Прибор для определения цвета color. Системы измерения цвета

Как выбрать прибор для измерения цвета.

Доступность программ и оборудования для изготовления цветной печатной продукции привела к тому, что в полиграфию пришло много людей, не имеющих специального образования (в этом издательский бизнес мало отличается от любого другого в постперестроечной России). Один из самых загадочных для них разделов — системы управления цветом, причём сложности возникают и в теории (как всё это работает?), и в практике (как это сделать?). Разберём начальный этап построения системы контроля за цветом — выбор измерительного прибора.

В предыдущем справочнике покупателя близкой тематики () внимание уделялось измерению цвета в печатном цехе. Сейчас сконцентрируемся на приборах, используемых в допечатной подготовке — при калибровке оборудования и построении цветовых профилей.

Что нового

Со времени нашего предыдущего обзора на рынке измерительных устройств произошло несколько событий, которые могут существенно изменить ситуацию. Вначале GretagMacbeth объявила о начале продаж самого доступного прибора для калибровки мониторов — цена Huey не превышает 100 долл. Одновременно выяснилось, что и он, и уже известный Eye-One Display 2 будут поставляться в Россию под торговой маркой Pantone. Причём цена на последний снизилась практически на треть (менее 300 долл., а если выбрать комплект Eye-One Display LT с упрощённой версией ПО, то даже дешевле 200 долл.). Чуть позже появилась ещё более серьёзная новость. Американская X-Rite приобрела все активы Amazys — владельца торговой марки GretagMacbeth. Теперь у X-Rite огромный ассортимент аппаратного и программного обеспечения, по ряду позиций конкурирующего. Во время подготовки номера не было никакой информации о мерах X-Rite по оптимизации продуктового ряда. Скорее всего, официальные сообщения появятся в июле — вскоре после выхода номера. А пока будем рассматривать X-Rite и GretagMacbeth как отдельных производителей, помня, что изменения не за горами.

Измерения на допечатном участке

Самый простой (по принципу действия, а не по конструкции) прибор — монохромный денситометр . Как видно из названия, он измеряет оптическую плотность прозрачных и непрозрачных оригиналов, в качестве которых выступают цветоделённые плёнки или печатные формы. Прибор незаменим для любого владельца ФНА или CTP — с его помощью выполняют линеаризацию устройства.

Практически все денситометры имеют встроенный ЖК-экран, показывающий результаты измерений. Чтобы подключиться к компьютеру, как правило, достаточно купить подходящий кабель.

Недостаток монохромных денситометров очевиден. Измеряемая ими оптическая плотность не представляет для пользователя интереса. А действительно полезный показатель — относительная площадь растра — рассчитывается на основании формул, включающих эмпирические коэффициенты, что чревато ошибками, растущими при измерении малоконтрастных объектов (офсетных форм). Но относительную площадь растра можно измерить непосредственно, если проанализировать его увеличенное изображение, полученное цифровой камерой с хорошей оптикой. Это позволяет определить и другие параметры — линиатуру, угол наклона, форму точки. Идея проста, но коммерческие приборы, действующие по этому принципу, стали доступны относительно недавно. Обзор одного из них — цифрового микроскопа Techkon Spectroplate — см. в , с. 22. Там же описание цифрового микроскопа PlateViewer с ПО от «МакЦентр». В только что вышедшей версии ПО можно измерять линиатуру и растр; анализировать изображение с других цифровых микроскопов и пр.

Измеряем спектры

X-Rite PlateScope

Когда изображение переходит от цветоделённых плёнок и форм на цветные отпечатки (или непосредственно из компьютера на принтер), оператору нужна объективная информация о работе печатной машины, т. е. данные об оптической плотности красителей на оттиске. Для таких измерений требуются цветные денситометры , регистрирующие количество света в определённом участке спектра — в том, где краска пропускает свет . В первых моделях нужный диапазон света «вырезался» с помощью цветных фильтров (стеклянных или желатиновых) с требуемым коэффициентом пропускания, для каждого цвета краски — свой фильтр. Но красители в офсетной печати отличаются от цифровой, а те и другие — от красителей в фотографии. Поэтому спектральные характеристики цветных фильтров должны меняться в зависимости от типа красок на оттиске. На практике все красители объединены в несколько стандартных групп, называемых «Status». Status T используется для измерения полиграфических отпечатков в Северной Америке, Status E отличается параметрами жёлтого канала и используется в Европе. Денситометры со Status A и Status M нужны в фотолабораториях — для измерений, соответственно, позитивных (отпечатки и слайды) и негативных материалов.

Сканирующий Techkon RS800

Использование цветных фильтров для выделения требуемого участка спектра имеет серьёзный недо-статок — конкретный прибор может работать только с изображениями, относящимися к определённому типу. Сейчас выпуск классических цветных денситометров с фильтрами практически прекращён. Вместо них появились спектроденситометры , которые измеряют распределение световой энергии во всём видимом диапазоне, а потом математически рассчитывают количество света на нужном участке. Это не только делает их универсальными приборами, работающими с любыми красками, но и позволяет измерить любой параметр цвета — от колориметрических значений (в системе Lab, LCH, XYZ или любой другой) до спектрального состава цвета. Впрочем, теоретически, — большинство моделей начального уровня не могут этого делать — просто разработчики не включили соответствующие формулы во встроенное ПО.

