Biosens Praktyczne informacje o pomiarze barwy
Kolor produktu jest istotną cechą dla konsumenta. Po wyglądzie produktu ocenia się jego jakość. Dotyczy to prawie wszystkich branż, od przemysłu spożywczego po budowlany, decyzje zakupowe podejmowane są na podstawie koloru.
Kolor produktu może być uznany za akceptowalny lub niezadowalający, może być oceniony bardziej szczegółowo jako zbyt jasny, zbyt czerwony lub zbyt niebieski. Ocena taka może być dokonywana wizualnie lub instrumentalnie na podstawie postrzeganej różnicy pomiędzy wzorcem produktu a próbką.
Tolerancje to granice, w zakresie których barwa produktu jest odpowiednia. Każdy produkt mieszczący się poza granicami tolerancji jest nieodpowiedni. Posiadanie dobrych tolerancji dla każdego produktu pozwala na łatwe i szybkie ocenianie jego jakości. Tolerancje wyznaczone instrumentalnie mogą być wyrażone w dowolnej skali barwnej. W celu wyznaczenia tolerancji konieczne jest posiadanie produktu o idealnej barwie oraz grupy produktów, których barwa została zaakceptowana lub odrzucona.
Istnieją dwa poziomy wizualnych różnic kolorystycznych, które służą do ustalania tolerancji kolorów:
- Minimalna odczuwalna różnica, która definiuje ledwie zauważalną różnicę pomiędzy wzorcem a próbką.
- Maksymalna dopuszczalna różnica, która jest największą akceptowalną różnicą między standardem a próbką.
Producenci zazwyczaj bardziej interesują się maksymalną akceptowalną różnicą i na jej podstawie wyznaczane są tolerancje kolorystyczne dla produktu. Każda różnica większa niż dopuszczalna tolerancja powoduje odrzucenie próbki. Dla ustalenia tolerancji koloru produktu niezbędne może być uzgodnienie między sprzedającym a kupującym kryterium akceptowalności i specyfikacji zakupu. W pozostałej części artykułu opisaliśmy krok po kroku proces wyznaczania tolerancji kolorystycznej.
Krok I. Wybór standardu
Pierwszym krokiem w wyznaczaniu tolerancji jest wybór standardu, który reprezentuje idealny kolor dla danego produktu. Teoretycznie, podczas procesu produkcji taki produkt powinien być wytwarzany przez większość czasu.
Tolerancje powinny być ustalane osobno dla każdego koloru produktu, więc potrzebny jest standard produktu dla każdego koloru. Normalne są różne tolerancje dla różnych kolorów. Typowe też jest, że tolerancje muszą być węższe dla produktów ciemnych i o małej chromatyczności.
W relacjach klient/dostawca, wzorzec reprezentujący docelowy kolor może być dostarczony przez projektanta lub klienta. Jest on następnie dopasowywany do procesu produkcyjnego dostawcy i wysyłany klientowi do zatwierdzenia.
Z drugiej strony, gdy ocena koloru wynika z wewnętrznych obaw związanych z jakością, najbardziej efektywne jest użycie standardu reprezentującego średnią procesu. Można to osiągnąć, wybierając fizyczną próbkę ze środka populacji lub uśredniając wyniki pomiarów grupy próbek w celu ustalenia średniej liczbowej. Poniżej przedstawiono przykład wyznaczania średniej kolorymetrycznej. Wszystkie spektrofotometry do pomiaru barwy firmy HunterLab uśredniają próbki automatycznie.
| Używanie wartości średniej dla ustalenia standardu | |||
| Próbka | L* | a* | b* |
| 1 | 20.22 | 0.64 | -11.22 |
| 2 | 20.70 | 0.66 | -11.02 |
| 3 | 20.73 | 0.61 | -10.99 |
| 4 | 20.38 | 0.60 | -10.82 |
| 5 | 20.75 | 0.49 | -10.62 |
| 6 | 20.37 | 0.50 | -10.43 |
| 7 | 19.99 | 0.54 | -11.20 |
| 8 | 20.15 | 0.52 | -10.81 |
| 9 | 20.29 | 0.59 | -10.55 |
| 10 | 20.48 | 0.57 | -11.22 |
| 11 | 20.50 | 0.64 | -10.72 |
| 12 | 19.87 | 0.70 | -11.02 |
| 13 | 20.81 | 0.59 | -11.22 |
| 14 | 20.31 | 0.53 | -11.18 |
| 15 | 20.56 | 0.61 | -10.57 |
| Średnia | 20.41 | 0.59 | -10.91 |
Aby zachować niezmieniony kolor wzorca fizycznego, należy przechowywać go w bezpiecznych warunkach. Temperatura, światło, kurz oraz inne czynniki starzenia mogą zmienić jego kolor. Można stworzyć system tworzenia i przechowywania duplikatów standardów. Zmiany barwy wzorca używanego do pracy, mogą być porównywane z przechowywanym, teoretycznie pierwotnym duplikatem. Jeśli do pomiaru barwy używany jest spektrofotometr, bieżący odczyt wzorca można porównać do wcześniej przypisanych wartości. Według rekomendacji zawartej w metodzie SAE J1545, jeśli standard roboczy odchylił się o więcej niż 0,2 jednostek różnicy koloru w dL * da * db * lub dL * dC * dH * lub 0,1 krotność zakresu tolerancji, należy starannie ocenić standard i ewentualnie zastąpić go duplikatem. Poniższy arkusz zawiera przykładową ocenę tego standardu.
