Urządzenia do pomiaru barwy istnieją od lat 40. ubiegłego wieku, ale od tego czasu przeszły długą drogę.
Kolorymetr Duboscq, skonstruowany przez Jules'a Duboscqa we Francji w 1870 roku, był jednym z pierwszych urządzeń do pomiaru barwy.
Najwcześniejszymi urządzeniami były kolorymetry, które wykorzystywały czerwone, zielone i niebieskie filtry do symulowania trójwymiarowej reakcji ludzkiego oka. W latach 40. były one dość drogie, więc niewiele osób miało do nich dostęp. Jeszcze droższe były spektrofotometry, które mierzyły barwę, próbkując światło w bardzo wąskich odstępach czasu w zakresie widma widzialnego.
Nowoczesna technologia utorowała drogę specjalistycznym urządzeniom dla każdego rodzaju przemysłu, a niższe ceny sprawiają, że urządzenia do pomiaru barwy są dostępne dla każdego, od fotografów hobbystów po producentów samochodów.
Jakie są zatem różnice między kolorymetrią, spektrofotometrią oraz geometrią, które definiują każdą z tych metod?
Kolorymetria a spektrofotometria
Urządzenia do pomiaru barwy to kolorymetry lub spektrofotometry.
Kolorymetr to trzykanałowe urządzenie, które "widzi" kolor dokładnie tak, jak ludzkie oko. W istocie określa on ilościowo trójchromatyczne składowe czerwoną, zieloną i niebieską każdego pomiaru i wykorzystuje te dane do określenia barwy za pomocą metryki L*a*b* lub L*C*h°. Dla niektórych branż są to wystarczające dane. W innych branżach mogą one nie być wystarczające do identyfikacji istotnych błędów w dopasowaniu barw.
Spektrofotometria, czyli odczyt reakcji próbki w zakresie widma widzialnego, jest najlepszym sposobem uzyskania danych do formułowania barw i zapewnienia ich jakości. Działanie spektrofotometru polega na filtrowaniu światła na bardzo wąskie pasma koloru, które przechodzą z powrotem przez układ optyczny urządzenia do odbiornika, gdzie są analizowane.
Kolorymetr 0°/45°
0°/45° Spektrofotometr
Każde pasmo, od 400 do 700 nanometrów, jest analizowane i zapisywane jako krzywa odbicia... czyli "odcisk palca" koloru. Oto krzywa odbicia czerwonej piłki. Wygląda ona na czerwoną, ponieważ odbija głównie czerwone fale światła. Pozostaje tylko niewielki procent światła z niebieskiej i zielonej części widma. W miarę przechodzenia od żółci do prawdziwej czerwieni, krzywa zbliża się do 80%.
Żadne dwie krzywe odbicia nie są dokładnie takie same... chyba że są to dwa odczyty tych samych pigmentów lub barwników.
Geometria urządzeń do pomiaru barwy
Gdyby wszystko było płaskie, matowe i gładkie, wystarczyłby nam podstawowy przyrząd pomiarowy. Istnieje jednak tak wiele powierzchni do pomiaru - nieprzezroczyste, odbijające światło, przezroczyste, zakrzywione, teksturowane i zróżnicowane pod względem materiałów - że jedno urządzenie nie jest w stanie sprostać wszystkim zadaniom.
Urządzenia do pomiaru koloru pod jednym kątem 0°:45°
Najpopularniejszą geometrią stosowaną w kontroli jakości i zapewnieniu jakości produktów w wielu branżach jest geometria 0°/45° (wymawiana jako zero czterdzieści pięć) lub 45°/0°. Lampy są ustawione pod kątem 45° w stosunku do próbki i odbiornika lub odwrotnie - odbiornik jest ustawiony pod kątem 45°, a lampa nad głową. W każdym przypadku mamy do czynienia z kątem prostym, podzielonym przez 45 stopni. To urządzenie najwierniej oddaje sposób, w jaki człowiek postrzega kolory, ponieważ wyklucza z pomiaru połysk.
Instrumenty 0°/45° dobrze sprawdzają się w przypadku większości powierzchni, barwników i pigmentów.
Rodzina urządzeń eXact firmy X-Rite jest idealna do pomiaru próbek druku w celu zapewnienia dokładności i spójności barw.
Sferyczne urządzenia do pomiaru koloru
Inną popularną geometrią jest sfera, znana również jako 8° rozproszenia lub po prostu D8. Jest ona nieco bardziej skomplikowana, ponieważ może uwzględniać połysk jako część pomiaru.
