Измервателни уреди за светлина и цвят

• От критично значение за компаниите е да могат да възпроизведат даден цвят с висока точност и постоянство
  
  
• Измерването по време на производствения цикъл помага на производителите да управляват цвета в реално време, засичайки потенциални грешки на ранен етап
  
  
• Някои модели луксметри предоставят само оценка, докато други разполагат с възможност за съхранение на резултатите от измерванията

Измерването на цвят, яркост и осветеност е важно за редица индустриални сектори – производството на козметични продукти, храни, лекарства, електронни компоненти, осветителна техника и др. В статията ще разгледаме какви предимства предлагат съвременните уреди за измерване на светлина и цвят.

Измерване на цвят

Предвид силата на цвета да повлиява на вземането на решения за покупка, да изгражда асоциации с даден бранд или да изразява качеството на продукт или опаковка, е от критично значение за компаниите да могат да възпроизведат даден цвят с висока точност и постоянство. Това изисква използването на подходящи инструменти за измерване на цвят.

В проектантския сектор визуалните инспекции и баланси често са първата стъпка в оценяването или измерването на цвят на начално ниво. За да се комуникира един цвят по продължение на веригата на доставка, проектантите трябва да използват универсални цветови системи и идентификатори с цел специфициране на желания цвят. След това производителите използват цветови еталони, специфични за субстрата, за да се оцени визуално доколко се доближава полученият цвят до стандарта. Например, когато се оценяват текстилни мостри, доставчиците използват инструменти като цветови образци за сравнение с мострата. Ако цветът на мострата е визуално много далеч от стандарта, това е непосредствен индикатор, че е необходимо регулиране или на формулировката на багрилото, или на материала. Макар този визуален подход да осигурява базово ниво на контрол на цвета по лесен и достъпен начин за по-прости вериги на доставка, мащабирането му не е ефективно за сложни работни потоци с множество участници, произвеждащи един и същ продукт на няколко континента.

Когато последователното постигане на точния цвят е от критично значение, или когато трябва да се потвърдят резултатите от визуалната инспекция, се използват измервателни уреди.

Спектрофотометри

Те са сред най-разпространените и широко използвани инструменти за измерване на цвят в индустрията. Компаниите изискват приложението им за мониторинг на точността на цвета по време на предпроизводствените и производствените процеси. Измерването по време на производствения цикъл помага на производителите да управляват цвета в реално време, засичайки потенциални грешки на ранен етап, което да позволи предприемането на действия преди да бъдат загубени допълнителни ресурси.

Има три основни вида спектрофотометри и изборът на един от тях до голяма степен се базира на типа повърхност, която ще се измерва. По размер инструментите варират от преносими до настолни, като всеки един от тях предлага различна функционалност с цел гарантиране на постоянство на цвета при отделните материали.

Спектрофотометрите с 0°/45° (или 45°/0°) архитектура измерват светлината от фиксиран ъгъл от 45° и са най-разпространени, защото в най-голяма степен възпроизвеждат това, което може да види човешкото око. Те обикновено се използват за измерване на цвят на плоски, гладки или матови повърхности, особено в печатарската индустрия. Тези устройства се използват предимно за калибриране на монитори и екрани, както и при печат и опаковане.

Инструментите със сферична архитектура могат да измерват отразената светлина от всички ъгли. Тези уреди обикновено се използват за измерване на цвят на текстурирани повърхности като текстил и пластмаси, както и на лъскави или отразяващи повърхности като мастила с метален отблясък и други лъскави повърхности.

Многоъгълните спектрофотометри оценяват цвета на пробата/мострата все едно тя се движи напред-назад. Тези инструменти са най-подходящи за измерване на пигменти със специални покрития и цветове със специални ефекти и добавки, които наподобяват слюда или седеф, често използвани за шаситата на автомобили. Тези покрития стават все по-разпространени и в производството на облекла и обувки.

Измерването на цвят и визуално, и спектрално по време на производствения процес спомага да се гарантира, че цветовете остават в допустими граници и че крайният резултат се доближава до намеренията на бранда. Тъй като цветът може да изглежда различно в зависимост от източника на светлина, критично важна, но често пренебрегвана стъпка от процеса на измерване на цвят е оценката му по отношение на осветлението.

