رنگ سنجهاو ابزار کنترل ظاهری

ابزارهای اندازه گیری رنگ عمدتاً برای تعیین ویژگی های رنگ اشیاء و دستگاه های ورودی و خروجی تصویربرداری استفاده می شوند.

درک رنگ نتیجه تعامل بین یک محرک فیزیکی است. گیرنده های چشم انسان که محرک را حس می کنند. و سیستم عصبی و مغز که سیگنال های حس شده توسط چشم را با هم ارتباط برقرار کرده و تفسیر می کنند. کمی سازی رنگ به حوزه رنگ سنجی تعلق دارد. رنگ سنجی اساساً آزمایش های تطبیق رنگ با استفاده از سه نور اولیه است. این منطقه دو هدف اصلی دارد. توسعه روشی برای خلاصه کردن منحنی اسپکتروفتومتری پیچیده (توصیف فتومتریک اساسی محرک نور) به عنوان یک مخلوط سه رنگی از سه نور رنگی اصلی. و فقط با استفاده از مخلوط‌های رنگ اصلی، پیش‌بینی کنید که آیا دو نور یا سطح مختلف از نظر بصری مطابقت دارند یا برای یک بیننده معمولی یک رنگ به نظر می‌رسند. منحنی اسپکتروفتومتری مقدار نسبی نور را به عنوان نسبتی از مقدار استاندارد یا حداکثر در طول طول موج های مرئی توصیف می کند.

چرخ رنگ.            سه رنگ اصلی.

رنگ در مقابل ظاهر

در زمینه رنگ سنجی در درک رنگ و ظاهر تفاوت وجود دارد.

رنگ معمولاً بر حسب مقادیر سه محرک X، Y و Z اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر به‌صورت ریاضی دستکاری می‌شوند تا مقیاس‌های رنگی مختلفی به دست آید که رایج‌ترین آنها Hunter، CIELAB و CMC هستند. مقیاس‌ها از سه عدد استفاده می‌کنند که به صورت حروف L، a، b یا L، C، H نشان داده می‌شوند و از یک مدل سه بعدی با تفاوت ریاضی به عنوان دلتا E استفاده می‌کنند.

ظاهر تجلی ماهیت اشیا و مواد از طریق ویژگی های بصری مانند اندازه، شکل، رنگ، رنگ، بافت، براقی، تیرگی، شفافیت، تیرگی، رنگ، درخشندگی، پوست پرتقال، شفافیت و غیره است. در یکنواختی بصری یک محصول رنگ با رنگ سنج، براقیت با براق‌سنج اندازه‌گیری می‌شود و بافت یک اصطلاح فراگیر است. براقیت معمولاً با ابزاری اندازه گیری می شود که درصد بازتاب را در 60 درجه اندازه گیری می کند، یعنی یک آینه براقیت 100 دارد. هیچ راه کاملی برای گنجاندن این فاکتورها در مشخصات پرداخت یا اندازه گیری قوی برای بافت وجود ندارد.

نمایش تمام سازندگان رنگ سنج و ابزارهای ظاهری

رنگ سنج ها و ابزارهای ظاهری چگونه کار می کنند

رنگ سنج ها و ابزارهای ظاهری از مقیاس های مختلفی برای اندازه گیری رنگ های قابل درک استفاده می کنند.

شش مقیاس برای اندازه گیری رنگ و ظاهر وجود دارد.

فضای XYZ اجازه می دهد تا رنگ ها به صورت مخلوطی از سه مقدار محرک X، Y و Z بیان شوند. اصطلاح tristimulus از این واقعیت ناشی می شود که درک رنگ از شبکیه چشم ناشی می شود که به سه نوع محرک پاسخ می دهد. پس از آزمایش، کمیسیون بین‌المللی روشنایی (CIE) مجموعه فرضی اولیه‌ای به نام XYZ را ایجاد کرد که با نحوه رفتار شبکیه چشم مطابقت دارد. تابع Y قرار است تابع درخشندگی باشد، Z (متناسب با) پاسخ مخروط های کوتاه و X غلظت کم و بیش دلخواه است. به طور کلی، رنگ در این مقیاس به صورت دو بعدی ارائه می شود زیرا Y اغلب نامشخص یا نامربوط است.

نقاط داده نمونه:

مقیاس XYZ می تواند برای اندازه گیری رنگ هر جسمی که رنگ آن قابل اندازه گیری باشد استفاده می شود، اما اغلب از آن استفاده نمی شود.

