三恩驰颜色检测仪器的现状和发展趋势

三恩驰颜色检测仪器的现状和发展趋势一、背景紧随现代化的发展，颜色成为评价许多行业产品质量的重要指标，颜色的精确度量和不同颜色之间的识别在生产中的作用越来越重要。当前，颜色测量在日用化工、塑料、冶金、建材、交通、汽车、医药、食品、军事、家电、纺织印染、涂料、喷漆、纤维、造纸、印刷等行业都有不同程度的应用。颜色问题愈发受到工业制造者的重视，其测量仪器也日受青睐。最传统的颜色测量方法是目视法，但由于测量者生理和心理方面的差异和观察环境的不同等各种因素的影响，测量精度比较低，已不能适应自动化和现代化工业生产的要求。近代颜色科学的发展逐渐建立了色度学这一新兴学科。色度学理论给出的颜色测量原理和方法可以定量的描述一种颜色以及评价两种原色之间的差异。根据色度学的原理，颜色测量仪器主要为分光光度测量仪器和光电积分式测量仪器。颜色测量仪器实现了产品颜色的质量监控、测量的自动化，是对产品颜色进行客观评价的主要手段。颜色的测量，在实际生产中最主要的应用是检测标准色样和待测色样之间的色差。企业需要检测两者之间的色差来控制产品生产，一旦色差超出设定的标准，就会影响产品的质量。使用色差仪可快速测量样品与试样的色差，给出准确的量化数据，快速、方便、降低人眼观测的不确定性。二、颜色测量的主要方法目前颜色检测主要有三种方法：目视法，分光光度法，光电积分法。1、目视法目视法是一种最传统的颜色测量方法。具体做法是由标准色度观察者在标准光源（如天友利系列标准光源）的照明下对产品进行目测鉴别，并与CIE（国际照明委员会）标准色度图比较，得出颜色参数。人的眼睛虽有优异的视觉功能，但是不能准确识别细微的颜色差异，常出现色彩判断失误。此外，目视方法带有一定的主观色彩，测量结果会受到色适应、人眼光谱响应差异等因素的影响。由于这种测量的结果精度低，因此这种测量方法已较少使用。2、分光光度法分光光度法通过测量光源的光谱功率分布或物体反射光的光谱功率，根据光谱数据通过计算的方法得到物体在各种标准光源和照明体下的三刺激值，进而计算出各种颜色参数。它通过探测样品的光谱成分确定其颜色参数，所以精度非常高。分光光度法可以精确的测量颜色，但是系统构成复杂，成本高。适用于要求较高的测色与配色场合。3、光电积分法光电积分法是通过探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线，或某一特定的光谱响应曲线，来对被测量的光谱功率进行积分测量。即模拟人眼的三刺激值特性，用光电积分效应，直接测得颜色的三刺激值。仪器的测量观察条件采用2°还是10°标准色度观察，CIE标准照明体采用D65还是其它的光源，均只能在仪器制造时就单一地固定下来后，才能去模拟该测量观察条件下的三刺激值。光电积分式仪器不能精确测量出色源的三刺激值和色品坐标，但能准确测出两个色源之间的差别，因而又被称为色差计。这类仪器测量速度快，也具有适当的测量精度。虽然光电积分式色度计的准确度不是太高，但它的客观性和低廉的价格，仍然使它在许多要求不高的场合，如快速质检、在线检测有广泛的应用。三、国内外颜色测量仪器的发展和现状国外的颜色检测研究比较早，20世纪初就开始了这方面的研究。最先发展的是分光光度式测量仪器，后来在20世界40年代初开发了光电积分测量仪器，并于50年代开始制造和销售。国外色差计从上世纪60年代开始批量生产，而我国对颜色的研究起步比较晚，从上世纪80年代初才开始研制此类仪器。