Właściwy wybór geometrii pomiarowej
Po długich wewnętrznych dyskusjach podjęto decyzję o zakupie kolorymetru, a następnie zaczyna się ból głowy, który z nich wybrać. Musisz nie tylko zdecydować, który dostawca, ale także wybrać sprzęt, który najlepiej spełnia wymagane zadanie pomiarowe. Początkowym kryterium decyzyjnym powinien być pożądany stopień precyzji, przy czym rozdzielczość spektralna i powtarzalność odgrywają decydującą rolę. Kolejnym istotnym punktem odniesienia jest geometria pomiarowa, ponieważ ma ona zasadniczy wpływ na wnioski wyciągane z wyników pomiarów. Podjęcie niewłaściwej decyzji prowadziłoby do problemów z oceną różnic kolorystycznych, ponieważ w komunikacji między dostawcą a nabywcą różnice kolorystyczne mogą być różnie interpretowane. Dlatego geometria pomiarowa musi zostać potwierdzona przez wszystkie strony i powinna odpowiadać danemu zadaniu.
Nie można wyłączyć Geometrii pomiarowej
Geometria pomiarowa jest łącznikiem między źródłem światła kolorymetru a próbką z jednej strony oraz między próbką a czujnikiem z drugiej strony. Człowiek nie zawsze może zdawać sobie sprawę z tego, że geometria pomiaru ma na niego stały wpływ: światło może być rozproszone lub bezpośrednie, będzie padać z określonego kierunku, oko będzie patrzeć na mierzoną próbkę pod pewnym kątem itp.
Sposób postrzegania kolorów również w przypadku mierników kolorów zależy od takich warunków optyczno-geometrycznych. Konstrukcja geometrii pomiarowych, które są dostarczane przez różnych producentów i które są określone przez normy międzynarodowe i krajowe, różnią się sposobem, w jaki próbka pomiarowa jest oświetlana i oglądana. Zasadniczo konieczne jest rozróżnienie geometrii pomiarowych dla pomiarów odbicia i transmisji.
Pięć geometrii pomiaru odbicia
Geometria pomiarowa 45°:0° wykorzystuje oświetlenie kierunkowe. Źródło światła oświetla próbkę, kierując światło pod kątem 45° do pionu. Idealnie jednorodne oświetlenie próbki, zwłaszcza jeśli ma ona ustrukturyzowaną powierzchnię, można uzyskać tylko przy użyciu oświetlenia pierścieniowego (geometria pomiarowa 45°:0°). Zbliżenie się do „królewskiej ligi” geometrii pomiarowej 45°:0° można uzyskać za pomocą okrągłego urządzenia oświetlającego, tj. geometrii pomiarowej 45°c:0°. W tym wariancie światło jest kierowane selektywnie na próbkę pomiarową za pomocą ułożonych kołowo przewodów przewodzących światło. Liczba przewodów świetlnych - a co za tym idzie, odległość między każdym z nich - jest czynnikiem decydującym o jakości oświetlenia. W bardzo specjalnych zastosowaniach próbka może być nawet oświetlona pojedynczą wiązką światła skierowaną pod kątem 45°. Podgląd odbywa się pod kątem 0°. Geometria ta nosi nazwę 45°x:0°. Geometria pomiarowa 45°a:0° z pierścieniowym oświetleniem do pomiarów zależnych od połysku i powierzchni ------------------------------
Geometria pomiarowa d:8° posiada urządzenie optyczne, które zapewnia rozproszone oświetlenie (kula Ulbrichta). Światło np. lampy ksenonowej jest rzutowane na kulę. Wnętrze kuli pokryte jest białą, silnie odbijającą substancją (siarczan baru, ceramika, specjalne tworzywo sztuczne), która odbija światło. Przesłona, element optyczny wewnątrz kuli, zapobiega bezpośredniemu dotarciu promieni kierunkowych do próbki pomiarowej. Próbka jest umieszczana w otworze kuli i oświetlana ze wszystkich stron światłem rozproszonym bliskim ideału. Różnice w stanie powierzchni (tekstura i/lub poziom połysku) nie mogą wpływać na wartość pomiaru. Przez otwór w górnej części kuli czujnik obserwuje mierzoną powierzchnię pod kątem 8° do pionu. Aby zapobiec odbiciu światła zwierciadlanego od powierzchni próbki, wiele urządzeń wyposażonych jest w pułapkę połysku. Może to być „optyczna” pułapka połysku, czyli pokryta czarną powłoką wnęka na zewnątrz kuli. Gdy pułapka, która jest ustawiona pod kątem -8° do otworu widokowego, jest otwarta, światło, które w przeciwnym razie odbiłoby się od wewnętrznej ściany kuli, zostanie wyeliminowane i dlatego nie może oświetlić próbki. Równie dobrą alternatywą jest numeryczna kontrola połysku. W tym przypadku dodatkowe źródło światła oświetla próbkę pomiarową kierunkową wiązką światła pod kątem -8° do normalnej próbki. Zależność między odbiciem kierunkowym i rozproszonym umożliwia obliczenie składowej połysku. System pomiarowy obejmujący połysk jest nazywany di:8°, podczas gdy system pomiarowy bez połysku jest opisywany jako de:8°.
