色彩质量在工业应用中往往难以把控,在表面带有金属反射、纹理和特殊效果时问题尤其突出。要选泽合适的色彩测量设备,就要逐一了解市面上的每种光学测量结构。本文对色差仪的常见选型类型做了全面介绍,帮助工业供应链相关的从业人员挑选设备,在各种表面上获得准确一致的色彩质量。。
色差仪按便携程度分类
色差仪按照体积大小可以分为手持式色差仪、便携式色差仪和台式色差仪。
手持式色差仪:设计轻巧,方便手持操作。可直接在被测物体表面进行测量,适合现场快速检测。例如在纺织印染厂的生产线上,工人可手持色差仪随时对布料颜色进行检测 。
便携式色差仪:通常具有一定的体积和重量,但相较于台式色差仪,更易于携带。这类仪器一般配备电池,可在不同地点进行测量,适合外出检测或移动作业,精度较高,价格适中。例如,建筑装饰材料供应商的检测人员在前往不同工地进行材料颜色检测时,便携式色差仪是理想的选择。
台式色差仪:体积较大,通常放置在固定的实验台或工作台上使用,具有高精度的测色和配色功能,性能稳定,价格较高。这类仪器一般需要外接电源,对使用环境有一定要求,如需要相对稳定的温度和湿度。由于其结构复杂、性能稳定,台式色差仪通常用于高精度的颜色测量和分析,例如在科研机构、专业的颜色检测实验室等场所使用。
色差仪按测量原理分类
色差仪按照按测量原理可分为三刺激值型色差仪和分光型色差仪。
三刺激值型色差仪
原理:通过模拟人眼的视觉系统,测量物体在与红、绿、蓝颜色通道相对应的特定波长下反射或透射的光强度。色差仪通常有三个探测器或传感器,每个探测器或传感器都经过校准,以响应与红、绿、蓝颜色通道相关联的特定波长的光。每个传感器检测到的光强度用于计算物体的三刺激值,该值代表物体在标准化颜色空间中的颜色,例如CIE(国际委员会)XYZ颜色空间。
特点:结构相对简单,精度不高,适合测量不同样品间的色差,但不适合用于复杂的色彩分析。
应用:广泛应用于一般颜色管理领域,如小型企业和个人的日常颜色管理。
分光型色差仪
原理:通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的光的吸光度或发光强度,来对该物质进行定性和定量分析。分光型色差仪使用分光器将光线分成不同的波长,并测量每种波长的反射率或透射率,从而计算出物体的颜色参数。
特点:准确度高,能够提供详细的光谱数据,适用于高精度的颜色测量和分析。
应用:广泛应用于实验室和高端制造业中的颜色分析与配色,如汽车、油漆、涂料、塑料、纺织服装、化妆品、消费电子、造纸、食品饮料等行业。
色差仪按光学结构分类
色差仪按照光路结构的不同可以分为d/8°结构和45/0°结构,其中45/0°只能用来测量平滑的物体表面,并且测量结果不支持电脑配色。而“d/ 8°积分球”可以测量的范围更广,并且测量数据可以通过专业的电脑配色软件调色。
d/8°结构
d/8°积分球结构色差仪这种测量原理一般是配合积分球的测量原理来进行测量的,漫射照明,8° 方向接收,光源打入积分球内部,积分球内部会将光源进行打散使得光源更加的均匀,然后照射在被测材料上。积分球的上方有一个透镜,光线经过被测材料穿过透镜到达探测器,然后探测器将接收到的光信号经过一系列的转换转变成数字供人们阅读。这里需要注意的是一般采用D/8的测量原理这里面又分为两种情况的,一种是包含镜面反射一种是不包含镜面反射。它测量的数据精准,并且测量结果可以通过专业的电脑配色软件调色。在涂料行业,以及纺织、塑料、纸张等行业被广泛应用。
45/0°结构
45/0°环形照明式色差仪这种测量原理简单来说就是在与中间轴成45度方向的点上有一个环带状灯带,这个灯带与中间的法线成45度角,然后灯带在45度角的方向进行照明,探测器在0度角的方向进行光线的接收。光线打在最下面的被测材料上面,经过材料的反射再在探测器上面进行接收。这种结构模拟了日常看书、太阳光下观测物体等情景,测量数据与人眼目视观察结果很接近。常用于对颜色外观要求较高的行业,如纺织、印染、服装、皮革等领域。在一些需要对物体表面颜色进行精确测量的工业检测领域也有广泛应用。
色差仪按分光方式分类
色差仪按分光方式的不同,可以分为平面光栅分光和凹面光栅分光。
平面光栅分光