| Weryfikacja wzorca fizycznego | |||||
| Skala kolorów | Tolerancje | Kryteria
spełnia/nie spełnia |
Przypisane wartości | Obecne wartości | Różnice
(Delta) |
| L* | +/-0.50 | 0.20 | 24.81 | 24.87 | 0.06 spełnia |
| a* | +/0.40 | 0.20 | -5.16 | -5.18 | -0.02 spełnia |
| b* | +/0.30 | 0.20 | -4.61 | -4.43 | 0.18 spełnia |
| Ten standard nie musi być wymieniony. | |||||
Krok II. Wizualna ocena spełnia/ nie spełnia
Po ustanowieniu wzorca produktu można dokonać oceny wizualnej, spełnia/ nie spełnia pozostałych próbek. Wyniki powinny być raportowane w sposób podobny do przedstawionego poniżej, łącznie z kompletnymi informacjami na temat szczególnych warunków, w jakich próbki zostały poddane badaniu.
| Ocena wizualna spełnia/ nie spełnia | |
| Data: 4/12/17 | Operator: KSS |
| Aparat: Komora oświetleniowa | Lampa: Daylight |
| Produkt: PF11280-408 | Standard: 11280 |
| ID Próbki | Ocena spełnia/ nie spełnia |
| 11287 | spełnia |
| 11295 | spełnia |
| 11211 | spełnia |
| 11213 | spełnia |
| 11213 | spełnia |
| 11220 | spełnia |
| 11241 | spełnia |
| 11242 | spełnia |
| 11264 | spełnia |
| 11266 | nie spełnia |
| 11272 | nie spełnia |
| 11395 | nie spełnia |
| 11411 | spełnia |
| 11415 | nie spełnia |
Próbki mogą różnić się od koloru docelowego pod względem jasności, zazielenienia/zaczerwienienia oraz zażółcenia/niebieskości, dlatego przydatne może być używanie wzorców fizycznych, które różnią się barwą w zakresie tych trzech osi. Poniżej przedstawiono przykład tego typu układu tolerancji.
Wizualne odchylenia od wzorca w zakresie jasny/ciemny, czerwony/zielony, niebieski/żółty.
Aby być przydatną, ocena wizualna musi być powtarzalna i możliwie odtwarzalna. Parametry wymienione poniżej muszą być starannie kontrolowane. Podobne parametry są wymienione w normie ASTM D1729. Komora oświetleniowa może być użytecznym narzędziem do ustalania standardowego źródła światła (takiego jak żarowe, fluorescencyjne lub światło dzienne), kąta oświetlenia i kąta widzenia.
Warunki, które mają być kontrolowane w celu oceny wizualnej
- Spektralna jakość źródła światła.
- Intensywność źródła światła.
- Wielkość kątowa źródła światła.
- Kąt padania (kąt, z którego światło uderza w przedmiot).
- Kąt widzenia (kąt, w którym obiekt jest oglądany).
- Kolor tła.
Krok III. Wykonanie pomiarów instrumentalnych
Współczesne aparaty do pomiaru koloru (spektrofotometry i kolorymetry) wykorzystują model matematyczny CIE w celu powiązania ludzkiej percepcji koloru z metodą instrumentalną. W tym modelu matematycznym można wyprowadzić skalę kolorymetryczną, na przykład CIE L * a * b * i CIE L * C * h, aby służyła jako przydatne narzędzia do komunikowania i ilościowego oznaczania koloru i wyglądu. Uzyskane liczby opisują naturę i wielkość różnicy w kolorze między wzorcem a próbką w sposób odpowiedni dla ludzkiego obserwatora.