مختصات رنگی Yxy CIE رنگ را با شناسایی مقدار (Y) و رنگ را همانطور که توسط نمودار رنگی (x, y) مشاهده می شود مشخص می کند. هر یک از دره های tristimulus اطلاعاتی در مورد رنگ و درخشندگی ترکیب می کند و با نمودار رنگی نشان داده می شود. در نمودار، رنگ در تمام نقاط اطراف محیط نمودار نشان داده می شود، کروما با حرکتی از ناحیه سفید مرکزی (خنثی) به سمت محیط نمودار نشان داده می شود، جایی که 100٪ اشباع برابر با رنگ خالص است. این به خوبی با ویژگی های بصری یک رنگ مطابقت ندارد و به زودی با مقیاس های رنگی یکنواخت بر اساس تئوری رنگ های حریف جایگزین شد.

نمودار رنگی

مقیاس رنگی Hunter L, a, b یک فضای رنگی مکعبی سه بعدی است. از نظر بصری یکنواخت تر از مقیاس رنگ XYZ است زیرا تفاوت بین نقاط رسم شده در فضای رنگی با تفاوت بصری بین رنگ های ترسیم شده مطابقت دارد. شکل مکعبی به محور L اجازه می دهد تا از بالا به پایین حرکت کند در حالی که a و b دارای جهت های مثبت و منفی به دنبال محور x و y هستند.

مقادیر دلتا در ارتباط با مقیاس رنگ هانتر وجود دارد که نشان می دهد یک استاندارد و نمونه در هر محور چقدر با یکدیگر تفاوت دارند. مقادیر دلتا معمولاً برای کنترل کیفیت یا تنظیم فرمول استفاده می شود و یک تلرانس تعیین می شود. برای مثال، اگر مقدار Δb خارج از تحمل باشد، آبی/زردی باید تنظیم شود، و اگر مقدار مثبت باشد، نمونه زردتر از استاندارد است. اختلاف رنگ کل، ΔE، یک مقدار واحد است که تفاوت بین L، a، و b نمونه و استاندارد را در نظر می گیرد. دلتا E گمراه کننده است زیرا نشان نمی دهد کدام نمونه خارج از تحمل است. بسیاری از این مشکلات، از جمله اثرات مقیاس روشنایی تاریکی، در ماشین‌های جدید به حساب می‌آیند.

فرمول های مرتبط با مقیاس رنگ هانتر L، a، b عبارتند از:

L= 100√Y/Y n

a = K a [((X/X n )-(Y/Y n ))/ (√Y/Y n ) ]

b = K b [((X/X n )-(Y/Y n ))/(√Y/Y n )]

کجا،

X، Y و Z مقادیر سه محرک CIE هستند

X n , Y n و Z n مقادیر محرک سه گانه برای روشن کننده هستند

Y n 100.00 است

X n و Z n در جدول زیر فهرست شده اند

K a و Kb ضرایب رنگی برای روشن کننده هستند و در جداول زیر فهرست شده اند:

                        ناظر استاندارد CIE 2                              
 

مقیاس رنگ هانتر می تواند برای اندازه گیری هر جسمی که رنگ آن قابل اندازه گیری باشد استفاده می شود.

مقیاس رنگ CIELAB یک مقیاس رنگ تقریبا یکنواخت است که در آن تفاوت بین نقاط رسم شده در فضای رنگی با تفاوت های بصری بین رنگ های ترسیم شده مطابقت دارد. CIELAB به شکل مکعبی مشابه Hunter L، a، b سازماندهی شده است و مقادیر دلتا مرتبطی دارد که نشان می‌دهد آیا پارامترها خارج از تحمل هستند یا خیر. دو مقدار دلتای دیگر مربوط به این مقیاس است. ΔC* تفاوت رنگ بین نمونه و استاندارد است که در یک سیستم مختصات قطبی توضیح داده شده است. ΔH* تفاوت در زاویه رنگ بین نمونه و استاندارد است که در سیستم مختصات قطبی توضیح داده شده است.

مقیاس رنگ CIELAB

فرمول CIELAB شامل چهار مرحله تبدیل است که در صورت بررسی جداگانه بصری است. فرمول های مرتبط با CIELAB عبارتند از:

اگر X/X n ، Y/Y n و Z/Z n همگی بزرگتر از 0.008856 باشند

L* = 116 3 √(Y/Y n ) -16

 a* = 500 √ (X/X n ) - 3 √ (Y/Y n )   

 b* = 200 3 √(Y/Y n ) - 3 √(Z/Z n )

اگر X/X n ، Y/Y n و Z/Z n برابر یا کمتر از 0.008856 باشد ، پس

L* = 903.3 (Y/Y n )

a* = 500 [f (X/X n ) - f (Y/Y n )]

b* = 200 [f (Y/Y n ) - f (Z/Z n )]

کجا،

X، Y و Z مقادیر سه محرک CIE هستند

X n , Y n و Z n مقادیر محرک سه گانه برای روشن کننده هستند

Y n 100.00 است

X n و Y n در جدول بالا فهرست شده اند

ΔE*= √ΔL* 2 +Δa* 2 +Δb* 2

ΔC*= C* نمونه - C*استاندارد

کجا،

ΔC*= √a* 2 + b* 2

ΔH*= √ΔE* 2 + ΔL* 2 + ΔC* 2

این ترازو برای هر جسمی که رنگ آن قابل اندازه گیری باشد قابل استفاده است.

