Hur kolorimetrar "ser"

 

Rätt val av mätgeometri

Efter långa interna diskussioner har beslutet fattats att köpa in en färgmätare, och då börjar huvudvärken med att välja vilken man ska satsa på. Du måste inte bara välja leverantör utan också välja den utrustning som bäst uppfyller de krav som ställs på mätuppgiften. De första beslutskriterierna bör vara den önskade graden av precision, där spektralupplösning och repeterbarhet spelar en avgörande roll. Ett annat viktigt riktmärke är mätgeometrin, eftersom den i hög grad påverkar vilka slutsatser som kan dras av mätresultaten. Att fatta fel beslut skulle leda till problem vid utvärderingen av färgskillnader, eftersom färgskillnader kan tolkas på olika sätt i kommunikationen mellan leverantörer och köpare. Det är därför mätgeometrin måste bekräftas av alla parter och bör motsvara respektive uppgift.

 

Du kan inte stänga av Mätgeometri

Mätgeometrin är länken mellan färgmätarens ljuskälla och provet å ena sidan och mellan provet och sensorn å andra sidan. En mänsklig observatör kanske inte alltid är medveten om att han ständigt påverkas av mätgeometrin: ljuset kan vara diffust eller direkt, det kommer från en viss riktning, ögat kommer att titta på mätprovet från en viss vinkel etc.

Hur färg uppfattas beror även i fråga om färgmätare på sådana optiskt-geometriska förhållanden. Konstruktionen av mätgeometrierna, som tillhandahålls av olika tillverkare och som definieras av internationella och nationella standarder, skiljer sig åt i det sätt på vilket mätprovet belyses och betraktas. I princip är det nödvändigt att skilja mellan mätgeometrier för reflektions- och transmissionsmätning.

 

De fem geometrierna för reflektionsmätning

Mätgeometrin 45°:0° använder riktad belysning. En ljuskälla belyser provet och riktar ljuset i en vinkel på 45° mot den vinkelräta linjen. En perfekt homogen belysning av provet, särskilt om det har en strukturerad yta, kan endast uppnås med ringformig belysning (mätgeometri 45°:0°) Att komma nära den "kungliga ligan" i 45°:0°-mätgeometrin kan uppnås med en cirkulär belysningsanordning, dvs. 45°c:0°-mätgeometrin. I denna variant riktas ljuset selektivt mot mätobjektet med hjälp av cirkulärt anordnade ljusledande kablar. Antalet ljusledare - och därmed avståndet mellan dem - är den avgörande faktorn för belysningens kvalitet. För mycket speciella tillämpningar kan provet även belysas med en enda ljusstråle som riktas från en vinkel på 45°. Visning sker under 0°. Denna geometri kallas 45°x:0°.



Mätgeometri 45°a:0° med ringformig belysning för glans- och ytberoende mätningar.
------------------------------

Mätgeometrin d:8° har en optisk anordning som ger diffus belysning (Ulbricht-sfär). Ljuset från t.ex. en Xenon-lampa projiceras in i en sfär. Insidan av sfären är belagd med en vit, starkt reflekterande substans (bariumsulfat, keramik, specialplast) som reflekterar ljuset på ett mångsidigt sätt. En slutare, ett optiskt element inuti sfären, förhindrar att de riktade strålarna når mätprovet direkt. Provet är placerat vid en öppning i sfären och belyses från alla håll med ett nästan perfekt diffust ljus. Skillnader i ytskick (struktur och/eller glansgrad) kan inte påverka mätvärdet. Genom en öppning i toppen av sfären ser sensorn den yta som ska mätas med en vinkel på 8° mot vertikalen. För att förhindra reflektion av spegelljus från provytan har många instrument en glansfälla. Detta kan vara en "optisk" glansfälla, ett svartbelagt hålrum utanför sfären. När luckan, som är placerad med en vinkel på -8° mot betraktningsöppningen, är öppen kommer det ljus som annars skulle reflekteras från sfärens innervägg att elimineras och kan därför inte belysa provet. Ett lika bra alternativ är en numerisk kontroll av glansen. Här belyser en extra ljuskälla mätprovet med en riktad ljusstråle vid -8° mot provets normal. Förhållandet mellan riktad och diffus reflektion gör det möjligt att beräkna glanskomponenten. Det mätsystem som inkluderar glans kallas di:8° medan det mätsystem som exkluderar glans beskrivs som de:8°.

