У цій невеликій статті ми хотіли б продемонструвати, як впливає оптична геометрія колориметричних приладів на результати вимірювання координат кольору.

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

Розглядаючи параметри кольору предметів ми маємо справу не з кольором, а з забарвленням. Колір – це властивості випромінювання. Вимірюючи колір ми не враховуємо просторовий розподіл випромінювання. Забарвлення це властивість предметів, що визначається через відбите випромінювання, тобто через колір. Залежно від фактури поверхні та напрямків світла, у різних напрямках відбивається випромінювання різної потужності, у випадку, наприклад, традиційних пігментів та різного спектрального складу. Тобто кожен предмет має безліч різних забарвлень, залежно від того, під якими кутами спостерігається поверхня предмета. У звичайних випадках ці варіації забарвлень досить близькі між собою, тому вважається, що такі предмети мають однакове забарвлення. Внаслідок того, що забарвлення пов’язане з індикацією розсіювання відбитого світла, результат вимірювання координат кольору поверхні залежить від оптичної геометрії використовуваного приладу.

Використаємо наочний приклад. Для демонстрації ми використовуємо два прилади з найбільш поширеними стандартними оптичними геометріями вимірювання, а саме прилад зі сферичною геометрією виміру d/8 (спектрофотометр YS3020 від 3nh) та прилад із спрямованою (або лінійною) геометрією виміру 45/0, кільцевою (спектрофотометр YS456 ).

Для позначення геометрії вимірювання перше число відноситься до кута освітлення, а друге – до кута спостереження (реєстрації відбитого світла). Це означає, що у разі 45°/0° світло падає під кутом 45° до поверхні вимірюваного зразка, а світлоприймач отримує відбите світло під кутом 0° перпендикулярно поверхні об’єкта (рис. 1).

Спрямована геометрія вимірювання – це коли зразок опромінюється під кутом 45 градусів, зазвичай за допомогою кільцевого джерела світла (тобто з усіх боків під кутом 45 градусів). Відбите світло вимірюється за нормаллю. Спрямована геометрія є чутливою до фактури поверхні зразків.

У сферичних інструментах об’єкт опромінюється з усіх напрямків, а датчик отримує відбите світло під кутом 8° від поверхні виміряного об’єкта (рис. 2). Ця побудова оптичної системи отримала назву «сфери», оскільки в інструменті використовується фізична порожня сфера з білою відбиваючою внутрішньою поверхнею (зазвичай покритою сульфатом барію), яка розсіює світло у всіх напрямках.

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

У нас є еталон кольору, що є зразком пластику з різним тисненням у різних місцях. Сподіваємось, що на фото це помітно.

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

У цьому випадку це стандарт RAL. Відомо, що за своїм складом (рецептурою пластику) цей зразок однорідний у всіх точках. Ми приймемо за стандарт гладку область (область № 1 на картинці) зразка, а як зразок порівняння візьмемо поверхню областей №2 та №3, з різними ступенями шорсткості. Проведемо вимірювання за допомогою двох спектрофотометрів – один з лінійною, а другий зі сферичною геометрією, після чого порівняємо величини відмінності кольору.

Спочатку використовуємо прилад із сферичною геометрією вимірювання. Для сферичного приладу ми будемо використовувати режим з урахуванням дзеркальної складової, тобто все світло, що відбивається поверхнею незалежно від кутів відбиття, зчитується спектрофотометром.

Вимірюємо область №1 як стандарт, а далі відповідно до нього області №2 та №3. Помітно, що відмінність кольору (dE) між тисненою і гладкою поверхнею становить лише 0,08 для області №2 (середня шорсткість) і 0,07 для області №3 (сильна шорсткість). Тобто відмінності кольору практично немає – геометрія приладу нівелює ці відмінності у фактурі поверхонь.

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

Тепер виконаємо ті самі вимірювання за допомогою приладу зі спрямованою геометрією. Вимірюємо область №1 як зразок, а далі відповідно до неї області №2 та №3. Отримана різниця кольору (dE) між тисненою і гладкою поверхнею становить вже 3,07 для області №2 (середня шорсткість) і 5,89 для області №3 (сильна шорсткість). Тобто, спостерігаємо, що ця геометрія вимірювання чутлива до фактури поверхні.

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

ПОРІВНЯННЯ СФЕРИЧНОЇ ТА СПРЯМОВАНОЇ (ЛІНІЙНОЇ) ГЕОМЕТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ КОЛОРИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

Саме тому, якщо пріоритетним завданням є контроль зовнішнього вигляду виробу, то вважають за краще використовувати геометрію 45/0, тому що якщо ви потрапляєте у допустимі межі на приладі з такою геометрією, то, швидше за все, ви будете в допустимих межах і за кольором і за фактурою поверхні. З іншого боку, якщо головним завданням є розрахунок рецептури кольору, наприклад того ж пластика, то чутливість до фактури поверхні заважатиме здійснити точний розрахунок.

Звідси і практичні рекомендації щодо вибору приладів: якщо стоїть завдання контролю кольору – то слід обирати прилад із спрямованою геометрією, а якщо головним завданням є розрахунок рецептури – краще обрати прилад зі сферичною геометрією.

Якщо поверхня зразків завжди однорідна та гладка – для розрахунку рецептур можна використовувати як геометрію 45/0, так і сферичну d/8. Наприклад, у поліграфічній промисловості до розрахунку рецептур друкованих фарб практично скрізь використовується спрямована геометрія.

Але, звичайно, кожен випадок унікальний і це лише загальні рекомендації, а не жорсткі правила. Тому, якщо Вам потрібна допомога у виборі приладу для контролю кольору – Ви можете звернутися до нас за детальною консультацією і ми обов’язково постараємось допомогти Вам.

З питань придбання спектрофотометрів та лабораторного обладнання звертайтеся до офіційного представника 3nh, LamyRheology, Neurtek, TQC Sheen, X-Rite, ATP-Engineering etc. в Україні – компанії Текса!