مقیاس رنگ CIELCH یک استاندارد رنگ است که از CIELAB توسعه یافته است. CIE L*, C*, h یک نمایش قطبی از سیستم مختصات مستطیلی CIE L*, a*, b* است. رنگ را به همان روشی توصیف می کند که رنگ به صورت شفاهی بر حسب روشنایی، L*، کروما، C* و رنگ، h ارتباط برقرار می کند. CIELCH از چرخه رنگ برای اندازه گیری رنگ استفاده می کند. L* مختصات سبکی است که بر صفحه نمودار عمود است. C8 مختصات کروما است، فاصله ای از مرکز که میزان اشباع رنگ را توصیف می کند. موقعیت اطراف چرخ زاویه رنگ است که بر حسب درجه بیان می شود، با 0 درجه برای قرمز، 90 درجه برای زرد، 180 درجه برای سبز، و 270 درجه برای آبی. درک این مقیاس به آسانی CIE L, a, b نیست، اما ارتباط آن با سیستم های قبلی بر اساس نمونه های فیزیکی آسان است. هنگام تلاش برای تجسم مسائل مربوط به وسعت دستگاه (قابلیت های رنگ) مفید است.

مقیاس رنگ ΔE*CMC مخفف عبارت Color Measurement Committee of Dyers and Colorist است. این یک اندازه گیری تک عبور / شکست است که یک فضای تحمل سه بعدی را تعریف می کند. dECMC اقتباسی از معادلات LCH است و در صنعت نساجی استفاده می شود. اعتقاد بر این است که تفاوت رنگ محاسبه شده با استفاده از مقیاس CMC با ارزیابی بصری بهتر از تفاوت رنگ محاسبه شده با استفاده از سایر سیستم های ابزاری مرتبط است. معادلات بر اساس فضای بیضی شکل است. استفاده از آن از CIELAB دشوارتر است زیرا نسبت بین سبکی و کروما (l: c) قابل سنجش است. کروما معمولاً کوچکتر از سبکی است زیرا انسان تغییرات کوچکتری را در کروما نسبت به سبکی درک می کند. نسبت l:c معمولی برای کاربردهای بیشتر 2:1 است. این نسبت بر شکل بیضی تأثیر می گذارد.

انتخاب محصول

پایگاه داده Engineering360 SpecSearch به خریداران صنعتی اجازه می دهد تا رنگ سنج ها و ابزارهای ظاهری را بر اساس نوع، معیارهای پیکربندی، مشخصات عملکرد و ویژگی ها انتخاب کنند.

نوع محصول

چهار نوع ماشین اندازه گیری رنگ وجود دارد. هر دستگاه مکانیزم متفاوتی برای اندازه گیری رنگ یک جسم دارد و در یک برنامه خاص بهترین عملکرد را دارد. دستگاه ها در زیر توضیح داده شده است.

رنگ سنج ها رنگ را با استفاده از سه یا چهار فیلتر که با گیرنده های رنگ انسان مطابقت دارند اندازه گیری می کنند. این دستگاه از یک منبع نور برای روشن کردن نمونه مورد اندازه گیری استفاده می کند. نور منعکس شده از جسم سپس از یک فیلتر شیشه ای قرمز، سبز و آبی عبور می کند تا عملکرد ناظر استاندارد را برای یک روشن کننده خاص شبیه سازی کند. رنگ را بر اساس میزان جذب نور هر رنگ و انعکاس آن از جسم تعیین می کند، هر چه نور رنگی بیشتر جذب شود، بازتابش کمتر می شود. رنگ سنج ها می توانند اعداد L، a، b یا L*، a*، b* را نشان دهند اما فقط می توانند در یک منبع نور اندازه گیری کنند.

رنگ سنج ها برای تجزیه و تحلیل کنتراست رنگ و روشنایی صفحه نمایش، سیستم های مدیریت رنگ برای صنعت چاپ، و اندازه گیری خواص نوری سنگ های قیمتی، کاربردهای پزشکی/درماتولوژیکی استفاده می شود.