目前国际上有许多研究单位和生产厂商正在从事自动测色与配色系统的研制，如瑞士的公司，美国的公司等，德国的等以及其它国家的光学公司均研制实用的测量与配色系统。分光光度法可分为光谱扫描法和光电摄谱法两种。国外早期的分光测色仪大多采用光谱扫描法，体积庞大，测量速度慢。20世纪70年代出现采用闪光光源和阵列二极管探测的分光光度计，大大缩短了测量时间。80年代末瑞士公司采用闪光氙灯作为光源，测色一次时间少于0.3秒。随着计算机的发展，20世纪80年代初微型计算机很快用于颜色测量仪器，通过不同的接口，辅助分光光度计完成控制测量和数据采样，并能根据使用要求计算出色度参数。光电摄谱分光测色仪于20世纪80年代后期和90年代初在国际上得到很大发展，分光测色仪在这一时期向便携式、小型化方向发展。光电摄谱法测量时间极短，信噪比较高，对光源稳定性要求低，特别适用于瞬态和大数据量的光谱测量。采用光电摄谱法的分光测色仪，其特点是测色过程自动化，并能够利用电脑扩展测量仪器的功能，以满足不同用户的需求。目前国内外普遍研究和采用带有微处理器，并兼有检测和信息处理功能的集成电路系统，广泛应用于多种测量的比较和运算。国内在仪器测色配色的理论和系统的研究领域中处于相对落后的状态，至今许多生产单位的颜色质量和配方预测过程主要依靠配色人员的经验和目视判断，即采用原始的尝试和辨差法，严重的制约我国颜色工业的发展。目前国内仪器市场的颜色测量仪器，大部分是外国的进口仪器，如美国公司的分光光度计、日本的色差计等。进口的测色仪器工艺相对成熟，测量精确度高，但是进口仪器人机交互界面不符合国人操作习惯，价格昂贵，交货周期长，售后服务滞后，并不能完全适应国内很多企业具体生产的要求。随着中国科技实力的大幅提升，国产测色仪替代进口仪器是未来的发展趋势。目前国内对颜色测量仪器的研究也取得了长足的进步，同时也取得了不错的成绩，比如国内专注于颜色检测设备研发、生产、销售的三恩驰公司。三恩驰（3nh）推出的NH系列色差仪的重复测量精度可以达到0.06ΔE*，在光电积分法测色仪领域处于领先地位；NH系列色差仪的系统稳定性在业内也都是首屈一指的，并且操作简单、人机交互非常符合国人的操作习惯。四、颜色测量仪器发展趋势颜色测量仪器的发展趋势有以下几个方面。1、智能化随着微电子技术的迅猛发展，颜色测量仪器使用计算速度快、功能更完备、集成度更高的微处理器和传感器，颜色测量仪也就变得更智能化、人性化。2、准确高速使用计算速度快、功能完备、集成度更高的微处理器和传感器，使得颜色测量仪嵌入更高级的算法成为可能，并且，由于制作工艺的发展，将能使用更高精度的光源和传感器，颜色测量仪也将变得越来越准确、高速。3、多种色空间的转换更高速的微处理器允许颜色测量仪进行更多的运算，因此，在颜色测量仪中能够实现CIERGB、CIEXYZ、CIELAB、CIELCH、hunterLAB的互相转换，为用户提供了更多的测试参数选择，其中CIEXYZ及CIELAB颜色空间分别如图1和图2所示。图1CIEXYZ颜色空间图2CIELAB颜色空间4、PC电脑扩展测色仪的功能提供与PC电脑连接的串口，可将色差仪与电脑的数据通信传输，通过PC电脑的测色仪软件实现测色仪功能的扩展。5、测量稳定随着半导体技术、镀膜工艺技术及高效算法的发展，测色仪的测量数据将越来越稳定，从而获得很好的重复性。6、便携性传统的一些颜色测量仪大都是台式的仪器，体积大，携带和使用不便。未来的颜色测量仪向小体积、低价格、便携式、高可靠性方向发展。