Спектроденситометры — не единственные приборы, измеряющие спектральное распределение силы света. В ассортименте всех производителей есть и другой тип приборов — спектрофотометры . Провести чёткую границу между ними трудно: измеряют они одно и то же. Основное отличие — обработка результатов. Первые их обрабатывают самостоятельно и отображают на встроенном экране. Передача данных на компьютер — денситометрических, колориметрических или спектральных — вторичная задача, часто реализуемая с помощью дополнительного кабеля и ПО. Спектрофотометры, напротив, не обрабатывают данные; задача — передать их в компьютер, а там ими займётся специализированная программа.

Выбор между спектрофотометром и спектроденситометром непрост. Первый — самый универсальный прибор, позволяющий получить любой параметр цвета, от плотности до спектрального распределения энергии (правда, для этого может потребоваться дополнительное ПО, как KeyWizard для спектрофотометров GretagMacbeth). Но модели начального уровня вполне доступны. Так что наличие прибора и соответствующего ПО может решить вопрос и с контролем печатной машины, и с построением профилей. Но трудно представить печатника, который ходит вокруг машины со спектрофотометром, привязанным кабелем к компьютеру. Лучше не экономить и приобрести своё устройство для каждого участка: спектрофотометр — для допечатного участка, а спектроденситометр — для печатного цеха.

Серийные измерения

Многие приборы выполняют измерения только по одному образцу за раз, а типовая шкала для построения профиля, содержащая до нескольких тысяч образцов света, становится настоящим испытанием. Поэтому способность прибора к серийному измерению — важное основание для выбора.

Самый простой вариант — вручную провести вдоль ряда цветных образцов по специальной линейке, входящей в комплект. Прибор измеряет цвет с большой частотой (несколько десятков раз в секунду), а потом автоматически разделяет строку на отдельные элементы, исходя из изменений цвета. Впервые способ был использован в малоизвестном у нас приборе Color MouseToo! компании ColorSavvy, а по-настоящему популярным стал в EyeOne Pro. Позже X-Rite усовершенствовал его в своём Pulse: на линейке появились деления, позволяющие прибору точнее отслеживать перемещение по строке из цветных образцов, что упростило её разделение на элементы.

Большинство устройств серии X-Rite DTP также считывает по строкам, но сами протягивают лист, а вы только переустанавливаете лист в механизме подачи для сканирования каждой строки.

Более удобно протягивание листа через прибор с полным считыванием тестовой шкалы. GretagMacbeth iCColor справится с листами до 10Ё15 см, X-Rite научил работать новый DTP-70 с листами формата А4, а в июле GretagMacbeth обещает выпустить EyeOne iSis в двух версиях — формата А4 (до 1100 цветовых образцов на листе) и А3 (до 2500).

Почти все производители выпускают специальные столики с манипуляторами, которые перемещают их по тестовой шкале (например, футуристический iO для Eye-One Pro).

Но высокий уровень автоматизации не гарантирует бешеной скорости. Например, при ручном перемещении Eye-One Pro по линейке на измерение тестовой шкалы из тысячи образцов уходит 15-20 минут, а полностью автоматический Spectroscan закончит работу минут через 40-50, зато его владелец свободен для более интеллектуальных задач, чем перемещение приборчика.

Апертура

Очень простой параметр, означающий размер измеряемого участка . Есть приборы с апертурой от одного до нескольких миллиметров. Маленькая апертура полезна, если приходится измерять образец цвета маленькой площади. Проблем с такими измерениями не возникает — типичная апертура 2-3 мм позволяет измерить любую тестовую шкалу. Чаще необходим прибор с большой апертурой (8-10 мм) при измерении отпечатков, выполненных низкочастотным регулярным растром или стохастическим растром с большим размером точки. Простое правило — апертура прибора должна быть не меньше десятикратного размера шага растра или размера точки. Владельцы настольных струйных принтеров при выборе спектрофотометра могут не обращать внимания на этот параметр, а вот для измерения отпечатков широкоформатных принтеров следует подобрать спектрофотометр с большой апертурой. К сожалению, придётся выбирать среди гораздо более дорогих приборов.

