• 咨询热线:400-888-5135

光泽对不同几何结构色差仪的测色有什么影响?

时间:2023-03-31 点击:481次

在使用色差仪测量颜色时,观察和测量的结果取决于材料反射光和和接收光的大小和比例。反射光对颜色测量有“冲淡”的影响,降低颜色饱和度。当进入传感器观察角度的光中接收光比例越大时,被测样品的颜色被“冲淡”的程度就越大,从测量结果上看,色饱和度就越小。在实际的测色仪器设计中,以di:8°、de:8°、45:0(0:45)条件最为常见,下面对三种几何条件详细介绍。

高光泽材料

d:8几何条件包含反射光测量结构(di:8°)的光泽影响:

di:8°测量结构如下图所示。在这种测量条件下,光源发出的光首先入射到积分球内壁上,通过积分球对样品进行漫射照明,观察角度接近垂直于材料表面方向。在通常的仪器设计中通常选择8"作为观察角度。这样做的原因是,观察口径通常设置了透镜等光学器件,会反射一部分入射光线。镜面反射光在8。和0。位置的光强是非常接近的,不会对测量结果产生太大的影响。在di:8°结构中,进入观察角度的光强,包括一部分在材料表面发生的镜面反射光。当被测材料是高光泽镜面时,测量孔径相对表面法线对称方向的积分球壁发出的光线经过被测物体表面的镜面反射之后,镜面反射光会进入测量孔径。下图比较了在di:8°几何条件下测量高光泽表面和粗糙表面的情况。这两种表面假设其材料本身颜色相同,只是表面光泽有区别。入射至物体表面的光线来自积分球球壁,从各个方向入射。由于反射光总量没有变化,两种情况下传感器测量得到的结果没有区别。

di:8°几何条件下测量高光泽表面和粗糙表面


d:8°几何条件去除反射光测量结构(de:8°)的光泽影响:

de:8°结构如下图所示。这种结构在 di:8°上进行了更改,在积分球球壁上和观察孔径对称的方向开孔,放置光泽陷阱。在de:8°结构中,光阱放置在

8°位置。当光线入射至光阱位置时,被光阱吸收。下图为de:8°结构在测量高光泽表面时的具体情况。由于光阱的作用,镜面反射光不能进入传感器。在这种情况下,进入观察孔径的只是涂层反射光。下图为在粗糙表面测量的情况,这种情况下进入观察孔径的光线包括了表面漫反射光和涂料,层反射光。所以,de:8°结构在测量本身颜色相同,只是表面光泽有区别的高光泽表面和粗糙表面时,测量结果会产生差别。由于在测量粗糙表面时,混入了材料表面反射光,所以测量结果颜色饱和度降低,“冲淡”了所测得的材料颜色,使人感觉颜色不那么鲜艳。

de:8°几何条件的提出是为了在 d:8 测量中更好与人眼评价结果保持一致,但是并不是在所有测量中都能达到这个目的。另外,不同仪器设计中由于光阱尺寸和位置的偏差,也会导致测量相同样品测量结果的差别。

de:8°几何条件下测量高光泽表面和粗糙表面

0:45 和 45:0 测量结构的光泽影响:

0:45测量结构中,光源以垂直方向对被测材料表面进行照明,以和表面法线成45°方向进行探测。45:0测量结构中光源以表面法线成45。方向对被测材料表面进行照明,以和表面垂直方向进行探测。下图所示为45:0几何结构对高光泽表面和粗糙表面进行测量的示意图。45:0几何结构在测量高光泽材料表面时,几乎去除了所有的表面反射光,进入传感器的光线只是涂料层反射光;在测量粗糙表面时,进入传感器的光线包括一部分涂料层反射光,但是通常表面漫反射光所占的比例小于de:8°几何条件。

45:0几何结构对高光泽表面和粗糙表面进行测量

人眼在观察样品表面颜色时,习惯于避开光源的镜面反射光,从其它角度进行观察。0:45和45:0几何结构更符合这种观测条件,所以可以得到和目视检测更加一致的判别结果。但是,在大多数颜色检测应用中都不建议选择0:45和45:0几何条件。最主要的原因是因为这种条件下的受材料表面的纹理影响特别大,同样材料的物体表面如果表面纹理不同,用这种几何条件的检测结果相差非常大。在实际的对微小色差检测的应用中,纹理、材质、甚至材料表面指印、灰尘等任何对材料表面光泽有影响的因素,都会成为0:45和45:0几何结构色差数据的主要影响因素。去除这些因素所需要的客观条件非常苛刻,不利于颜色检测的实际应用。

另外,在实际的生产过程检测中,色差的检测于光泽的检测通常是分开的,色差检测的目的通常是检测材料成分,染料配比等能直接决定材料本身反射光谱的工序;而光泽检测的目的通常是用来控制材料表面加工工艺的。0:45和45:0几何条件容易将光泽的区别体现在颜色数据上,混淆了颜色和光泽产生的原因。以上因素限制了0:45和45:0几何条件的应用范围。有一些特殊的应用,例如高光泽样品的品质监控中需要与目视进行比对时,也应用了0:45和45:0 几何条件。


综上所述,di:8°结构用积分球收集了所有反射光线,因为表面反射光的总量是不变的,光泽只改变了表面反射光的空间分布。所以在这种测量结构下,同种材料不同光泽的样品,测量结果相同。de:8"通常使用光阱去除了进入传感器的镜面反射光,在这种测量结构下测量结果会受到一定的样品表面光泽的影响。

45:0测量结构仪器几乎排除了所有的镜面反射光,但是测量结果受到表面漫反射光的影响,尤其是在测量低光泽物体表面时,这种影响会非常显著。下表列出了不同几何结构的颜色测量仪器进入探测器的反射光比例。

不同几何结构的颜色测量仪器进入探测器的反射光比例

对于一组表面光泽不同的同种颜色的黑色样品,表面光泽由低制高排列。对其采用 di:8°、de:8°和 0:45 几何条件的测色仪器进行测试其 Y 值。Y 值的分布如下图所示。di:8°条件下,不同光泽度的同色样品测量结果变化不大。de:8°条件下的测量结果呈现线性降低,但是在 0:45 条件下,测量结果呈现非线性变化。在对这一组样品进行目视检测时,人眼对表面颜色的感觉和在0:45几何条件下的测量结果比较相似。

Y-值的分布图

值得注意的是,虽然各个不同的仪器生产厂商生产的颜色测量仪器可能都标称选择同一个测量几何条件。但是,即使在同一个测量几何条件下,由于仪器的设计中光阱位置,大小不同,对样品的测试结果也会有很大差异。比如,de:8结构的仪器对高光泽样品进行测量时,不同厂家的仪器有显著的区别。

QQ咨询

在线咨询真诚为您提供专业解答服务

咨询热线

400-888-5135
7*24小时服务热线

返回顶部