Процесите на цялостно измерване на цвят трябва да включват подходяща оценка на материала при различни светлоизточници. Например производителите на мебели трябва да знаят как могат да изглеждат продуктите им както в магазин, за да подбудят покупка, така и при домашно осветление, за да се избегнат връщания. Най-добрият начин да се постигне това е да се използва светлинна камера, която може да симулира как изглеждат цветовете при осветление, характерно за различни среди. Подобно на спектрофотометрите, светлинните камери се предлагат в различни размери и обхват на светлинни източници, като изборът на подходящо решение зависи от материалите, които ще се оценяват.

Калибриране на дисплеи

При цветовото калибриране също са необходими измервателни уреди, които да отчетат светлинното излъчване от дисплея. Колориметрите използват три различни цветни филтъра (червен, зелен и син), за да имитират начина, по който човешкото око възприема цветове. Спектрорадиометрите, както показва наименованието им, са спектрални устройства, което означава, че измерват светлината като функция от дължината на вълната. Това им позволява да дадат характеристика за спектралното разпределение на мощността (SPD) на дисплея или за енергийните нива на светлинен източник в диапазон от дължини на вълната. Това е полезно за откриване и коригиране на разликите в дисплеи с подсветка и отстраняването на грешки вследствие на метамерия (цветове с различни SPD изглеждат идентични при определени условия). Спектрорадиометрите се отличават с висока степен на точност за сметка на скоростта на измерване и преносимостта, които са характерни за колориметрите.

Колориметрите обикновено разполагат с калибрационни матрици. Тъй като те не са спектрални устройства, те не могат да извлекат разликата между различните конфигурации с подсветка на съвременните дисплеи (LCD, OLED и др.). Поради тази причина те имат интегрирани матрици за корекция или калибриране, които да гарантират по-висока точност на измерванията. Разпространено приложение на спектрорадиометрите е за профилиране на колориметрите за специфичен дисплей чрез изграждане на калибрационна матрица в колориметъра, която пасва на специфичното SPD на дисплея, което значително минимизира грешките.

Измерване на светлина

Човешкото зрение зависи от светлината, която се отразява от повърхностите. Очите са чувствителни на широк диапазон на светлинния интензитет, но при ниски нива губят способността си да различават детайли. Затова при извършването на прецизни дейности като измерване или асемблиране се постига най-добра ефективност, когато светлината е достатъчно ярка. Работата при лоша осветеност причинява умора и може да доведе до грешки. Инцидентите в индустриална среда са с по-голяма честота, когато нивата на осветеност са ниски.

Луксметрите са инструменти, предназначени за измерването на яркост, което обикновено обхваща видими светлинни източници като Слънцето и Луната, излъчващи светлина тела, флуоресцентна светлина, светлина от крушки с нажежаема жичка, светодиоди, източници на ултравиолетова светлина и др. Те могат да бъдат използвани за разнообразие от приложения, в различни индустриални сектори и среди, но работният им принцип си остава същия.

Устройствата са лесни за експлоатация, тъй като са проектирани с мисъл за прецизност и универсалност. Важно е да се отбележи, че някои модели предоставят само оценка, докато други разполагат с възможност за съхранение на резултатите от измерванията, или благодарение на вътрешна памет, или чрез интегрирана функционалност на регистратор на данни.

Съвременните дигитални луксметри използват светлинни сензори, базирани на селен, силиций или кадмиев сулфид. Първите два вида са фотоволтаични, което означава, че генерират електрически заряд, пропорционален на количеството светлина, което попада в сензора. Селенът е особено чувствителен и генерира достатъчно напрежение, за да работи без батерия, но тези инструменти не са ефективни при условия на ниска осветеност.

Силициевите сензори се нуждаят както от батерия, така и от усилвателна верига, но функционират добре при ниска осветеност. Същевременно базираните на кадмиев сулфид преносими луксметри, които също изискват батерия, генерират електрически заряд, който варира в зависимост от експозицията на светлина. Заради чувствителността към ниска осветеност, повечето съвременни луксметри са със сензори, базирани на силиций или кадмиев сулфид.

В допълнение към тези компоненти измервателните уреди разполагат с издръжлив корпус, който да защити деликатния сензор. За допълнителна защита луксметрите обикновено се предлагат и с капачка за лещата, която гарантира оптималното състояние на фотодиода. Тези предпазни мерки са особено полезни в индустриални среди с тежки условия, където рискът от повреда е по-голям. Повечето съвременни луксметри визуализират отчитанията си в дигитален формат на лесно четими LCD дисплеи.