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Essere d’accordo o Non essere d’accordo, questo è il dilemma...

Essere d’accordo o Non essere d’accordo, questo è il dilemma...

 

Interessante concetto combinare monologo e dialogo.
Anche nell’Industria è presente questa combinazione: nel monologo, quando si estrapolano comparazioni di colori utilizzando un unico strumento,  e nel dialogo, quando i risultati vengono comparati utilizzando due diversi tipi di strumenti, per esempio quelli ottenuti da uno spettrofotometro da banco e quelli ottenuti da uno strumento portatile.

Per le aziende che necessitano di misurare il colore, quale parte del loro processo di controllo della  Qualità, questo è un problema ben noto. La garanzia della qualità, in un laboratorio, è spesso ottenuta utilizzando uno strumento da banco, mente le misurazioni durante il processo produttivo, o sul campo, sono ottenute utilizzando uno spettrofotometro portatile. 

Molto spesso i valori ricevuti da ciascuno strumento sono significativamente differenti e non sono direttamente comparabili.

Al fine di evitare questo problema, è necessario capire l’effetto del set up tecnico (modello e impostazioni) e della calibrazione per l’accordo inter-strumentale  (la differenza tra i due strumenti di modello simile, ad esempio spettrofotometri a sfera).

Questo articolo fornirà un approfondimento sulla tecnologia degli strumenti a sfera, considerata la geometria più diffusa fra i modelli da banco e portatili più comuni e più frequentemente utilizzati nelle industrie.

 

Spettrofotometro a sfera

L’impostazione degli spettrofotometri a sfera è fondamentalmente la stessa per tutti gli strumenti, però piccole differenze posso avere effetti significativi. Ciascuno strumento moderno con questa geometria utilizza una lampada che illumina una sfera rivestita di bianco. Questa luce a sua volta viene continuamente riflessa dalla sfera fino a cadere in modo diffuso sul campione sottoposto alla misurazione. La luce  riflessa dal campione viene raccolta da un reticolo olografico, che separa la luce nelle sue componenti spettrali che sono poi processate e valutate da un sensore.

E’ risaputo che le fonti di luce utilizzate dai differenti produttori possono essere diverse. Attualmente vengono utilizzati tre tipi di lampade quali fonti di luce nel controllo qualità strumentale.
Queste sono : tungsteno, xenon e Led. Ciascuna di esse presenta vantaggi e svantaggi , e tutte possono essere utilizzate per la misurazione del colore.  In ogni caso, si può chiaramente affermare che un effetto uniforme su tutti i materiali ( al fine di ottenere valori comparabili)   può essere ottenuto solamente utilizzando lo stesso tipo di lampade in entrambi i modelli di strumenti.

Se questo concetto fosse trascurato, si otterrebbe una fluttuazione nell’accordo inter-strumentale e una conseguente diminuzione della comparabilità.

Modello di spettrofotometro a Sfera

 

Il rivestimento bianco e il modello della sfera utilizzati sono entrambi estremamente importanti.

Gli standard internazionali (per esempio CIE ) stabiliscono che l’apertura di una sfera non dovrebbe superare il 10% dell’area di riflettanza della sfera stessa.  Più le sfere sono piccole,  più critiche sono le condizioni di queste proporzioni,  e più questa condizione è difficile da soddisfare.

Solo attraverso un’attenta cura della costruzione della parte ottica, è possibile comparare i risultati ottenuti da due sfere di dimensioni differenti.

Anche i reticoli olografici e i relativi sensori sono molto importanti.  L’impostazione ottica di entrambi può essere vista nell’insieme come un unico dispositivo : il monocromatore.

Utilizzare lo stesso tipo di monocromatore o sensore potrebbe inizialmente apparire favorevole, ma con un più attento esame, strumenti di diverso modello potrebbero richiedere un sensore leggermente diverso per mettere a punto un intero sistema (non si può utilizzare lo stesso motore per un’auto da corsa e per un trattore).    

Per riassumere, il design di uno spettrofotometro è la base per ottenere un buon accordo inter-strumentale di sistemi colorimetrici,  e consiste nel scegliere e regolare tutti i componenti con lo stesso tipo di lampada.

Ma la prestazione di uno spettrofotometro è direttamente dipendente dalla sua calibrazione.

 

Calibrazione dello Spettrofotometro

Gli spettrofotometri vengono calibrati utilizzando la riflettanza spettrale di una piastrella bianca di calibrazione come standard.
Per garantire una prestazione affidabile, la riflettanza spettrale della piastrella bianca di calibrazione è importante.  Ogni produttore deve conformarsi agli standard internazionali per la calibrazione, ma la precisione dello strumento stesso e l’accordo inter-strumentale (comparazione di due o più unità dello stesso modello)  sono direttamente soggetti all’accuratezza della procedura di calibrazione.