En annan sperisk geometri är d:0°, som används i stor utsträckning inom pappersindustrin. Likaså d:8° geometrin här är provet jämnt diffust belyst. Visningen sker dock vertikalt under 0°. Denna placering av sensoröppningen leder automatiskt till ett mätsystem "exklusive glans". De erhållna mätvärdena är jämförbara med dem vid mätgeometrin de:8°.




Sfärisk geometri d:8°; valfritt med (de:8°) eller utan (di:8°) glansfång: Geometrin d:8°- har båda möjligheterna.
------------------------------

Effektmaterial som metalleffektbeläggningar kan inte utvärderas tillräckligt med någon av de sfäriska geometrierna di:8° och de:8° eller 45:0° geometri, vilket beror på deras beroende av belysningsvinkel och betraktningsvinkel. I detta fall är det nödvändigt att göra en mätning under olika vinklar, varvid provet belyses under 45°. Betraktningsvinklarna beskrivs som vinkeln "Away of Specular" med identifikationskoden "as". De facto-standarder är vinklarna 45°:as25°, 45°:as45° och 45°:as75°. I vissa fall krävs ytterligare kombinationer av vinklar, t.ex. 45°:as15° eller 45°:as110°.

En grundläggande anmärkning om mätgeometrier: Det är faktiskt möjligt att byta ut belysningsriktningen och betraktningsriktningen utan att det påverkar mätresultatet. Således är d :8° och 8°:d eller 45°:0° och 0°:45° likvärdiga.

 

De tre geometrierna för transmissionsmätning

Förutom att mäta reflektion kan många bänkinstrument med sfärisk geometri även mäta transparenta material. För att göra detta placeras provet i instrumentets transmissionskammare, som är placerad mellan sfärens ljusutgångsport och sensorns ljusingångsport. Mätporten för reflektionsmätningar täcks sedan av en vit yta - vanligtvis används kalibreringsstandarden för detta ändamål - vilket möjliggör transmissionsgeometrin di:180°. Här mäts den totala transmissionen, som består av diffusa och riktade - reguljära - komponenter. Om däremot en "glansfälla" är placerad vid mätporten, utvärderas endast den diffusa transmissionen och mätgeometrin benämns de:180°.

För speciella mätuppgifter finns speciella färgmätare med geometrin 0°:180°, som endast mäter de reguljära komponenterna i transmissionen. Dessa instrument är dock inte lämpliga som multitaskmätare eftersom de inte kan användas för reflektionsmätningar.

-----------------------------

Vilken mätgeometri är bäst?

Vilken typ av mätgeometri som ska användas beror på vilken slutsats du vill dra från mätresultatet. Om måttet ska motsvara det visuella intrycket, bör mätresultatet vara beroende av yta och glans. Likaså uppfattar ögat alltid det totala intrycket av färg och yta. För detta ändamål ger mätning av geometrier exklusive glans det önskade resultatet eftersom de på grund av sin optiska konstruktion ger värden som beror på glans och ytförhållanden. Den tekniska lösningen är så här: Belysning under en vinkel på 45°, mätning under en vinkel på 0°, applicering av en sfärisk geometri med diffus belysning och mätning exklusive glans (de:8° eller d:0°.

Om det å andra sidan är avsett att titta in i materialet oberoende av respektive ytstruktur för att upptäcka sådana förändringar som förändringar av färgämne och/eller dess koncentration, måste den totala reflektionen av materialet registreras. Här representerar ytreflektionen en konstant enhet (vid färg och plast ca 4% av den totala reflektionen). Dess värde förblir oförändrat för alla ytvariationer och har ingen inverkan på mätresultatet.

Teknisk lösning: I detta fall krävs en kolorimeter med sfärisk geometri och mått inklusive glans (om mätaren har en glansfälla måste denna vara stängd). På detta sätt erkänns den totala reflektionen av provet, oberoende av glans och struktur. Denna metod rekommenderas även för Computer Color Matching (CCM).



Mätgeometri d:180° för transmissionsmätning av flytande eller fast prov. Som di:180° för mätning av total transmission eller som de:180° endast för mätning av diffus transmission.

Expertkonsultverksamhet av Konica Minolta

​Som professionell tillverkare av kolorimetrar erbjuder Konica Minolta ett brett utbud av spektrofotometrar och tristimulusinstrument. Mångfalden av möjliga mätuppgifter kräver skräddarsydda lösningar. Personlig, skräddarsydd konsultverksamhet är mycket stödjande för rätt beslut.