رنگ سنج

چگالی سنج ها چگالی نوری لایه های جوهر را با استفاده از یک یا چند فیلتر اندازه گیری می کنند. برخی از دستگاه ها از روش انتقال استفاده می کنند که در آن نور از طریق ماده مورد اندازه گیری منتقل می شود و یک سلول فوتوالکتریک نور را هنگام عبور می خواند. چگالی با مشاهده مقدار نور از جسم اندازه گیری می شود. برای اجسام جامد، مقدار نور منعکس شده اندازه گیری می شود. تراکم سنج ها اطلاعات رنگی کاملی را ارائه نمی دهند، اما برای تعیین مشخصات و کنترل رنگ های چاپ شده مفید هستند.

تراکم سنج ها توسط عکاسان و چاپگرها برای بررسی اشباع، کیفیت و استاندارد بودن کار استفاده می شود. آنها همچنین برای اندازه گیری تراکم استخوان استفاده می شوند.

تراکم سنج

دوربین های طیفی اندازه گیری هایی را با اطلاعات کامل طیفی و مکانی ارائه می کنند. برای به دست آوردن تصویر هدف فراطیفی در ده ها یا صدها طول موج به طور همزمان استفاده می شود. تصویربرداری طیفی تکنیکی است که اطلاعاتی را در مورد جسم فراتر از آنچه که یک ناظر می تواند در طیف مرئی ببیند ارائه می دهد. یک پیکربندی ساده شامل یک دوربین سیاه و سفید برای گرفتن نمای مقیاس خاکستری از یک شی، یک دوربین رنگی با سه حسگر تصویر برای ارائه یک تصویر چند طیفی با سه کانال رنگی (قرمز، سبز، آبی) و مکانیزمی برای گرفتن عکس است. تصویر

دوربین طیفی برای تحقیقات علمی، شیوه های پزشکی، تئوری نظامی و تجزیه و تحلیل آثار هنری استفاده می شود.

دوربین طیفی

اسپکتروفتومترها بر اساس اصل نور منعکس شده کار می کنند. اسپکتروفتومترها طول موج های فردی را اندازه گیری می کنند و سپس مقادیر L، a، b یا L*، a*، b* را از این اطلاعات محاسبه می کنند. آنها می توانند در همه روشن کننده های استاندارد اندازه گیری کنند. اجزای اصلی یک اسپکتروفتومتر عبارتند از منبع روشنایی، فیلترهای تداخلی که توسط استپر موتور، آشکارساز یا فتودیود و دستگاه بازخوانی تغذیه می شوند. نور سفید به عنوان منبع روشنایی استفاده می شود زیرا تمام رنگ های طیف مرئی را در خود دارد. شی مورد تجزیه و تحلیل (یا در مورد تراشه های رنگ مطابقت داده می شود) در جلوی منبع قرار می گیرد و با نور سفید غرق می شود. نور از جسم منعکس می شود و دوباره به داخل دستگاه و روی یک چرخ کوچک بازتاب می شود. چرخ یک تحلیلگر رنگ بسیار کارآمد است و از تعدادی فیلتر تداخل تشکیل شده است. هر فیلتر طوری برنامه ریزی شده است که طول موج خاصی از نور را از خود عبور دهد و در ماشین های مدرن فقط رنگ نمونه به فیلترها می رسد در حالی که طول موج های دیگر منعکس می شوند. این باعث افزایش دقت مسابقه می شود. همانطور که موج نور از نمونه عبور می کند به یک دیود عکس می رسد که اطلاعات را به سیگنال الکترونیکی برای ارسال و به کامپیوتر تبدیل می کند. کامپیوتر دقیقاً رنگدانه هایی را که با جسم نمونه مطابقت دارند شناسایی می کند.

اسپکتروفتومترها برای تطبیق تراشه رنگ، تحقیقات بیولوژیکی و شیمیایی، تولید پارچه و جوهر استفاده می شود.

اسپکتروفتومترها با رنگ سنج ها متفاوت هستند زیرا شدت هر طول موج نور مرئی را اندازه گیری می کنند در حالی که رنگ سنج ها فقط رنگ های قرمز، سبز و آبی نور را اندازه گیری می کنند. هر دو برای محاسبه غلظت یک ماده در محلول به قانون بیر-لامبرت تکیه می کنند. رنگ سنج ها نسبت به اسپکتروفتومترها دستگاه های پیچیده تر و ناهموارتری هستند. 

