全新在线分光光度仪技术

 

全新在线分光光度仪技术1

 

 

 

 

 

全新在线分光光度仪技术2

 

随着全球消费者的日益成熟，其品味要求也在不断提高，众多制造商急需寻求更为精准且效益更高的颜色测量方法，以确保其产品能够满足更加严格的技术要求。所有消费品制造商，包括汽车内饰、家庭装饰壁板、景观装饰石材或室内墙壁涂料等领域，都必须严格把守质量关，以确保其产品能一次性达到颜色技术要求，并且后续产品保持一致性。否则，制造商将会面临产品报废、返工、延误装运、产品召回、利润受损等巨大风险，并给重要的业务关系和生产合同带来不利影响。

 

颜色测量仪器制造商们借鉴其他行业的先进技术，发明了性能可靠、生产车间专用的在线分光光度仪，它能够进行精确的颜色测量，而价格却大大降低。

 

在线分光光度仪

 

颜色测量仪器制造商们借鉴其他行业的先进技术，发明了性能可靠、生产车间专用的在线分光光度仪，它能够进行精确的颜色测量，同时价格却大大降低。这样，制造商们在采用精益生产技术的高速生产线上同样可以获取可靠的颜色数据。

 

现在，关注产品颜色的制造商仅需2万美元即可得到一套具有以下特点的在线分光光度仪：

 

1.提供实验室级精度的实时或连续数据；

 

2.进行非接触式颜色测量；

 

3.在温度波动、地面振动、高湿度以及照明条件变化很大的车间条件下精确读取色彩数据；

 

4.无需频繁校准即可精确测量；

 

5.可以对具有复杂纹理的产品进行色彩测定。

 

实验室检测的局限性

 

在此之前要取得同等颜色测量精度，要采用专门设计且价格昂贵的分光光度仪（通常在10万美元以上）进行在线检测，或依赖生产过程中限定的实验室采样。后者的物理采样必须在生产设备停止运转时才能进行，要将成品破坏才能取得实验室测试所需的样本，花时间进行测试并在实验室与车间之间往返奔波，而且需要频繁（通常需要每天）校准。

 

由于费力又费钱，采用限于实验室应用的分光仪的制造商通常仅在生产流程的初始、中间和最后阶段才会采样送至实验室并用分光光度仪进行检测。这样做的结果就是实验室检测只能充当最基本的质量控制，即在发货之前检测出不符合技术要求的产品。

 

与之相反，在线分光光度仪使各公司更易于开展精益生产，例如统计式生产过程控制、针对持续改进状况和一次性质量合格率进行的数据采集以及校正错误等。

 

色度计与分光光度仪

 

分光光度仪并非适用于所有的颜色测量。在不要求精确颜色测量时，其他技术能够提供性价比更高的质量控制方式。例如，色度计就是一种更为简便、费用更低的设备，它采用的红、绿、蓝滤光器能模拟人眼对光线和色彩所产生的反应。色度计对于要求不是特别严格的检测工作是非常有效的分拣及快速在线测量工具。

 

色度计的测量精度级为inch（1inch=25.4mm），而分光光度仪的测量精度级则为1/16inch。在有些生产应用过程中，色度计已可以满足要求，使用分光光度仪大材小用。

 

不过，如今越来越多的新应用领域开始采用这种新型的价格适中并且可以在相对恶劣的工厂生产环境中使用的分光光度仪。

 

任何希望通过采用适用于车间的分光光度仪或其他技术提高其测色水平，从而获得竞争优势的公司应首先考虑客户具体的技术要求是什么，换言之，他们愿意为什么样的质量标准买单？

 

为客户悉心考虑

 

为了给此问题一个切实可行的答案，制造商首先需要考虑的是其客户的各项颜色测量标准。这一点似乎是显而易见的，然而很多公司匆忙中忽略了这个基本问题，随后才发现没有合适的质量控制设备。对几个关键性问题的回答将有助于制造商确定最理想的颜色测量设备：

 

1.客户采用哪一种标准颜色坐标：仪器从本质上说是向三个色彩基本元素进行数值分配：色相、饱和度以及明度。

 

2.客户要求达到什么级别的光谱精度分析：RGB仪器仅能提供相对的颜色数值，不是标准的数据；色度计能够提供中等精度的上述任一颜色坐标值；而31-点的分光光度仪则能提供所有标准色彩数值以及完整的反射曲线数据，并达到极高的精度水平。

 

3.客户使用的颜色容差范围是多少：宽泛的容差范围可能仅需要简易的RGB仪器即可，而严格的容差则要求采用31-点分光光度仪。

 

4.进行测量的表面光滑程度：是达到最光滑的镜面程度，还是如同瓦片一般粗糙？部分带有纹理的表面，如布匹等，属于受角度影响非常大的物质，这就意味着物体方向性对测色产生的影响非常大。

 

5.是否需要对含有荧光增白剂的样本进行测量？增白剂受紫外线影响而紫外线是电磁光谱中的不可见光部分。部分产品比如经过荧光增白处理的纸张或织物里面含有的荧光增白剂会将不可见的紫外线转化为可见光。