Геометрия

Взаимное расположение источника света и блока измерения обозначается двумя числами через дробь: первое — угол падения света (отсчитывается от нормали к поверхности), второе — угол, под которым блок измерения «смотрит» на поверхность. Варианты 0/45 и 45/0 подойдут для подавляющего большинства применений. Но если цвет образца сильно зависит от угла зрения, придётся использовать более дорогие спектрофотометры со сферической геометрией (diffuse/8, или d/8). Свет, прежде чем попасть на датчик, многократно переотражается внутри сферы, покрытой изнутри материалом с высоким коэффициентом. Такие приборы необходимы при измерении отпечатков, сделанных на металлизированных поверхностях или материалах с крупной текстурой. Причину использования приборов с такой геометрией легко понять, если представить измерение на зеркальной поверхности: свет от осветителя будет отражаться симметрично к вертикали, а измерительный датчик окажется в темноте. Промежуточная между 45/0 и сферической геометрия — приборы с кольцевым осветителем для измерения металлических формных пластин. Антон Перехода («Апостроф-Принт») отмечает: «К нам не раз обращались купившие прибор 0/45 и желающие использовать его для измерения офсетных форм. Продавец не сообщил им, что прибор измерит пластину, только если она имеет тёмно-зелёный или тёмно-синий цвет эмульсии, а также светло-серую подложку. При всех других вариантах чудеса гарантированы».

Против ультрафиолета

Компонент многих марок бумаги оптические отбеливатели — вещества, светящиеся под воздействием ультрафиолета. Производители пытаются увеличить белизну бумаги — так получаются материалы, «отражающие» более 100% света. Плата — синеватый цвет бумаги, не очень заметный глазу, но хорошо определяющийся спектрофотометром. Это искажает результат работы программы-профилировщика, следствие — увеличение количества пурпурной краски в отпечатке. Особенно это характерно для офисной бумаги с высокой белизной и некоторых типов недорогих материалов для струйной печати. Но УФ-фильтр предотвращает попадание ультрафиолета на бумагу при измерении. Некоторые приборы поставляются в двух конфигурациях — с фильтром и без него. А GretagMacbeth утверждает, что при использовании профилировщика ProfileMaker эффект отбеливателей будет компенсирован программным способом, и УФ-фильтр не обязателен.

Программное обеспечение

Многие приборы из нашей таблицы работают без подключения к компьютеру, в основном денситометры и цифровые микроскопы. Для выполнения сложных операций, таких как построение цветовых профилей , требуется дополнительное ПО. Впрочем, цветовые профили начального уровня — на основании небольших тестовых шкал — можно создавать и с помощью программ, включённых в комплект поставки некоторых спектрофотометров уровня GretagMacbeth Eye-One Pro и X-Rite Pulse. Степень «начальности и ограниченности» профилей меняется в зависимости от комплектации прибора.

Если нужны широкие возможности, ищите полноценные программы-профилировщики, выбор которых сейчас не так велик. Популярны GretagMacbeth ProfileMaker и Monaco Profiler (принадлежащий X-Rite), каждый поддерживает работу со множеством приборов, в т. ч. конкурирующих. В крайнем случае, можно измерять с помощью программы от производителя прибора и переносить результаты в профилировщик с помощью текстовых файлов — их формат несложен, а обрабатывать удобно в MS Excel.

Заключение

Выбор подходящего измерительного прибора только кажется сложным. Если понять принцип действия устройства, то дело сведется к выбору производителя. А их на российском рынке представлено не так много, и репутация каждого не вызывает сомнений. Поэтому в итоге задача сводится к выбору поставщика.

* Вопреки первому впечатлению, краска не отражает свет, но пропускает в определённом спектральном диапазоне. Свет отражается бумагой после прохождения через красочный слой. Измерительные устройства

Журналов в свободном доступе.

Вид ПО : Определение цвета
Разработчик/Издатель : Vlad Polyanskiy
Версия : 1.0
iPhone + iPad : 33 рубля [Скачать из App Store ]

В жизни так много важных и интересных вещей! Названия цветов – не из их числа. Запоминать отличия какого-нибудь экрю от верблюжего нужно лишь некоторым людям крайне специфических профессий. Всем остальным достаточно иметь под рукой Колориметр . Это приложение для iPhone, которое определяет цвет по фотографии, предоставляя вам максимум информации по каждому оттенку.

Помните, как искали обои определённого цвета? Или предмет одежды под специфический дресскод? А может, вам нужна деталь интерьера, которая точно вписалась бы в цвета мебели или разбавила акценты? Решить все эти и другие мелкие бытовые задачи поможет новое отечественное приложение Колориметр для iPhone.

Каждый десятый мужчина сталкивается с дальтонизмом – невозможностью различать цвета. Почти все остальные плохо различают разновидности красного. И никто из нас не знает по-настоящему, какого цвета обои наклеены на стенах их собственного дома. Список оттенков не заканчивается на типичных цветах карандашей из детства. Стол цвета умбра или обои масти грульо – не скользкий перевод с другого языка, а реальные названия реальных цветов предметов, которые вас окружают.

Колориметр действует просто. Запускаете программу, делаете фото и водите по нему пальцем. Виртуальное увеличительное стекло анализирует цвет в точке касания и выдаёт его культурное название.

Побегав по дому с айфоном и узнав много новых слов, начинаешь осознавать пользу от практического применения приложения. Сымитировать звук можно. Обрисовать на слова форму предметах тоже несложно. А вот объяснить, чем отличается нравящийся вам оттенок серого от того, который представляет себе собеседник, почти невозможно. И вот тут-то и пригодится база цветов Колориметра .