Spektrofotometry do pomiaru barwy nie tylko zapewniają obiektywny, cyfrowy system pomiaru, ale także często rozróżniają lub „widzą” małe różnice barwy lepiej niż przeciętny obserwator ludzki i robią to powtarzalnie. Innymi słowy, instrumenty są dokładniejsze i bardziej powtarzalne niż ludzie. Inną zaletą przyrządu do pomiaru barwy jest zgodność odczytów pomiędzy różnymi instrumentami, która jest lepsza niż zgodność pomiędzy ocenami wizualnymi dokonanymi przez dwóch różnych obserwatorów. Funkcja ta, znana jako odtwarzalność, łatwo zwiększa zdolność do komunikacji między różnymi zakładami produkcyjnymi. Przy porównywaniu wyników dla różnych próbek mierzonych na różnych instrumentach, należy określić i zastosować określone techniki prezentacji próbek oraz ustawienia spektrofotometru. Przestrzeganie określonej metody zmniejszy błąd związany z prezentacją próbki i oprzyrządowaniem. Niektóre z parametrów, które należy zastosować i ujednolicić w opracowywaniu metod testowych, zostały wymienione poniżej.
Kryteria metodologii pomiaru koloru
- Geometria instrumentu: 45 ° / 0 ° lub sferyczna d/8 °.
- Przygotowywanie próbek, z uwzględnieniem nieprzejrzystości, przezroczystości itp
- Prezentacja próbek, w tym rozmiar portu instrumentu, itp.
- Skala kolorów lub różnicy kolorów
- Oświetlenie
- Standardowy obserwator
- Tryb standaryzacji
- Uśrednianie próbek
Porównując pomiary wykonane na różnych instrumentach, uzyskuje się najlepsze wyniki dla różnic barwnych, gdy grupa spektrofotometrów zawiera urządzenia o podobnej geometrii pomiarowej. Na przykład nie byłoby wskazane porównywanie wyników uzyskanych na spektrofotometrze o geometrii 45 ° / 0 ° z wynikami uzyskanymi przy użyciu urządzenia sferycznego d/ 8 °.
Gdy metoda pomiaru instrumentalnego jest ustalona, można przystąpić do odczytu grupy próbek na spektrofotometrze. Aby była najbardziej reprezentatywna, grupa ta powinna być na tyle duża, aby zapewnić pewną statystyczną wiarygodność (tj. dwadzieścia lub więcej próbek) i powinna obejmować próbki, które spełniają, a także próbki, które nie spełniają kryteriów wizualnych. Próbki niedopuszczalne pomagają w znalezieniu granic numerycznych tolerancji. Aby zweryfikować i poprawić wstępne tolerancje dla produktu należy rozwinąć bazę danych, gromadząc i mierząc więcej próbek.
Następnie należy ocenić akceptowalność każdej z próbek (w kategoriach spełnia lub nie spełnia), porównując je z wizualnym wzorcem produktu, jak opisano w kroku II. Poniżej przedstawiono przykładowe zestawienie danych.
| Dane wizualne i instrumentalne | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Numer próbki | ID | Oznaczenie wizualne
spełnia/ nie spełnia |
dL* | da* | db* |
| 1 | 11287 | spełnia | 0.23 | 0.01 | 0.09 |
| 2 | 11295 | spełnia | 0.46 | 0.03 | -0.08 |
| 3 | 11211 | spełnia | -0.15 | 0.12 | 0.05 |
| 4 | 11213 | spełnia | -0.01 | -0.07 | 0.04 |
| 5 | 11216 | spełnia | -0.03 | -0.14 | 0.18 |
| 6 | 11220 | spełnia | 0.12 | 0.09 | 0.15 |
| 7 | 11241 | spełnia | -0.20 | -0.18 | -0.11 |
| 8 | 11242 | spełnia | -0.37 | 0.15 | -0.23 |
| 9 | 11259 | spełnia | -0.49 | -0.19 | 0.02 |
| 10 | 11264 | spełnia | 0.46 | 0.13 | 0.15 |
| 11 | 11266 | nie spełnia | 0.56 | 0.26 | 0.30 |
| 12 | 11272 | nie spełnia | -0.61 | -0.24 | 0.04 |
| 13 | 11395 | nie spełnia | -0.78 | -0.27 | -0.21 |
| 14 | 11411 | nie spełnia | -0.34 | -0.04 | 0.16 |
| 15 | 11415 | nie spełnia | -0.86 | -0.45 | -0.17 |
| 16 | 11111 | nie spełnia | 1.25 | 0.44 | 0.25 |
Pozdrawiamy, biosens.pl