 

环境评估

 

制造商在了解项目的测色技术规范后，下一步需要考虑的重要问题就是对仪器的使用环境进行真实评估。

 

通常最需要加以考虑的是能否在不破坏成品的前提下对样本进行测量——能否进行非接触式测量，而非采取破坏式测量方法。采用非接触式测量技术的公司能够在质量控制成本以及其他与先进生产技术相关的效益方面获得巨大的竞争优势。

 

非接触式测量所带来的益处包括直接降低报废或损失率，增加生产设备的正常工作时间，更好的利用质检人力资源（无需往返于实验室和车间进行测量）进行更多的质量控制检查，更快地发现问题。

 

轻便、创新、技术

 

测色仪器制造商从其他众多行业借鉴各种技术——包括移动电话公司、喷墨打印制造商、航空公司等——成功开发出创新的车间解决方案。通过应用现今已大规模生产的组件，测色设备制造商大幅度降低了产品价格。

 

现在分光光度仪能够在提供更高质量和更强功能的同时，实现价格降低到早期在线型号产品的1/5左右，主要有三个核心原因：

 

1.发光二极管（LED）技术取得了巨大改进，照明光源更小、更可靠；

 

2.颜色分析仪的生产革新，如由步进电机驱动的稳定滤波器阵列等；

 

3.用于观测样本的光学部件与探测器的革新，以及用于数据分析的电子元件飞速发展。

 

LED提供了集中而强大的白色光源，极大地方便了颜色测量仪器制造商。新型LED作为高端移动电话摄像头内置闪光灯几年前才刚刚成功开发出来，它可以为分光光度仪提供近乎完美的光学部件——强电光源。均衡的LED光猝发能够使仪器从相对较远的距离读取色彩样本。

 

更为强大的新型光源使得新一代分光光度仪可以运用“探照灯”型的光学原理，在一定程度上抵消了由于光强度变化给不同距离上读数带来的影响。加之采用了可与能够保持图像尺寸比例的针孔摄像头媲美的成像光学技术，分光光度仪的可见范围得以极大扩展。

 

LED还具有其他几项重大优势。白色光是由可见光谱中的多种颜色聚合而成，LED发出的光随时间的降解曲线相当平滑，这就意味着各颜色元素的数值在数以百万计的闪光过程中并不会发生很大的变化，这是来自氙闪光灯或炽灯泡的光做不到的。

 

除此之外，LED还能够在极短时间内经受高压电流的冲击，产生强烈闪光。由于LED是基于固态物理原理而不是在真空中通过气体或灼热灯丝进行放电，因此LED具有非常强的抗震性，更易于在测量过程中保持恒定的温度以减少误差。使用LED的分光光度仪能够在0℃～49℃温度条件下进行操作。

 

新型在线分光光度仪在变化很大的照明条件下进行测量时还具有另外一个很大的优势：仪器仅探测来自LED的光，而忽略所有其他环境光源（如白炽灯、荧光灯和钠灯等）。以前的分光光度仪是通过耀眼的氙闪光灯掩盖住环境光源，或通过代价不菲的样本遮盖方法挡住环境光源等方式来应付由于环境光源导致的误差问题。采用LED照明方式的分光光度仪则要精确得多，这种新型仪器对LED脉冲以及探测器进行调节，从而仅识别来自LED的光源，这个过程与我们从城市众多电台中调准到希望收听的特定电台的过程非常类似。

 

通过采用航空工业所掌握的技术与流程，现在的分光光度仪能够经受车间严苛条件的考验。

 

在一定程度上由于具有加固的外壳和密封系统，同时LED能够提供固态的防震照明方法，因此新型仪器能够经受机械震动以及长时间振动。由坚固的步进式电机驱动的稳定干扰滤波器阵列位于色度测定仪中央位置，能够将从样本上反射回来的闪光分解为31个光谱分量。

 

经过超强加固，并安装于符合NEMA标准外壳中的分光光度仪密封性极强，能够经受住洗车时所用高压水流的冲击，而不会发生渗漏。由于还有可选的的保护外壳，其中流动的压缩洁净空气可以随时清洁透镜及其他光学部件，因此新型分光光度仪能够在多尘或油腻的车间环境中正常工作。

 

在车间中使用实验室级的分光光度仪时，质量控制人员应当将仪器的操作环境列入考虑。需要加以考虑的具体问题有：

 

1.读取样本的距离远近；

 

2.规定的测量时间；

 

3.色彩样本的面积与形状；

 

4.样本的基材或纹理；

 

5.车间温度的变化范围与极限值；

 

6.仪器是否在多尘或油腻的条件下操作；

 

7.仪器是否在环境光源变化很大的情况下操作；

 

8.技术人员与操作人员要求对仪器进行正确校准的方式；

 

9.仪器校准的时间间隔；

 

10.与现有软硬件兼容的需求。

 

如今，越来越多的公司发现采用可以在工厂环境中使用的新一代分光光度仪带给他们的好处远远超出了他们的预期。

 

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