平面光栅是在一块很平的玻璃上刻画出一系列等距且平行刻痕或斜槽的物体。平面光栅有两种,一种是透射式光栅,它们两条刻痕之间有缝隙可以透光,而刻痕不能透光;另一种是反射式光栅,其刻画的是平行的斜槽,可以对光产生干涉现象。平面光栅的主要作用是用于光谱分析和光波长的相关测量方面。分光是指利用光的色散现象,将波长范围很宽的复合光分散开来,成为许多波长范围狭小的“单色光”。在分光测色仪这类型的仪器上,平面光栅将复合光分成更细致的单色光,其作用和凹面光栅基本一致。
凹面光栅分光
凹面光栅与平面光栅必须借助成像系统来形成谱线不同,凹面光栅在光路中兼具色散和聚焦两种作用,因此在凹面光栅光谱仪中就只有狭缝、凹面光栅和检测器组成,光路紧凑。今天绝大部分直读式光谱仪均采用凹面光栅作为色散元件,但凹面光栅的像散问题是比较严重的。
色差仪按测量口径分类
色差仪按测量口径分类,常见的测量口径有4mm、8mm、1×3mm、20mm等。不同的测量口径适用于不同的样品类型和测量需求。以下是几种常见测量口径及其应用场景。
场景 推荐测量口径
五金小工件 4mm 减少漏光,适配小面积圆弧面样品
微型颗粒、管材 1×3mm 适合极细小样品的精确测量
涂料、塑料大平面样品 8mm 标准口径,效率高
水果、肉类等食品 20mm 大面积表面颜色测量,捕捉整体色彩分布
色差仪按光束分类
色差仪按照光束分类可以分为单光束和双光束。
双光束色差仪有两个光栅和两个检测器。测量时光源只闪一次,同样测样品和参比白。这样就克服了系统变化所带来的误差,测量数据的精度非常高。只是色差仪成本较高。
单光束色差仪只有一个光栅和一个检测器。所以测量时光源闪两次,分别测样品和参比白。而两次测量时的系统误差(光源光强分布差异,光路变化,温度变化,电路漂移等)被当做样品和参比白间的差异,所以误差比较大,仪器的台间差也比较大。
色差仪按测量模式分类
色差仪按照测量模式的不同可以分为SCI、SCE、SCI/SCE三种模式。
SCI包含镜面反射光是Specular Component Include的缩写,又称SPIN,将从样本中捕获真实的颜色数据,无论表面外观如何。与您的眼睛看到没有光泽反射的杂志图片的方式类似,测量包含镜面反光效果可以抵消表面外观对颜色的影响。
SCE排除镜面反射是Specular Component Exclude的缩写,又称SPEX,类似于您的眼睛感知颜色的方式。表面特征成为你看到的颜色的一部分。换句话说,光泽表面通常会测量比相同颜色的无光泽表面更暗。包含镜面光泽的测量方法,可以把样品表面的影响降至最低,特别适合颜色质量监控和计算机配色,反映的是样品材质的颜色,与样品表面条件无关;而排除镜面光泽的测量方法,所测量的结果和肉眼观察的比较相似,考察了样品表面状态和纹理的影响。
色差仪按检测方式分类
色差仪按检测方式来分可分为透射式色差仪和反射式色差仪两类。
透射式色差仪
工作原理:光源发出的光通过被测物体后,部分光线被物体吸收,部分光线透过物体。仪器测量透过物体的光的强度和光谱分布,通过与标准样品的透射光数据进行比较,计算出色差值。
适用场景:主要用于测量透明或半透明物体的颜色,如玻璃、塑料薄膜、液体等。例如在饮料行业,检测饮料瓶装液体的颜色是否符合标准;在塑料制品行业,检测透明塑料薄膜的颜色偏差。
特点:由于是测量透过物体的光,所以对物体的厚度和均匀性有一定要求。如果物体厚度不均匀或内部有杂质,会影响透射光的强度和分布,从而影响测量结果的准确性。透射式色差仪一般对光源的稳定性要求较高,因为光源的强度变化会直接影响透射光的测量值。
反射式色差仪
工作原理:光源发出的光照射到被测物体表面,部分光线被物体表面反射。仪器测量反射光的强度和光谱分布,与标准样品的反射光数据进行对比,得出色差值。
适用场景:广泛应用于各种不透明物体的颜色测量,如纸张、纺织品、涂料、塑料制品、金属表面等。比如在印刷行业,检测印刷品的颜色是否与设计标准一致;在汽车制造行业,检测汽车车身涂料的颜色均匀性和准确性。
特点:能够测量物体表面的颜色,包括物体表面的纹理、光泽等因素对颜色的影响。对于表面粗糙度不同或有特殊纹理的物体,反射式色差仪可以更真实地反映其颜色特性。不过,反射式色差仪在测量深色物体时,由于深色物体对光的吸收较强,反射光较弱,可能会导致测量精度相对较低。