Pomiar barwy i koloru. Kompletny przewodnik

Twój dostawca twierdzi że kolor jest zgodny. Twój klient twierdzi że nie. Kto ma rację? Właśnie w takich sytuacjach pomiar barwy zastępuje ocenę wzrokową obiektywnym wynikiem liczbowym. Ten artykuł wyjaśnia jak działa pomiar barwy, co oznaczają wyniki i jak dobrać urządzenie do swojej branży.

Co to jest pomiar barwy

Pomiar barwy to sposób na zamienienie koloru w liczby. Kolorymetr lub spektrofotometr oświetla próbkę standaryzowanym źródłem światła i mierzy jak ta próbka to światło odbija. Wynik to zestaw trzech współrzędnych L*, a*, b* które jednoznacznie opisują kolor w przestrzeni matematycznej zwanej CIELab.

Dlaczego to ważne? Ludzkie oko jest zawodne. Ten sam kolor wygląda inaczej rano i po południu, inaczej przy świetle dziennym i lampie sklepowej, inaczej gdy jesteś wypoczęty i gdy jesteś zmęczony. Urządzenie pomiarowe nie ma tych problemów. Mierzy tak samo o 8 rano i o 18. Dzięki temu możesz wysłać wartości L*, a*, b* do dostawcy w Japonii, Niemczech lub Włoszech i mieć pewność że odtworzy dokładnie Twój kolor bez wysyłania fizycznej próbki.

CIELab. Co to jest i po co Ci ta wiedza

CIELab to trójwymiarowa przestrzeń barw opracowana przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (CIE) w 1976 roku. Opisuje kolor trzema liczbami: L* to jasność (0 to czerń, 100 to biel), a* to oś czerwono-zielona (wartości dodatnie to czerwień, ujemne to zieleń), b* to oś żółto-niebieska (wartości dodatnie to żółć, ujemne to błękit).

Przykład z życia: jeśli Twój wzorzec ma L*=45, a*=12, b*=minus 8, a próbka od dostawcy ma L*=47, a*=10, b*=minus 9, od razu widzisz że jest trochę jaśniejsza, mniej czerwona i trochę bardziej niebieska. Bez pomiaru powiedziałbyś tylko że coś nie gra. Z pomiarem wiesz dokładnie co i o ile.

CIELab jest standardem w całym przemyśle. Od farb i lakierów, przez tworzywa sztuczne i tekstylia, po kosmetyki i przemysł spożywczy. Jeśli Twój kontrahent wymaga danych kolorymetrycznych, na pewno mówi o L*, a*, b*.

ΔE (delta E). Jak interpretować wynik pomiaru różnicy barwy

ΔE (delta E) to jedna liczba która mówi o ile dwa kolory różnią się od siebie. To odległość między dwoma punktami w przestrzeni CIELab, między wzorcem a próbką. Im mniejsze ΔE, tym lepiej.

Praktyczna skala ΔE dla Twojej produkcji: ΔE między 0,5 a 1,0 to różnica niezauważalna gołym okiem lub prawie niezauwazalna, prawie wszystkie branże akceptują. ΔE 1,0 do 2,0 to różnica na granicy widoczności, akceptowalna przy mniej restrykcyjnych tolerancjach. ΔE 2,0 do 3,5 to różnica widoczna przy bezpośrednim porównaniu dwóch próbek. ΔE powyżej 3,5 to wyraźna różnica, w większości branż podstawa reklamacji.

Ważne: branże mają różne standardy. W przemyśle farb tolerancja ΔE*ab poniżej 1,0 jest normą. W przemyśle samochodowym bywa surowiej, nawet poniżej 0,5. W budownictwie można zaakceptować deltę nawet do 3,0. Zanim ustalisz tolerancje z dostawcą, sprawdź normy swojej branży lub zapytaj nas.

Istnieje kilka formuł obliczania ΔE: najprostsza ΔE*ab oraz nowsze ΔE*CMC, ΔE*94 i ΔE*00 które lepiej oddają percepcję wzrokową człowieka. Wszystkie spektrofotometry 3Color obsługują wszystkie formuły.

Metameryzm. Dlaczego ten sam kolor wygląda różnie w różnym świetle

Metameryzm to zjawisko które kosztuje firmy miliony złotych rocznie w reklamacjach. Polega na tym że dwa materiały wyglądają identycznie pod jednym źródłem światła, ale różnią się pod innym. Klasyczny przykład z życia: garnitur i krawat dobrane w sklepie wyglądają na identyczne. Na ulicy w słońcu okazuje się że jeden jest granatowy, a drugi ciemnozielony.