Inną geometrią sferyczną jest d:0°, która jest szeroko stosowana w przemyśle papierniczym. Podobnie w geometrii d:8°, tutaj próbka jest równomiernie rozproszona. Oglądanie odbywa się jednak pionowo pod kątem 0°. Ustawienie otworu czujnika w ten sposób automatycznie prowadzi do systemu pomiarowego "bez połysku". Uzyskane wartości pomiarowe są porównywalne z wartościami dla geometrii pomiarowej de:8°. Geometria sferyczna d:8°; opcjonalnie z pułapką połysku (de:8°) lub bez (di:8°): Geometria d:8°- oferuje obie możliwości. ------------------------------
Materiały z efektami, takie jak powłoki z efektem metalicznym, nie mogą być odpowiednio oceniane na podstawie żadnej z geometrii sferycznych di:8° i de:8° lub geometrii 45:0°, co wynika z ich zależności od kąta oświetlenia i kąta widzenia. W tym przypadku konieczne jest wykonanie pomiaru pod różnymi kątami, przy czym próbka jest oświetlana pod kątem 45°. Kąty widzenia są opisane jako kąt „Away of Specular” z kodem identyfikacyjnym „as”. Faktycznymi standardami są kąty 45°:as25°, 45°:as45° i 45°:as75°. W niektórych przypadkach wymagane są dodatkowe kombinacje kątów, takie jak 45°:as15° lub 45°:as110°.
Podstawowa uwaga dotycząca pomiaru geometrii: W rzeczywistości możliwa jest zamiana kierunku oświetlenia i kierunku patrzenia bez żadnego wpływu na wynik pomiaru. Zatem d :8° i 8°:d lub 45°:0° i 0°:45° są równoważne.
Trzy geometrie do pomiaru transmisji
Oprócz pomiaru odbicia, wiele przyrządów stacjonarnych o geometrii sferycznej umożliwia również pomiar materiałów przezroczystych. W tym celu próbka jest umieszczana w komorze transmisyjnej urządzenia, która znajduje się między portem wyjścia światła kuli a portem wejścia światła czujnika. Port pomiarowy do pomiarów odbicia jest następnie zakrywany białą powierzchnią - zwykle do tego celu używany jest wzorzec kalibracyjny - co umożliwia geometrię transmisji di:180°. Tutaj mierzona jest całkowita transmisja, składająca się z rozproszonych i kierunkowych - regularnych - komponentów. Jeśli natomiast na porcie pomiarowym umieszczona jest „pułapka połysku”, oceniana jest tylko transmisja rozproszona, a geometria pomiarowa nosi nazwę de:180°.
Do specjalnych zadań pomiarowych dostępne są specjalne mierniki koloru o geometrii 0°:180°, mierzące tylko regularne składowe transmisji. Przyrządy te nie są jednak odpowiednie jako mierniki wielozadaniowe, ponieważ nie mogą być używane do pomiarów odbicia. -----------------------------
Która geometria pomiarowa jest najlepsza?
Rodzaj geometrii pomiarowej, która ma zostać użyta, zależy od wniosku, jaki ma zostać wyciągnięty z wyniku pomiaru. Jeśli pomiar ma ściśle odpowiadać wrażeniu wizualnemu, wynik pomiaru powinien zależeć od powierzchni i połysku. Podobnie oko zawsze odbiera całościowe wrażenie koloru i powierzchni. W tym celu geometrie pomiarowe z wyłączeniem połysku oferują pożądane wyniki, ponieważ ze względu na swoją konstrukcję optyczną zapewniają wartości, które zależą od połysku i warunków powierzchni. Rozwiązanie techniczne wygląda następująco: Oświetlenie pod kątem 45°, pomiar pod kątem 0°, zastosowanie geometrii sferycznej z rozproszonym oświetleniem i pomiar bez połysku (de:8° lub d:0°).
Jeśli natomiast zamierza się zbadać materiał niezależnie od odpowiedniej struktury powierzchni, aby wykryć takie zmiany, jak zmiany barwnika i/lub jego stężenia, należy zarejestrować całkowite odbicie materiału. Tutaj odbicie powierzchniowe stanowi stałą jednostkę (w przypadku farby i plastiku około 4% całkowitego odbicia). Jego wartość pozostaje niezmieniona dla wszystkich wariantów powierzchni i nie ma wpływu na wynik pomiaru.
Rozwiązanie techniczne: W takim przypadku wymagany jest kolorymetr z geometrią sferyczną i pomiarem uwzględniającym połysk (jeśli miernik posiada pułapkę połysku, musi być ona zamknięta). W ten sposób rozpoznawane jest całkowite odbicie próbki, niezależnie od połysku i struktury. Metoda ta jest również zalecana do komputerowego dopasowywania kolorów (CCM).
Geometria pomiarowa d:180° do pomiarów transmisyjnych próbek ciekłych lub stałych. Jako di:180° dla pomiaru całkowitej transmisji lub jako de:180° dla pomiaru tylko transmisji rozproszonej. Doradztwo eksperckie firmy Konica Minolta
Jako profesjonalny producent kolorymetrów Konica Minolta oferuje szeroką gamę spektrofotometrów i przyrządów trójbodźcowych. Mnogość możliwych zadań pomiarowych wymaga indywidualnych rozwiązań. Osobiste, spersonalizowane doradztwo jest bardzo pomocne w podjęciu właściwej decyzji.