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在线式分光测色仪发展现状

[导读]深圳市三恩时-本文介绍了颜色测量原理,归纳了在线式颜色测量的特点、要求及技术难点,阐述了在线式颜色测量技术发展历程。详细介绍了当前几种国外典型的在线式分光测色仪的主要技术指标、应用范围、系统结构等,指出了每一种仪器的特点和优势。

1引言

当前工业产品的颜色指标要求越来越高,颜色差异会直接影响质量等级,与着色有关的行业,如纺织印染、造纸、染料、颜料制造、涂料、塑料着色加工以及油墨印刷等,产品颜色的正确与否是一个至关重要的质量指标。产品颜色与标准试样颜色的偏差超标,将会造成次品或废品,给企业带来严重的经济损失[1.2

使用颜色测量仪器来代替人眼分辨颜色可以有效地提高产品质量,而且为计算机配色提供了前提条件。分光测色仪是颜色测量中最基本的仪器,主要利用分光原理现出物体的光潜分布经过计算求出物体色的三刺激值及其它色度参数。与光电积分式测色仪相比,其测量精度高,可方便获得表征颜色的各种参数,如今已经成为颜色测量行业应用最为广泛的仪器凹,通常分光测色仪分为台式和便携式两种4。台式分光测色仪精度高、体积大,常用于实验室中便携式分光测色仪体积小、,便于携带,使用范围更加广泛。这两种分光测色仪皆为接触式潴量仪器,使用时被测物与仪器接触后才可进行测量。

国内印染企业大多使用离线测色法[5,将生产线上的产品取下后用台式或便携式分光测色仪测量。而在生产线上,则由经验丰

富的检验人员目视测色,难以解决在大批量生产过程中,因

细微的颜色渐变导致废品问题。传统的离线式颜色涎量通常都滞后于生产,无法及时获得生产线上产品的颜色信息,发现产品颜色出现情差时,很多或大批不合格的产品已经被生产出来,造成巨大浪费。

在线式颜色测量是指将颜色测量仪器安装在生产线上,对产品的颜色进行测量。在测量过程中,产品不用离开生产线,更不用停止生产;可极大地节约时间和人力成本。在线式测量中,产品随生产线连续运动,必须使用非接触式测量。因此以上两种分光测色仪都不适用于在线式颜色测量。


2颜色测量原理

颜色测量仪器从原理上可分为光电积分式测色仪和分光测色仪旦。光电积分式测色仪直接测量物体颜色的三刺激值,精度较低,可以获得的颜色参数有限。分光测色仪利用分光原理刻出物体的光潜分布,经过计算求出物体色的三刺激值及其它色度参数。这种刻色方法的实质是用比较法测量不透明物体的光谱反射率因数R()或透明物体的光谱透射比 (),R()定义为在指定的方向上和限定的立体o范围内,物体的反射光谱辐通量o;(A)与在相同条件下完全漫反射体的光谱辐通量o (A)之比,即:

完全漫反射体是对各种波长辐射反射比均为1的理想漫反射体,它无损失地反射入射辐射,并且在各个方向上有相同的亮度。绝大多数的待测物体不是完全的漫反射体,因而测星条件会对于光谱反射率因数测量的精确度和实测结果产生影响,为了提高测量精度和统一测量方法,国际照明委员会(CIE)于1971年正式推荐了4种测量反射色的标准照明观察条件,分别为Od,d/0、45/0、0/45,测量结果必须说明所采用的测量条件。T(A)定义为物体的透射光谱辐通量9r(A) d与入射光谱辐通量o(1) dA之比,即:

3在线式颜色测量的特点和要求

在线式测量可以实时监测生产线上产品的质量情况,及时获得产品颜色信息,不仅有利于减少生产浪费,而且可有效提高生产效率。与对静止物体的离线式颜色测量相比,在线式颜色测量有以下特点РP!被测物体是生产线上的产品,始终不停地运动,速度从每分钟几十米到上百米不等在线测量面临着更严重的环境干扰等问题,如温度高、湿度大、灰尘多,被测样品抖动斯烈、环境光影响等。针对以上特点,在线式分光测色仪需满足以下要求[7,8,9]。

(1)由于被测物体的连续运动,仪器和被测物必须设计成非接触测量方式。

(2)非接触测量,环境光必然会对测量结果造成影响,为了准确测量,必须消除环境光的影响。

(3)在一次测量的时间内,被测物体的测量区域相对于位置固定的仪器有一定的位移,为了使样品的运动趋于"静止”,要求一次测量的时间尽可能短。

(4)生产线的水平运动难免会导致被测物的上下抖动,而抖动会直接影响进入仪器的光谱辐通量,引起测量误差,所以要采取距离补偿措施。

(5)生产线上环境复杂,温度高、湿度大,甚至车间内有大量的酸碱气体、灰尘、强电干扰等,仪器必须具备抗环境干扰能力,便于保养,还应在使用过程中经常对仪器进行定标。

(6)生产过程是连续的,对产品颜色也需要连续测量,及时给出反馈信息,始终把握产品质量。

非接铂知量方式和被刻物体的连续运动是在线式分光测色仪与传统分光测色仪的主要差别,而环境光、物体运动和正常的抖动不会影响测量结果的精确性将是在线式分光测色仪的技术难点。

一个完善的颜色测星系统不仅要求测星结果准确,而且更重要的是根据测量结果,对染料控制等进行实时调节,使之符合生产要求。将在线式分光测色仪与控制系统相连,形成闭环控制系统,当颜色数署不符合要求时,仪器可向控制系统发出警告,甚至直接停止生产与控制系统相连的另一个好处是,可以远程监控颜色数据。生产管理人员或质量管理人员可以在办公室监视产品的颜色情况,也可以通过控制系统直接下达相关的命令。



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