К примеру, вам нужно купить обои определённого цвета. Или ещё хуже: кто-то другой должен купить обои, а вы сидите в предвкушении, что вечером вам домой привезут десяток рулонов совсем не того оттенка, о котором вы мечтали. Сфотографировав предмет и выбрав самый близкий к нему оттенок, вы будете уверены, что ваш партнёр или помощник по ремонту точно знает, что нужно купить.

Иногда даже малейшее отклонение в цвете может стать критичным. Например, при выборе краски. Тут уже недостаточно одного названия или изображения. Нужны стандарты, цифры. Хорошо, что в Колориметре всё это тоже есть. Нажав на название цвета, вы откроете его подробное описание . Здесь указаны параметры оттенка в самых популярных цветовых моделях – RGB (цифровое изображение) и CMYK , для печати.

Если же речь идет не о жидких красках и цветах, а о виртуальных, дизайнеры оценят и два дополнительных параметра – HSB (тон, насыщенность и яркость) и HEX -код цвета для веб-сайтов. Помимо этого, приложение показывает три самых подходящих цвета в известной системе Pantone , зная которые, вам будет гораздо проще вести диалог с производителем или продавцом мебели и декора.

К разработчикам Колориметра есть несколько предложений по дальнейшему развитию. Справочная информация по цветам должна копироваться в буфер обмена или хотя бы выделяться как текст – это поможет быстро обмениваться инфой с людьми через iMessage или электронную почту, а не высылать им толстый скриншот. А в интерфейсе встроенной фотокамеры не помешает переключатель для вспышки, ибо сейчас она срабатывает автоматически, что не всегда хорошо.

Разумеется, каждый производитель должен производить все требуемые измерения с разумной периодичностью, определяемой требованиями потребителя, качеством используемого сырья, опытом и навыками операторов и состоянием оборудования.

В большинстве случаев для небольшой компании наиболее разумно периодически передавать образцы продукции в специализированные сертифицированные испытательные лаборатории, обладающие специальным испытательным оборудованием, выполняющих испытания по стандартизованным методикам и укомплектованных квалифицированным персоналом. Однако существует ряд показателей качества пленок, оценивать которые необходимо непосредственно на стадии производства. Всегда необходим входной контроль качества сырьевых материалов - в простейшем случае это может быть визуальный контроль на соответствие цвету, размерам гранулята, наличию посторонних включений и степени запыленности, проверка наличия в полимерной композиции, например скользящих добавок. Правильно подобрать режимы переработки можно на основании оценки реологических свойств расплава.

В простейшем случае можно использовать стандартный прибор для определения индекса текучести расплава. Измерение показателя текучести расплава позволяет однозначно оценить технологические свойства полимерного сырья (разумеется, только для одного типа полимерной композиции) и заранее выбрать оптимальные режимы его переработки и возможность использования пленки из такого сырья в конкретных применениях.

Для готовых полимерных пленок необходимо оценивать их, внешний вид, для окрашенных или с оговоренным с потребителем уровнем прозрачности и блеском - соответствие эталону по цвету и прозрачности, необходимо измерять ширину пленки, отклонение намотки по торцу рулона, и массу рулонов. Инструмент, обойтись без которого не удастся - измеритель толщины пленки с точностью ±1мкм.

Требования к разнотолщинности пленки определяются ее потребителем. Отличный показатель разнотолщинности пленки ±1мкм. Допустимый показатель разнотолщинности пленки обычно находится в диапазоне от ±2мкм до ±20мкм в зависимости от номинальной толщины пленки и ее конечного применения. Измеритель толщины пленки может быть любого типа - все зависит от Ваших возможностей и необходимой точности контроля толщины изготавливаемой пленки. Очень удобны и обеспечивают высокую точность измерений приборы, основанные на ультразвуковом эффекте и на магнитном эффекте. Однако стоимость таких приборов заставляет призадуматься. Цена на них начинается от 1500 $...

Если Вы не производите сверхтонкие пленки для специальных областей использования, такие приборы Вам не нужны.Для измерения толщины обычных полиэтиленовых пленок в диапазоне толщин от 5 до 500 мкм вполне можно воспользоваться толщиномерами индикаторного типа. Важно только обеспечить наличие идеально ровной поверхности измерительной площадки для размещения образца пленки, лучше использовать плоские инденторы с площадью поперечного сечения около 0,5 см 2 .Индикатор может быть любого типа - как электронный (наиболее предпочтительный), так и часового типа (например, отечественный индикатор многооборотный МИГ-1) Разумеется, любой индикатор должен обеспечивать точность измерения ±1мкм.

Практически всегда потребителя будут интересовать прочностные показатели пленки - разрывная прочность и относительное удлинение. Если эти показатели устраивают потребителя как не менее чем некая оговоренная величина - в таком случае вполне можно обойтись значениями из спецификации на полимер и результатами контрольных испытаний в специализированной лаборатории, выполняемыми с разумной периодичностью. Для специальных поставок могут потребоваться измерения прочностных показателей для каждой партии пленки.