Konica Minolta ha stabilito il suo proprio sistema originale di calibrazione, e la procedura di calibrazione, come descritta di seguito, servirà quale esempio di come raggiungere una prestazione conforme.

 

La base iniziale per tutte le procedure di calibrazione è l’elemento principale. Konica Minolta usa una piastrella bianca di calibrazione standard del NPL (National Physical Laboratory, l’organizzazione nazionale degli standard nel Regno Unito) come standard interno primario.

Questa piastrella di riferimento NPL viene poi utilizzata per calibrare una superficie pressata di solfato di bario (BaSO4) che ha caratteristiche vicine a quelle di una superficie perfettamente diffusa e assicura caratteristiche di riflettanza relativamente costanti per svariate geometrie di strumento.

I valori di calibrazione per questa superficie di solfato di bario (BaSO4) sono determinati dalla sua misurazione con lo strumento principale e di riferimento interno Konica Minolta CM-3700d e poi trasferiti ad una piastrella bianca standard secondaria che abbia una buona stabilità nel tempo.

La piastrella bianca secondaria viene usata per calibrare uno specifico modello (per esempio il modello CM-5). Questo modello di riferimento calibrato (che ora è basato sui valori della piastrella bianca di calibrazione) viene utilizzato per determinare i valori di calibrazione per una piastrella bianca standard operativa.  Per assicurare una prestazione affidabile in questa importante procedura, la calibrazione della piastrella standard operativa viene eseguita annualmente.

Come passo finale, i dati di calibrazione della piastrella bianca di uno strumento in produzione vengono determinati basandosi sulla piastrella bianca standard operativa misurato con il modello di riferimento.

Per gli spettrofotometri (i modelli CM- ), viene eseguita un ulteriore calibrazione della lunghezza d’onda basata su differenti tipi di lampade, es. Mercurio, garantisce un’impareggiabile precisione di allineamento.

Per alcuni strumenti (es. CM-700d), vengono effettuate misure aggiuntive sui filtri di holdium e didymium tracciabili al NIST (National Institure of Standards and Technology, US).   

Per garantire le più alte prestazione degli spettrofotometri, tutto il lavoro viene eseguito in un ambiente con temperatura e umidità severamente controllate, e i modelli di riferimento sono controllati esclusivamente per tracciabilità.  In ultimo, tutto il lavoro di ispezione della calibrazione viene eseguito ai più alti livelli.

Gli stessi standard di qualità vengono utilizzati nei nostri centri service in tutto il mondo, utilizzando i modelli di riferimento e le piastrelle bianche standard secondarie. Da questo ne deriva un’impareggiabile e superiore accordo inter-strumento e inter-modello per tutti i dispositivi di misurazione .

 

Presentazione del campione

Il modello ergonomico e la presentazione del campione di uno strumento influenzano ulteriormente la prestazione globale.  E’ importante presentare i campioni facilmente e in una maniera ripetibile e che la preparazione del campione risulti sempre uguale.

Se misuriamo il campione sullo strumento da banco e su quello portatile, è necessario assicurarsi che entrambi gli strumenti possano misurare il materiale più o meno nello stesso modo.

Mentre questo è semplice per materiali piani e coprenti, diventerà più difficoltoso se i campioni non sono omogenei o addirittura umidi. In questo caso un modello di strumento sofisticato e accessori funzionali potrebbero aiutare a risolvere il problema.

Se, per esempio, consideriamo i materiali granulari, lo strumento da banco dovrebbe essere in grado di leggerli attraverso lo stesso tipo di cuvette del portatile, quindi ridurre gli errori di misurazione.   Nell’immagine a destra, si può vedere il piatto porta-campioni dello spettrofotometro da banco CM-5 e uno spettrofotometro portatile CM-700d capovolto che misura del materiale granulare blu, usando lo stesso tipo di cuvette in una determinata posizione attraverso l’uso di un supporto.

Presentazione unificata del campione, da banco e portatile

 

Entrambi i principi di misurazione garantiscono un accordo inter-strumentale il più vicino possibile a quello che si può raggiungere tra i due differenti modelli di  strumenti, poiché non solo entrambi vengono calibrati allo stesso standard, ma anche eliminano errori causati da un erronea presentazione del campione minimizzando quindi le differenze.

Se si ha la necessità di comunicare il colore o comparare i valori, è necessario calibrare lo strumento con metodi professionali, impostare il medesimo set-up, verificare le condizioni ambientali e presentare il campione nello stesso modo.