اموال اندازه گیری شده 

رنگ یک جسم، جنبه ای از ظاهر جسم متمایز از شکل، شکل، اندازه، موقعیت یا براقیت است که به ترکیب طیفی نور فرودی، بازتاب طیفی عبور جسم، و پاسخ طیفی ناظر بستگی دارد. و همچنین هندسه روشنایی و مشاهده.

کروما ویژگی رنگ است که به عنوان شدت، اشباع یا خلوص رنگ نیز شناخته می شود. درجه انحراف رنگ از خاکستری با همان روشنایی است و از 0 درصد (خاکستری خنثی) تا 100 درصد (حداکثر اشباع یا کروما) اندازه گیری می شود.

براق بودن گزینش زاویه ای بازتاب است که شامل نور منعکس شده سطحی است. این مسئول درجه ای است که برجستگی های بازتاب شده یا تصاویر اشیاء ممکن است روی یک سطح دیده شوند.

مه پراکندگی نور در سطح براق یک نمونه است که مسئول کاهش آشکار کنتراست اشیایی است که با انعکاس در سطح مشاهده می شود.

رنگ مشخصه رنگی است که به وسیله آن رنگ قرمز، زرد، سبز، آبی، بنفش و غیره درک می شود. سفید، سیاه و خاکستری خالص هیچ رنگی ندارند.

درخشش ویژگی ظاهری سطحی است که در برخی جهات بیشتر از جهات دیگر منعکس می‌شود، اما نه از آن چنان براقیتی که تصاویر آینه‌ای شفاف را تشکیل دهد.

پوست پرتقال یک سطح ناهموار را توصیف می کند که تا حدودی شبیه به پوست پرتقال است. پوست پرتقال معیاری برای موج دار بودن سطح است.

موجی بودن سطح

شفافیت ویژگی یک نمونه است که به وسیله آن نور را به طور پراکنده بدون اجازه دید واضح از اجسام فراتر از نمونه و عدم تماس با آن عبور می دهد.

شفافیت درجه انتقال منظم است، بنابراین خاصیت یک ماده است که توسط آن اشیاء می توانند به وضوح از طریق یک صفحه از آن دیده شوند.

V alue روشنی یا تیرگی یک رنگ یا رنگ کروماتیک را توصیف می کند. هنگامی که روشنایی بیشتر باشد، بیشتر (روشن‌تر) و زمانی که رنگ تیره‌تر به نظر می‌رسد، کمتر (تاریک‌تر) است. ارزش را می توان تحت تأثیر پس زمینه قرار داد و با افزودن رنگدانه های سفید یا سیاه کنترل می شود. موارد زیر برای رنگ هایی با مقادیر متفاوت اعمال می شود:

• رنگ: رنگ سفید را به یک رنگ اضافه کنید، به عنوان مثال، صورتی یک رنگ قرمز است

• سایه: رنگ مشکی را به یک رنگ اضافه کنید، به عنوان مثال، قرمز تیره یک سایه قرمز است

• تن: به مقدار مساوی رنگ، سفید و سیاه اضافه کنید

مشخصات عملکرد

محدوده طیفی محدوده طول موج هایی را که دستگاه می تواند اندازه گیری کند را توصیف می کند. هر رنگ در طیف مرئی دارای طول موج منحصر به فردی است که مادون قرمز و فرابنفش در خارج از محدوده مرئی ظاهر می شوند.

محدوده طیفی

وضوح کوچکترین طول موجی است که ابزار می تواند تشخیص دهد.

ویژگی ها

ویژگی ها در بسیاری از مدل های رنگ سنج و ابزارهای ظاهری موجود است. این ویژگی ها عبارتند از

• حالت Pass/Fail امکان نمونه گیری سریع را فراهم می کند.

• قابلیت‌های آماری روی برد اجازه می‌دهد تا اندازه‌گیری‌های متعدد از یک نمونه بزرگ به سرعت میانگین شود.

• ابزارهای قابل حمل را می توان برای کارهای صحرایی یا تجاری استفاده کرد زیرا در جای خود ثابت نیستند و به اندازه کافی سبک هستند تا حمل شوند.

• استحکام به این معنی است که ابزار می تواند در محیط های با دمای بالا یا رطوبت بالا کار کند

• رابط های کامپیوتری امکان کنترل یا نظارت بر این ابزار را از راه دور با کامپیوتر و از طریق یک رابط فراهم می کنند.

• نرم افزار کاربردی برای تجزیه و تحلیل نمونه گنجانده شده است.

استانداردها

Commission Internationale de l'Eclairage (کمیسیون بین المللی روشنایی، CIE) سازمان اصلی مسئول استانداردسازی معیارها و اصطلاحات رنگ است.

منبع

globalspec.com