Опытный оператор, «набивший» руку вполне может приблизительно определить и разрывную прочность и относительное удлинение, растягивая аккуратно вырезанные полоски пленки.

Если Вы занимаетесь производством термоусадочной пленки, то в этом случае Вам придется подобрать некоторое оборудование и разработать методику определения усадки пленочных образцов. В простейшем случае достаточно приобрести термошкаф с точностью поддержания температуры ± 2 о С

Если Вашего потребителя интересуют условия сварки пленки и прочность сварного шва, проблема легко решается, если на Вашем производстве есть своя собственная хотя бы простейшая установка для сварки пленки, в противном случае придется ее окупать или воспользоваться услугами специализированных лабораторий.

Если Вы производите пленки с увеличенными скользящими свойствами или стрейч пленки с повышенной липкостью, Вам понадобится замерять коэффициент трения изготавливаемых пленок.

Одно из важных для потребителя свойств стрейч пленки (да и для большинства других упаковочных пленок) - устойчивость к проколу. Довольно успешно оценивать этот показатель можно, если изготовить собственными силами устройство для закрепления образца пленки и подобрав специальный пробойник.

Прозрачность пленки лучше сравнивать с эталонированными образцами (не забывайте почаще заменять эталоны - поверхность пленки неизбежно царапается и кроме того, со временем в пленке происходят структурные изменения). Эталонированные образцы пленок понадобятся и в случае, если вы изготавливаете окрашенную пленку. Если Вы изготавливаете пленку, предназначенную для нанесения печати или покрытия, необходимо оценивать уровень коронной обработки поверхности пленки. Хорошие и достаточно быстрые результаты обеспечивает применение набора специальных чернил с различным точно определенным заранее поверхностным натяжением. Органолептическую оценку, химический анализ на содержание тех или иных веществ и реакционных групп в полимерной композиции конечно придется выполнять в специализированных лабораториях.

В специализированных лабораториях придется выполнять и анализы пленок по определению газопроницаемости или проницаемости водяных паров. Могут потребоваться анализы по стойкости к ультрафилетовому облучению, воздействию определенных химикатов и наконец оценка сроков эксплуатации пленки в различных климатических условиях.

Одной из важнейших задач современного производства является обеспечение идентичности экземпляров продукции установленным образцам. Человеческий глаз различает несколько миллионов оттенков цвета, и даже незначительное различие цвета может показаться нам неприемлемым. При этом мы способны запомнить лишь несколько десятков цветов и каждый из нас даст свое описание цвета объекта, то есть, мы не сможем передать точную информацию о цвете, руководствуясь только собственными чувствами. Так же, как и при других точных измерениях, нам необходим эталон и измерительный прибор для численного представления свойств объекта (рис. 1).

Рис. 1

При измерении, например, размера, Вы можете использовать эталоны длины различных типов и классов точности. Их физические свойства незначительно изменяются с течением времени, что позволяет сохранить необходимую точность измерений.

Ситуация значительно усложняется при измерении и сравнении цветов продукции. Подавляющее большинство физических объектов изменяет свой цвет с течением времени под влиянием различных факторов окружающей среды (солнечная радиация и искусственное освещение, влажность, воздух), в результате изменения состояния поверхности (появление блеска, шероховатости, царапин, загрязнений), в результате естественного разложения (органические вещества) и даже в результате изменения температуры объекта.

Так же, восприятие цвета невозможно без освещения объекта и в значительной степени зависит от параметров освещения и взаимного расположения наблюдателя, источника света и объекта наблюдения.

При использовании образца продукции в качестве эталона цвета, Вам пришлось бы обеспечить условия хранения для каждого из образцов и производить сравнение цвета в условиях специального освещения. Возможно, Вы могли бы сравнивать цвета по фотографиям или по каталогам, с карточками различных цветов, но фотографии передают не весь спектр видимого света и искажают цвета, а каталог не отражает фактуру поверхности и имеет ограниченный набор оттенков. Таким образом, использование образца продукции или любого физического объекта в качестве эталона цвета становится технически сложной, подчас неразрешимой проблемой, и, в любом случае, не позволяет гарантировать соответствие цвета утвержденным образцам.

Для численной оценки колориметрических (цветовых) параметров, международной комиссией по освещению (CIE), с учетом особенностей человеческого зрения, была разработана система измерения на основе «цветового пространства» – трехмерной системы координат, указывающей значение светлоты, оттенка и насыщенности измеренного цвета. Измерения производятся при стандартизированных условиях, обеспечивающих воспроизводимость результатов. Каждому измеренному цвету соответствует уникальная точка и для передачи точной информации о цвете достаточно указать координаты этой точки в цветовом пространстве.

Измерение и сравнение цветов производится специализированными приборами – спектрофотометрами и колориметрами. Konica Minolta Sensing выпускает широкий спектр стационарных и портативных приборов измерения цвета, как универсальных, так и для решения специфических задач.

