慧聪表面处理网：摘要:介绍了色差的原理与衡量体系,并对电子设备表面涂层色差产生的原因及一般防治方法做了初步探究,由此得出一系列的控制措施。
关键词:色差;评价;影响因素;控制
刘圣,耿兴国,郭杰,吴建华
(西北工业大学应用物理系,西安710072)
0引言
近年来,用户多次反映我所生产的电子设备表面涂层存在明显色差,对此我们进行了相关调查和研究。据了解,不同批次和同批次不同时段涂装的电子设备均会产生一定程度的色差。曾经试图从两个方面解决此问题:其一,向油漆生产厂家提供色标;其二,改善当前的涂覆工艺。但两方面都收效甚微。究其原因,主要是施工工艺不规范,并缺乏标准的色差衡量指标与评价方法。在当前缺乏统一的油漆色差衡量标准条件下,根据我所设备的自身特点建立相应的色差衡量指标与评价体系,并在此基础上,优化和规范我所的涂装工艺,将电子设备表面涂层色差控制在合理范围内以达到产品质量要求。本文对色差衡量体系进行了全面分析,并在此基础上对涂层色差产生的原因及一般防治方法做了初步探究。
1色差的原理与测量
1.1色差的原理
为了定量地表示颜色,目前通常采用CIE表色系统,它采用分光光度法对颜色进行分析,精度高。此表色系统以红、绿、蓝三原色为基础,各种混合色中三原色R,G,B的比例,称为三刺激值。例如C为某一颜色,则
C=r(R)+g(G)+b(B)
若C为白色,则r∶g∶b=1∶1∶1,CIE根据观察者对光谱的感度将三原色规格化,但由于三原色混合所得颜色的饱和度总是低于光谱色,因此要求用三原色混合取得光谱色的饱和度很困难。为了克服这个问题,便将X、Y、Z定义为假想三原色,即X、Y、Z为三刺激值。
为了在一个平面坐标上表示颜色,将三刺激值转换为色度值x、y、z。
由于x+y+z=1,所有表示一个彩色只需要x,y为轴的平面坐标就可以了。第三个坐标和亮度有关,而亮度与观察者对光谱反应情况有关。测定不同波长的色度值,将它们定在CIE坐标上,便得到光谱的轨迹(图1)。从400～700nm由蓝和红连成的线代表非光谱色的红紫色,所有颜色都在轨迹的范围内。在CIE坐标图上用A、B、C表示三种标准光源。例如某一颜色在图中的D点,若用标准光源(或白色),则CD连线并延长至与色相轨迹相交处,交点E为色D的主色相,饱和度为CD/CE。D代表饱和度相同,色相相同。但明度不同的样品是垂直于平面的[1]。Lab色空间是目前最流行的用于测量物体颜色的色空间,它是CIE(国际颜色管理委员会)于1976年定义的均匀色空间(如图2所示)。在该色空间中,L*为明度,+L*为白色方向,-L*为黑色方向。a*,b*为色度坐标,其中+a*为红色方向,-a*为绿色方向,+b*为黄色方向,-b*为蓝色方向,中心为无色。L*、a*、b*可由三刺激值X、Y、Z计算而得。
其中:△L*=△L*样品-△L*标准(明度差异),△a*=△a*样品-△a*标准(红/绿差异),△b*=△b*样品-△b*标准(黄/蓝差异)。
如△L*为正值,说明样品颜色偏浅;△L*为负值,样品偏深。△a*为正值,样品偏红;△a*为负值,样品偏绿。△b*为正值,样品偏黄;△b*为负值,样品偏蓝。
一般可用△E*ab来评价色差,△E*ab值越小表示色差越小[2]。但目前电子设备表面油漆色差尚无统一的标准,各厂根据自身的经验进行控制△E。对此,我们可对稳定的生产工艺进行跟踪,确定本企业的标准△E值和控制限值,进而改善涂装工艺,将产品的颜色控制在误差范围内,使其更接近目标色以满足用户的要求。△E除了可用于控制涂装工艺外,也可作为产品出厂检验参考。
1.2色差的测量
装饰性是涂料的重要作用之一,批次间和部位间的颜色匹配是涂料检测的重要环节。色差仪是当前应用广泛的测色设备,其原理是一束光经特定的光路照射到样品上,并由一系列的探测器接收由样品反射的光线并将此光信号转化为电信号。测色色差计可直接测量物体的反射色、透射色,对测得的模拟信号放大并转换成数字信号后,依据色差公式演算处理,得到三刺激值及其它色度值和色差值。根据被测材料光学性质和测量目的的不同,目前市场上有多种不同结构的色差测量的设备可供选择。不同结构的色差仪由于测色几何条件不同,即测量的光路不同,测量的结果会有差异。
2色差产生的原因及一般防治方法
在油漆施工中,由于受到油漆质量、工艺水平、气候及施工环境等因素的影响,会产生各种缺陷,如涂层色差等。图3为色差的因果分析图。下面将详细论述色差产生的主要因素及一般防治方法。