W przemyśle metameryzm pojawia się gdy różni dostawcy komponentów używają innych pigmentów do osiągnięcia tego samego koloru. Plastikowy element i lakierowany metal mogą wyglądać tak samo w hali produkcyjnej, a inaczej u klienta końcowego. Tu leży kluczowa różnica między kolorymetrem a spektrofotometrem: kolorymetr mierzy kolor tylko dla jednego źródła światła i nie wykryje metamerii. Spektrofotometr analizuje pełne widmo próbki i oblicza indeks metamerii, czyli ryzyko że kolor się rozjedzie w innym oświetleniu. Jeśli masz problem z metamerią między komponentami od różnych dostawców, potrzebujesz spektrofotometru.

Urządzenia do pomiaru koloru. Kolorymetr, spektrofotometr, spektrokolorymetr

Kolorymetr o konstrukcji podstawowej używa trzech filtrów barwnych, jest szybki i kompaktowy ale też niedokładny. Powtarzalność ΔE*ab nawet realnie powyżej ΔE 0,03. Dobre do rutynowej kontroli jakości gdzie ważna jest szybkość i mobilność, a nie pełna analiza widmowa. Nie wykrywa metamerii. Modele 3Color: CP-100, CP-200 to też kolorymetry ale wyświetlają dane widmowe więc są dużo bardziej dokładne niż zwykły kolorymetr trójchromatyczny.

Spektrofotometr mierzy pełne widmo odbitego światła co 10 nm. Powtarzalność ΔE*ab poniżej 0,01. Wykrywa metamerię, dostarcza danych widmowych do recepturowania. Standard w laboratoriach i wymagającej kontroli jakości. Modele 3Color: SV-300, SV-400, SFXn i inne.

Spektrokolorymetr to rozwiązanie pośrednie. Analizuje widmo częściowe, wyższa jakość niż kolorymetr z filtrami trójchromatycznymi, niższy koszt niż pełny spektrofotometr. Kolorymetry 3Color CP-100 i CP-200 to właśnie spektrokolorymetry, stąd ich wysoka powtarzalność przy kompaktowej budowie.

Prosta zasada wyboru: jeśli Twój odbiorca lub laboratorium wymaga danych widmowych i wykrywania metamerii to spektrofotometr. Jeśli wystarczy wartość ΔE względem wzorca w codziennej kontroli jakości to kolorymetr lub spektrokolorymetr.

Powtarzalność pomiaru barwy. Dlaczego to najważniejszy parametr urządzenia

Powtarzalność to zdolność urządzenia do dawania tego samego wyniku przy wielokrotnym pomiarze tej samej próbki. Wyrażana jako odchylenie standardowe ΔE*ab przy 30 pomiarach tej samej białej płytki wzorcowej.

Co to znaczy w praktyce: jeśli mierzysz tę samą próbkę rano i po południu i wynik różni się o 0,3 ΔE, nie wiesz czy to realna zmiana w produkcji czy błąd urządzenia. Przy powtarzalności poniżej 0,01 (jak SFXn) masz pewność że każda zmiana o 0,05 ΔE to rzeczywista zmiana w próbce. To ma bezpośrednie przełożenie na to ile partii niepotrzebnie odrzucisz lub ile wadliwych przyjmiesz.

Powtarzalność to nie to samo co zgodność międzyinstrumentalna. Dwa urządzenia tego samego modelu mogą każde z osobna być powtarzalne, ale dawać wyniki różniące się o 0,2 do 0,3 ΔE między sobą. To ma znaczenie gdy wysyłasz próbki między zakładami lub laboratoriami. Wzorcowanie ISO 17025 redukuje to ryzyko.

Jak wybrać urządzenie do pomiaru koloru

Trzy pytania które musisz sobie zadać: czy potrzebujesz wykrywać metamerię i mieć dane widmowe? Jaka powtarzalność jest wymagana, czy Twoja tolerancja ΔE to 0,5 czy 2,0? Czy Twoi kontrahenci wymieniają dane kolorymetryczne między laboratoriami, bo jeśli tak to zgodność międzyinstrumentalna jest kluczowa.

Więcej o wyborze konkretnego modelu: Kolorymetr czy spektrofotometr? Pełna oferta urządzeń: Spektrofotometry przenośne 3Color oraz Kolorymetry 3Color

Podsumowanie

Pomiar barwy zamienia kolor w liczby, czyli współrzędne L*, a*, b* w przestrzeni CIELab. ΔE to różnica między wzorcem a próbką i im mniej tym lepiej. Metameryzm wykryje tylko spektrofotometr. Powtarzalność to najważniejszy parametr urządzenia i decyduje o tym ile możesz ufać wynikom.

Masz pytania o dobór urządzenia lub tolerancje dla swojej branży? Napisz do nas przez formularz kontaktowy. Odpowiemy w ciągu 24 godzin.