Принцип измерения и конструкция современных спектрофотометров и колориметров обеспечивают высокую повторяемость результатов измерений, необходимую для точной оценки и сравнения цветов. Параметры используемых осветителей, наблюдателей, углов измерения и апертур приборов установлены стандартами CIE. В момент измерения цвета объект располагается в фиксированном положении относительно источника освещения (осветителя) и объектива фотоприемника (наблюдателя). Зона измерения задается калиброванным отверстием (апертурой) и закрыта от окружающего света. В результате измерения пользователь получает численное значение параметров измеренного цвета (колориметрическое значение), которое может использоваться в качестве эталона, хранящего данные о цвете эталона продукции или в качестве образца, для сравнения цвета образца с цветом эталона. Аппаратное измерение и сравнение цветов позволяет исключить субъективную оценку соответствия цвета человеком.

В промышленности, торговле и в исследовательской деятельности можно выделить несколько направлений в измерении цвета.

Во первых, это измерение цветоразличия между цветом эталона продукции и цветом каждого последующего образца (партии товара и т.п.). При этом, возможно использование, как собственных эталонов продукции, так и эталонов заказчика или требований стандартов. Например, изготовитель мебельной пленки может проверять соответствие закупаемых красителей и цветоразличие изготавливаемой пленки, как однотонной, так и со сложной фактурой, разноцветным узором, что позволит отгружать заказчикам партии пленки с минимальным цветоразличием от предыдущих поставок. Изготовитель мебельных щитов, используя цифровые колориметрические данные, может заказать пленку с необходимым оттенком, насыщенностью и светлотой, и изготовить продукцию, соответствующую собственному каталогу или образцам заказчика. Изготовитель мебели, в свою очередь, может подбирать мебельные гарнитуры с минимальным цветоразличием составляющих предметов.

Эту последовательность можно перенести на любую другую цепочку предприятий, где продукция одних выступает в качестве сырья для других и звенья, использующие аппаратное измерение и контроль цвета окажутся в наиболее выгодных условиях, так как смогут однозначно установить требования и объективно произвести оценку. Возможно, наибольшую потребность в измерении и сравнении цветов имеет изготовитель конечной продукции, так как он является последим звеном цепи и несет наибольший риск. В любом товаре, имеющем недопустимое цветоразличие в окраске элементов, потребитель сразу заметит несоответствие цветов, что вызовет проблемы с реализацией товара.

Рис. 2

Рис. 3

С данной проблемой столкнулись, в частности, специалисты лаборатории по окраске гидрофильных контактных линз ООО «Доктор Оптик» г. Москва. По условиям производства, заготовки для контактных линз изготавливаются парами со стандартными параметрами или с параметрами заказчика. Пары заготовок окрашиваются в специализированном устройстве, обеспечивающем непрерывное перемешивание красителя, стабильную температуру и время крашения. Несмотря на использование лучших современных технологий, оборудования и красителей, вследствие физических особенностей материала контактных линз, периодически наблюдается заметное различие окраски линз в парах. В результате, в автоматизированный и технологически совершенный процесс, пришлось ввести дополнительную операцию: ручную сортировку и подбор линз в пары с одинаковыми оптическими параметрами и минимальным цветоразличием в паре. Так как восприятие цвета зависит от множества факторов (опыт и возраст сотрудника, условия освещения, цвет окружающей обстановки и фона и т.п.), каждый из специалистов производил сортировку в соответствии с собственным восприятием цвета, что не всегда совпадало с мнением заказчиков. Процесс подбора в пары по цвету был трудоемким малопроизводительным и при этом, не обеспечивал должного качества.

Для решения проблемы было предложено использовать спектрофотометр Konica Minolta CM-5 , являющийся автономным и полнофункциональным стационарным прибором. Спектрофотометр имеет большой встроенный дисплей, отображающий настройки прибора, параметры и результаты измерений. CM-5 производит измерения цвета в отраженном свете (измерение на отражение), а также измерение цвета и прозрачности в проходящем свете (измерение на пропускание). Встроенное программное обеспечение позволяет вести базу данных эталонных цветов и данных образцов, определять цветоразличие образца относительно эталона, устанавливать допустимые отклонения оттенка, насыщенности и светлоты, соответствие или не соответствие образца эталону на основании допусков. Конструкция прибора обеспечивает измерение материалов любого типа, как пластин, пленок, монолитных объектов, гранул, порошков, так и жидкостей, паст и т.п.

Выбор спектрофотометра CM-5 был обусловлен специфическими функциями прибора и возможностью использования разнообразных аксессуаров (рис. 2).

Так как контактные линзы хранятся в специальной жидкости и поверхность извлеченной для измерения линзы увлажнена, для защиты фотометрической сферы прибора от случайного попадания жидкости был выбран режим измерения «измерение с чашкой Петри на отражение». Дополнительный аксессуар чашка Петри, выполнен из оптического кварцевого стекла, влияние дна чашки на результат измерения компенсируется при проведении калибровки белого, благодаря использованию внешней калибровочной пластины. Так как воспроизводимость измерений напрямую зависит от точности позиционирования измеряемого объекта, был разработан специальный держатель контактной линзы. Устройство держателя обеспечивает стабильность установки линзы относительно апертуры прибора и исключает ошибки оператора, что обеспечивает воспроизводимость результатов измерений (рис. 3).

