΔE。

2    国外电脑测色仪的发展现状

        近十年,国外电脑测色仪厂商通过兼并重组,形成了以美国德塔公司(Datacolor)、美国爱色丽(X-Rite)、日本柯尼卡美能达(KonicaMinolta)、美国亨特立(Hunterlab)和美国锡莱-亚太拉斯(SDLAtlas)几家大公司垄断的局面。

2.1    美国德塔公司(Datacolor)

        公司成立于1970年,主要产品有Datacolor650、Datacolor600、Datacolor400、Datacolor110、DatacolorCheckⅡ等。其中,Datacolor650和Datacolor600在高端客户的市场占有率超过50%,Datacolor650的光学原理和仪器精度与Datacolor600非常相似,但增加了透射测量功能。Datacolor400主要应用于油漆和涂料领域,可自动变焦。DatacolorCheckⅡ是便携式手提分光测色仪,与参考级Datacolor600台式机共享相同高精度SP2000光谱分析器,具有很高的精确度和台间一致性。

2.1.1    Datacolor600分光测色仪

        Datacolor600是德塔公司应用最广泛的产品,其精度高,允差低,处理荧光物质有独到之处。采用带有脉冲氙灯、D65滤镜的照明光源,双光束测量,拥有自主知识产权的SP2000光谱分析器、双256二极管数组与高分辨率全息光栅。波长范围为360~700nm,有5种反射率测量孔径板:大孔径(LAV)、中孔径(MAV)、微小孔径(USAV)、小孔径(SAV)和超微小孔径(XU-SAV)。自动UV控制能测量一系列荧光标准样以自动校正紫外(UV)含量。

        测试时,将样品置于漫射(diffuse)/0°(积分球)仪器上,照明光源会间接照射在漫射积分球透射孔处的样品上,并在与样品垂直的0°~10°间观测,这种方式可收集到试样的全部反射光。仪器备有一个镜面反射吸收装置———光泽吸收阱,可将镜面反射削减至最小。

        DatacolorCheckⅡ手提分光测色仪为移动式,可应用于多种环境和场合,与台式分光测色仪相比,更加方便快捷。其测量原理与Datacolor600分光测色仪相同,也是积分球式、双光束测量,采用脉冲氙灯光源,但在测色精度上比Datacolor600分光测色仪略差。

        采用掌上电脑(PDA)作为用户界面,测试数据全部显示在屏幕上,触摸式操作,简单实用。在传统的SCI/SCE(自动光泽包含/不包含)测量模式基础上,新增加“光泽度”测量模式。对于光泽不同的两个色样,可以给出光泽补偿后的色差,从而反映“两个颜色真正的视觉差异”。

2.2    美国爱色丽公司(X-Rite)

        公司成立于1958年,2007年与GretagMacbeth合并,2008年收购PantoneInc.,是目前世界上能够提供全行业完整色彩检测仪器的公司。其主要产品有Colori5台式分光光度仪、Colori7台式分光光度仪、ColorEye7000A等。Colori5测量精确,容量大,可评估任何样品尺寸、形状、纹理和不透明度。Colori7是在Colori5基础上开发的新一代基准仪器,可以对任何不透明度级别的塑料、涂层和液体样品进行精确分析。

        Colori7是爱色丽公司最新的产品之一,采用三光束散射技术,能同时测量SCI(包括镜面反射)和SCE(排除镜面反射)。自动UV(紫外光)控件可快速方便地进行自动UVD65校准和调整,并同时进行包含/排除UV的测量。4个测量孔径可精确测量光学增亮或含荧光的样品,可进行反射和全透射以及直接透射测量。

        Colori7通过水平或垂直摆放可以测量不同大小、不同形状、不同透明状态的各种样品,增加测量灵活性远程读取按钮,允许用户直接在Colori7仪器上触发测量并将数据识别为标准或试样测量。与爱色丽软件结合使用时,被测样品区域的图像可被保留存档。

2.3    日本柯尼卡美能达公司(KonicaMinolta)

        公司主要产品有台式分光测色计CM-3700A、CM-3600A、CM-5,便携式分光测色计CM-700d、CM-2600d、CM-2300d、CM-2500c等。CM-3700A是以ISO、DIN、JIS为标准的d/8光学系统(扩散照明8°受光),具备多种测量功能。CM-5采用开口向上的设计,外观紧凑,有宽大的显示屏,可简便、迅速地进行操作。CM-700d手持式设计便于探头更好地进行测量定位,配备的无线蓝牙通讯功能可更快地将数据传输到个人电脑或者便携式打印机。