Wewnątrz urządzenia znajduje się lampa, która świeci na dalszą, zakrzywioną ścianę, a nie bezpośrednio na próbkę. Światło jest rozpraszane przez ścianę tysiące razy, oświetlając próbkę z każdego kierunku, z uwzględnieniem wszelkich różnic w fakturze i połysku. Mała klapka może być otwierana i zamykana, aby umożliwić ucieczkę połysku i tekstury.
Spektrofotometr sferyczny taki jak seria Ci64 firmy X-Rite jest idealny do recepturowania farb, pigmentów i barwników, niezależnie od połysku i tekstury.
Urządzenia do pomiaru koloru pod wieloma kątami
Wiele branż, w tym kosmetyczna i motoryzacyjna, jest bardzo zainteresowanych efektami specjalnymi, takimi jak efekty perłowe i metaliczne. Te pigmenty sprawiają, że farba wygląda inaczej pod różnymi kątami. Wszyscy widzieliśmy samochody, które wydają się zmieniać kolory w zależności od miejsca, w którym stoimy, lub kąta nachylenia blachy.
Pierwszymi urządzeniami umożliwiającymi obserwację zmian koloru pod wieloma kątami były spektrofotometry gonio, ale były one bardzo duże i drogie. Obecnie dysponujemy przenośnymi, podręcznymi instrumentami, które mogą mierzyć powierzchnię pod wieloma kątami. Działają one w oparciu o jeden punkt świetlny, zwykle pod kątem 45 stopni, oraz szereg różnych odbiorników, które przechwytują i rejestrują światło rozproszone w różnych kierunkach.
Oprócz przemysłu samochodowego przyrządy te są stosowane w branży kosmetycznej dla produktów takich jak lakiery do paznokci czy kosmetyki kolorowe, oraz w wielu innych branżach, w których wytwarza się materiały o różnych właściwościach optycznych.
Spektrofotometr wielokątowy MA-5 QC firmy X-Rite jest doskonały do pomiarów próbek metalicznych, perłowych i innych efektów specjalnych.
A więc... które urządzenie do pomiaru barwy wybrać?
Nowoczesne urządzenia do pomiaru barwy mają różne kształty i rozmiary i są stosowane w wielu różnych branżach, m.in. spożywczej, medycznej, stomatologicznej, fotograficznej, farb I powłok, tworzyw sztucznych, a nawet farmaceutycznej. Mogą być ręczne lub samoskanujące. Niektóre wykonują tylko jeden pomiar na raz i wyświetlają go na ekranie komputera, inne mają wbudowane komputery. Niektóre z nich są nawet bezdotykowe, co oznacza, że mogą mierzyć części z pewnej odległości podczas ich przemieszczania się w dół linii produkcyjnej.
Mając do wyboru co najmniej sto różnych typów przyrządów, jak wybrać ten, który będzie dla Ciebie najlepszy?
- Zacznij od zastanowienia się nad rodzajem materiałów, które będziesz mierzyć. Czy Twoje próbki są gładkie czy z fakturą? Duże czy małe? Czy są płaskie czy zakrzywione? Czy są wykonane z użyciem specjalnych pigmentów, takich jak mika lub perła?
- W jakim środowisku będą wykonywane pomiary? Czy próbki mogą być przenoszone bez uszkodzeń?
- Czy pomiary które wykonujesz wymagają najwyższej jakości i ścisłej spójności? Czy też możesz pozwolić na nieco mniejszą precyzję, ponieważ prowadzisz samodzielną działalność?
- Czy dane muszą być przechowywane? A może muszą być udostępniane na całym świecie?
- Jakiej szybkości i automatyzacji potrzebujesz?
- Oczywiście, powtarzalność ma kluczowe znaczenie, podobnie jak cena.
Co najważniejsze, aby zdecydować, które urządzenie do pomiaru barwy jest dla Ciebie odpowiednie, musisz wziąć pod uwagę swoją branżę.
Jeśli chodzi o druk i opakowania, zapoznaj się z naszym ostatnim artykułem.
Wybrane rozwiązania z zakresu zarządzania barwą
Dowiedz się więcej o tych wyróżnionych produktach:
VS450
VS450 to wyjątkowy, bezkontaktowy instrument do pomiaru dokładności barwy różnych mokrych i suchych próbek, takich jak kosmetyki, farby, tworzywa sztuczne, proszki i żywność.
Ci64
Ci64, najbardziej precyzyjny ręczny spektrofotometr sferyczny firmy X-Rite, jest dostępny w trzech modelach: z jednoczesnym SPIN/SPEX, korelacją połysku i opcją UV.