Рис. 4

Рис. 5

Линза прикладывается вогнутой стороной к выпуклой поверхности линзадержателя. Оператор прикасается промокательной бумагой к краю контактной линзы, для удаления капель жидкости и устанавливает держатель в пазы апертурной маски прибора. Поверхность контактной линзы оказывается в непосредственной близости от отверстия апертурной маски и отделена от него стеклом чашки Петри. Измерение производится в цветовом пространстве LСh, где L – значение светлоты, С – значение насыщенности, h – значение оттенка. При измерении учитывается зеркальная составляющая (SCI), для максимального соответствия аппаратного вердикта и визуальной оценки человеком. Оператор измеряет одну линзу из пары в качестве эталона цвета, вторую, в качестве образца (рис. 4). Сразу после измерения, на дисплее отображается результат в виде абсолютных значений L, C, и h, цветоразличие по каждому из параметров ∆L, ∆C, и ∆h, суммарное цветоразличие ∆E и итоговый вердикт, основанный на введенных пользователем допусках цветоразличия. Так как соответствие цветов и пределы допусковдля каждого производства и материала различны, для оценки допусков группой специалистов ООО «Доктор Оптик» были подготовлены пары линз различного цвета, имеющие, при визуальной оценке, одинаковый цвет, малозаметное цветоразличие, заметное, значительное и недопустимое цветоразличие. По результатам измерения этих образцов было установлено, что среди пар линз, отобранных как имеющие приемлемое цветоразличие, суммарное цветоразличие составляет от ∆E=1,8 для розовых линз до ∆E=3.0 для синих, при этом, неприемлемым становится различие насыщенности ∆C более 0,8, а влияние различия светлоты ∆L было менее существенным и не меняло вердикт визуальной оценки при значении менее ∆L=2,5 (рис. 5). Также было установлено, что различие оттенка ∆h в одной окрашиваемой партии крайне незначительно и не превышает ∆h=0,5 при среднем значении ∆h=0,3. Измеренные величины типичны при окрашивании различных материалов, так как незначительное изменение концентрации красителя влияет на насыщенность цвета, но не приводит к существенному изменению оттенка.

Так как в ходе эксперимента было выявлено значительное влияние на визуальный вердикт различия в насыщенности ∆C, незначительное влияние различия светлоты ∆L и незначительное различие оттенка ∆h в одной партии окраски, на основании тестовых измерений была разработана методика расчета значений допуска ∆L, ∆C, ∆h и суммарного цветоразличия ∆E для линз различного цвета, оптической силы и ценовых категорий.

В процессе измерений было установлено, что у линзы, извлеченной из контейнера с жидкостью, вследствие испарения жидкости с поверхности линзы, изменяются физические размеры (уменьшается диаметр, увеличивается толщина), что приводит к значительному увеличению насыщенности окраски и изменению вердикта о соответствии/не соответствии цвета линз в паре. На основании показаний спектрофотометра был построен график временной зависимости изменения насыщенности цвета различных экземпляров и типов линз, который показал незначительное изменение насыщенности, в пределах ∆C=0.2, в течение первой минуты и резкое изменение насыщенности, до ∆C=0.8 (цветоразличие становится неприемлемым), в течение второй минуты. То есть, точность измерений, воспроизводимость результатов и итоговый вердикт, в данном случае, зависят не только от типа измерения, позиционирования линзы, настроек допусков, но и от времени измерения с момента извлечения линзы из жидкости.

Рис. 6

С учетом данных особенностей материала и быстродействия прибора (одно измерение за 3 секунды), была составлена временная карта процесса измерений, регламентирующая последовательность действий оператора и продолжительность каждой операции.

Строгое соблюдение процедуры измерения позволило создать базу данных эталонных цветов, для классификации продукции по цвету, хранения и последующего точного воспроизведения необходимых оттенков и подбора линз в пары (рис. 6).

При ручной сортировке, каждый из специалистов извлекал пару линз из контейнера и визуально оценивал цветоразличие. При недопустимом цветоразличии он поочередно извлекал одну за другой линзы из своей группы контейнеров до тех пор, пока не подбирал пару к одной из первых. Подбор пары перебором всех вариантов производился для каждого экземпляра линзы.

Использование спектрофотометра позволило сократить число сотрудников, участвующих в сортировке и значительно повысить эффек тивность и качество работы.

Оператор CM-5 берет пару окрашенных линз, извлекает одну из них, прикладывает к держателю и помещает на апертуру прибора. Производит измерение колориметрических данных линзы в качестве эталона цвета и возвращает линзу в контейнер. Извлекает вторую линзу из пары, устанавливает и измеряет в качестве образца, сравниваемого с эталоном. На дисплее прибора отображается вердикт о соответствии/не- соответствии образца эталону, на основании введенных допусков для данного типа линз. При положительном вердикте пара поступает в продажу, при отрицательном вердикте данные обеих линз сохраняются в памяти прибора в качестве эталонов. CM-5 имеет функцию автоматического подбора эталона с минимальным цветоразличием. Оператор измеряет линзу, не имеющую пары, и прибор, среди хранящихся в памяти до 1000 данных измерений, выбирает вторую линзу с минимальным цветоразличием. В результате однократного измерения всех линз, часть из них сразу переводит в готовый товар, а оставшиеся создают базу данных для сопоставления параметров. Таким образом, отпадает необходимость многократного извлечения и измерения каждой линзы, что значительно повысило производительность.