        CM-3700A是柯尼卡美能达旗舰级产品,即使在低反射率/透射率的情况下也能保持高精度和极佳的重复性。柯尼卡美能达CM-3700A各方面的设计均以实现最高性能的精度色彩控制为目标。大型积分球、孔罩及整个光学系统的制造均精益求精,仪器误差居于业界领先地位,甚至超过了CIE、ISO、ASTM、DIN、JIS等国际标准的要求。CM-3700A可选择SCI(含镜面反射光)和SCE(排除镜面反射光)的测量方式,SCI可将样品表面对测量数据的影响减至最小,SCE则与专业的视觉评估更为接近。

2.4    美国亨特立公司(HunterLab)

        公司于1952年创立,Hunter先生是Lab颜色空间的缔造者,其色空间理论在全球范围内被广泛使用。

        HunterLab测色仪(色差仪)的典型产品有最高端UltraScanPRO、高性价比ColorQuestXE、经济型ColorFlexEZ、手提式MiniScanEZ等在线式、台式及手提式分光测色仪(色差仪)。高端的UltraScanPRO波长范围从紫外至近红外区域(350~1050nm),有三反射率的测量领域、5nm的光学分辨率和报告间隔。ColorQuestXE是一款高性价比的分光测色仪,主要用于测量不透明、半透明和透明固体及液体等样品的色差、透过率、反射率、不透光度、明度等指数。ColorFlexEZ新款经济型台式测色仪,配有独立彩色液晶显示屏,不外接电脑也可单独使用,USB接口更方便数据传输。

        LabScanXE分光测色仪是HunterLab公司最成熟的产品。同样颜色的物品,其表面特征如光泽或纹路不同,则人眼看上去的颜色不同。LabScanXE测得的结果与人眼看的结果一致。

        LabScanXE0°/45°的环形几何结构采用15点光纤环形,同时在15个点上接受反射光并取平均值,这样就能快速、简便地得到测试结果。其中还自动考虑了由样品结构、整理条件及粗糙度等变量所产生的影响。

        LSXE的颜色测量结果是模拟人眼观察,但精度却要比人眼高出数倍。LSXE比d/8°分光仪更能有效反映因样品表面纹路与颜色的互动效果,LSXE在判断样品色值允差临界时能有效地排除因样品表面纹路引起的人眼与测色器的误差。LSXE广泛应用于塑料、涂料、纺织、医药、食品等行业,帮助企业控制产品色差,提高产品竞争力。LSXE可测量样品的色差及L*、a*、b*值,反射色度、亮度、各种色值、K/S值、同色导谱、遮盖率、白度WI、黄度YI等。

2.5    美国锡莱-亚太拉斯公司(SDL Atlas)

        美国锡莱-亚太拉斯公司生产的创新非接触式数字成像系统,包括软硬件全套的彩色图像处理装置。硬件包括一个特定的数码相机、专用灯箱及经校准的高清晰度的CRT监视器。它可以在特定的光照环境下,准确捕获并测量2D与3D图像的颜色与外观,适于测试所有纺织材料,如地毯、印花织物、亚麻织物及丝绒。

        DigiEye测定的色牢度评级与人工评级相比,具有更高的重现性及可靠性。一直以来,人们总是利用分光光度计来测量颜色。然而,分光光度计不能测量微小或不规则区域,如弯曲或质地粗糙的织物。它们不能分辨织物的外观差别,如起毛织物(天鹅绒)与平织棉布(斜纹织物)的差别。DigiEye可以非接触式测量具有不同外形特征的所有织物。它甚至可以测量只有一个像素的多色及花纹试样。这是传统的分光光度计所无法达到的。

3    国内电脑测色仪的发展现状

        国内电脑测色仪的品牌不多,而且集中度低,没有形成规模效应,不同型号的仪器之间,常因具体结构不同,存在着差异问题,从而造成测量数据结果不同,因此测定基础数据和测定标试样必须使用同一台仪器。

        上海申方源仪器有限公司生产的HP-200型便携式色彩色差仪,可有3种光源切换,观察视角为CIE规定的10°,通过白板校正和黑腔校正,可满足同色异谱数据的分析。但该仪器台间偏差大,后处理分析的软件功能不齐全,达不到大型实验室和企业的要求。

        深圳市三恩驰科技有限公司(3nh)生产的NH300便携式电脑色差仪,属于国内精度和稳定性都很高的一款产品,ΔE的波动为0.03~0.06,具有独创的光照定位功能,PC端软件拥有知识产权,可进行色差分析、色差累积分析、色度指标、色样库管理等。

4    展望

        在日常纺织品色牢度的评定中,电脑测色仪测定样品的变色、贴衬的沾色、耐日晒色牢度的变色程度以及判定深、浅色等已经越来越普及。随着对颜色精确评定的要求越来越高,对电脑测色仪也提出了更高的要求。一方面追求设备的便携性和易操作性,另一方面要在重现性和精度方面有更大的改进,特别是如何实现对颜色的定量评价,还需要进行大量相关研究。