Рис. 7

Данные CM-5 могут быть сохранены непосредственно с прибора на USB карту памяти для хранения, распечатки или обработки на компьютере. Данные могут использоваться в табличных редакторах, для углубленного анализа и выявления зависимости изменения цвета контактных от типа и концентрации красителя, продолжительности окраски, интенсивности перемешивания, температуры и продолжительности процесса. Печать результатов измерений для ведения отчетов и документирования может производиться принтером, подключенным непосредственно к спектрофотометру. Благодаря небольшому весу и габаритам, прибор не требует специального места для установки и может использоваться непосредственно на рабочем столе специалиста. Включение и подготовка прибора к работе занимают около минуты. Д ля повышения точности измерений, например, при подготовке эталонных данных для партии продукции, прибор может автоматически произвести серию измерений в одной или нескольких точках объекта и вычислить среднее квадратичное значение. Также, CM-5 может производить оценку параметров запрограммированных пользователем, для учета специфических факторов конкретного производства. Настройки типа и параметров измерений, параметров и вида отчетов могут быть сохранены в виде файлов настроек на USB карту памяти, что обеспечивает быструю перенастройку прибора для каждого типа измерений.

CM-5 производит измерения как на отражения, так и на пропускание, что позволяет измерять рассеяние света и прозрачность заготовок и окрашенных линз. Прибор имеет расширенный диапазон измерения цвета (от 360 нм до 740 нм), что дает возможность измерять пропускание контактными линзами ультрафиолетового излучения (рис. 7). Результат измерения отображается как в виде спектрального графика, упрощающего визуальную оценку, так и в виде численного значения пропускания на выбранной длине волны с шагом 10 нм. Использование спектрофотометра позволило наладить производство и стандартизировать целый ряд параметров контактных линз.

В следующей главе мы рассмотрим цветоподбор на основе сложения спектров красителей, примеры использования спектрофотометров и специализированного программного обеспечения.

Использование фотометрических приборов стало возможным благодаря введению в 1931 г. Международной комиссией по освещению (МКО, или CIE в латинской транскрипции) стандартного колориметрического наблюдателя (три стандартные кривые спектральной чувствительности трех разных «фотоприемников» человеческого глаза), спектров стандартных излучений и стандартного отражающего рассеивателя, заданных в табличном виде. Измерение цвета по системе МКО для неизлучающих объектов сводится к определению трех координат цвета X,Y,Z путем преобразования спектра отражения, пропускания или излучения образца, полученного на фотометрическом приборе со стандартной оптической геометрией измерения для выбранных колориметрических условий по установленным формулам.

Колориметрическими условиями называется совокупность выбранных условий измерения спектральных характеристик образца и расчета координат цвета. К основным условиям относятся: оптическая геометрия прибора; режим измерения (с включением или исключением зеркальной составляющей); стандартное излучение (их много); колориметрический наблюдатель (их два). По координатам цвета X,Y,Z могут быть рассчитаны координаты цвета в других системах, производных от системы МКО, таких как, например, система CIELab.

Фотометрические приборы, применяемые в колориметрии с точки зрения их потребительских свойств можно классифицировать по следующим признакам:

1. По способу получения координат цвета:

• Колориметры – непосредственное измерение координат цвета для ограниченного набора колориметрических условий (источник - колориметрический наблюдатель).
• Компараторы – приборы для сравнения цветовых характеристик образца по отношению к некоторому эталону этого же цвета.
• Различие между колориметром и компаратором цвета, заключается в том, что в первом случае измерение цвета производится относительно единственного образца цвета – стандарта белой поверхности, а во втором случае по отношению к цветному эталону.
• Спектрофотометры – непосредственное измерение спектра и расчет цветовых координат по спектральным данным для всех возможных сочетаний источник - колориметрический наблюдатель.

2. По типу измеряемого излучения, и соответственно, объекта:

• Измеряющие отраженный свет;
• Измеряющие пропущенный свет;
• Измеряющие излученный свет (спектрорадиометры, эмиссионные колориметры);
• Гибридные, измеряющие отражение/пропускание, отражение/излучение.

3. По оптической геометрии измерения:

• С геометрией 45/0 и 0/45;
• С геометрией Д/0 и 0/Д;
• С геометрией 0/0 и другими более редкими.
• Многоугловые (гониоспектрофотометры);
• Спектрорадиометры и эмиссионные колориметры;
• С принимающей полусферой;
• С фокусирующей оптикой.

4. По условиям применения:

• портативные;
• настольные;
• On-Line, устанавливаемые на производственных линиях.

По материалам X-RITE