汽車色差評(píng)價(jià)方法研究

王風(fēng)影 陳承勇

摘 要：隨著汽車行業(yè)的發(fā)展以及顧客對(duì)個(gè)性化的高追求，汽車顏色越來越多，而不同部件之間的顏色匹配問題也越來越突出，如色差匹配效果不佳甚至?xí)?dǎo)致顧客抱怨。本文介紹一種色差評(píng)價(jià)方法，為整車色差評(píng)價(jià)和零部件以及車身的色差管控提供參考。

關(guān)鍵詞：顏色匹配;評(píng)價(jià);色差

1 前言

汽車顏色包括車身，外飾件和內(nèi)飾件各種材料的顏色。近些年來，較為鮮艷的顏色正在被大量使用。因此顏色匹配工作困難越來越大，色差的管控也顯得更重要。

由于外飾基材不相同，使用的油漆類型不相同，但求兩個(gè)件的顏色完全匹配，同時(shí)色差的評(píng)價(jià)帶有較多的主觀因素。所以，對(duì)顏色的一致性管控和評(píng)價(jià)工作提出了很高的要求，好的色差評(píng)價(jià)方法和管控方法能給整車顏色匹配帶來保障。

2 色差的定義

色差是指物體和比較對(duì)象之間的顏色差異，一般是指非發(fā)光體在排除照明條件、環(huán)境、觀察距離等差異之后，與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象之間的顏色差異。

定量表示的顏色色知覺差異，是從明度、色調(diào)和彩度這三種顏色屬性的差異來表示：明度差DL表示深淺的差異;色調(diào)差DH表示色相的差異（即偏紅，偏綠等）;彩度差DC表示鮮艷度的差異。

現(xiàn)代色差評(píng)定根據(jù)國際照明協(xié)會(huì)CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)色差公式并采用儀器和電腦測(cè)量計(jì)算，用精確的數(shù)字來表示。

本文介紹的內(nèi)容主要基于常用的CIELAB（亦CIE L*a*b*）色系。+L： 表示明;+L： 表示暗;+a：表示紅色;-a：表示綠色;+b：表示黃色;-b：表示藍(lán)色;

色差單位：美國國家標(biāo)準(zhǔn)局采用賈德等建議的Y1/2、a、b色差計(jì)算公式，以此公式計(jì)算的顏色差異絕對(duì)值1作為一個(gè)單位。

3 色差評(píng)價(jià)人員以及評(píng)價(jià)環(huán)境要求

從事色差評(píng)價(jià)的人員須獲得相應(yīng)資質(zhì)并適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，顏色識(shí)別能力和經(jīng)驗(yàn)都非常重要：①無色盲和色弱，矯正視力在1.0以上，色差評(píng)價(jià)的時(shí)候不能佩戴有色眼鏡;②著裝上，不能穿戴顏色比較鮮艷的衣服，以減少光線反射對(duì)色差評(píng)價(jià)帶來的誤差。③通過孟塞爾色棋測(cè)試，要求半年做一次測(cè)試，以保持有效性。④評(píng)價(jià)者年齡如大于40歲，應(yīng)使用合適的方法接受視力檢查。⑤避免眼睛疲勞，如連續(xù)工作，比色效果將嚴(yán)重下降，應(yīng)休息幾分鐘后在進(jìn)行比色工作。⑥觀察強(qiáng)烈的色彩后，不要立即看淡色或者補(bǔ)色，在對(duì)明亮飽和色進(jìn)行比色時(shí)，如不能判斷，評(píng)價(jià)人員應(yīng)在中性灰色上看幾秒后再比色。

FM100色棋測(cè)試能力要求錯(cuò)誤得分0～16分：一般辨色力：首次檢查總錯(cuò)誤計(jì)分為20～100，占總?cè)丝诘?8%;極好辨色力：首次檢測(cè)總錯(cuò)誤得分為0～16，占總?cè)丝诘?6%;較差辨色力：首次檢查總錯(cuò)誤得分為>100，占總?cè)丝诘?6%;

如果利用自然光線（即太陽光）在戶外做色差評(píng)價(jià)，其環(huán)境因素考慮如下：太陽光不能直射到整車、產(chǎn)品表面;光線適中，建議光照在2000lux以上，可選擇背光地點(diǎn)。①一般來說，下午15：00-16：30光線較為合適。②利用晴朗天空下北窗漫反射光線;③評(píng)價(jià)地點(diǎn)空曠，而且附近不能存在對(duì)光線影響較大的物體，例如綠樹和紅墻。

4 色差目視評(píng)價(jià)方法

4.1 色差目視評(píng)價(jià)要求

為了能和儀器測(cè)量結(jié)果做比較，色差的目視評(píng)價(jià)也需要規(guī)范化并標(biāo)準(zhǔn)化，其實(shí)施步驟如下：

（1）規(guī)定評(píng)價(jià)角度：按照色差儀器測(cè)量的3個(gè)角度進(jìn)行色差評(píng)價(jià)（25°、45°和75°）。而且光線的入射角度也按照儀器設(shè)定的45°入射光照射，使用D65人造光源模擬實(shí)際太陽光線。

（2）符合以上條件的也只有專用的特制色差評(píng)審燈光間。在缺少色差評(píng)審燈光間的情況，大多數(shù)主機(jī)廠還是利用自然光線在自然條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)，在這種條件下目視結(jié)果和儀器測(cè)量結(jié)果比較性不強(qiáng)，而且光線和環(huán)境的變化對(duì)評(píng)價(jià)的結(jié)果影響也很大，再現(xiàn)性不太好。

①評(píng)價(jià)人員分別站立在如圖1，站立的位置和儀器角度對(duì)應(yīng)關(guān)系如以下A-75°、B-0°和C-20°，給出色差結(jié)論;②被評(píng)價(jià)物體可以是整車需要匹配的部件或者是零部件本身和標(biāo)準(zhǔn)色板。針對(duì)整機(jī)的評(píng)價(jià)建議給出兩個(gè)結(jié)論，一是匹配件的色差，二是零部件和標(biāo)準(zhǔn)色板的色差。前者可以給出整車是否合格的結(jié)論，后者為零部件的改善提供方向。③針對(duì)整車的色差評(píng)價(jià)，如需要實(shí)現(xiàn)較好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，還需要把目視評(píng)價(jià)的點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化下來，這些點(diǎn)的選擇一般都從有顏色匹配要求的部件上選取。④在色差目視評(píng)價(jià)時(shí)，還需要考慮被評(píng)價(jià)物體光澤對(duì)顏色的影響，使用的油漆顆粒細(xì)膩程度也會(huì)對(duì)顏色評(píng)價(jià)造成一定干擾。⑤通過把色差影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化，可以實(shí)現(xiàn)目視結(jié)果和儀器測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，縮小人員和儀器測(cè)量結(jié)果差異。此外，此方法還可以用于人員色差目視培訓(xùn)。

4.2 判定標(biāo)準(zhǔn)

目視評(píng)判色差的判定標(biāo)準(zhǔn)依賴于顏色公差的設(shè)定，對(duì)稱和非對(duì)稱的顏色。對(duì)稱顏色允許往正或負(fù)的方向偏移，非對(duì)稱顏色只允許往其中一個(gè)方向偏移。允許的方向一般設(shè)定為工藝易于控制的方向，或者顏色耐久后的變色方向，例如可以將白色設(shè)定為非對(duì)稱顏色，允許往偏黃方向偏移。一款顏色其公差是否是對(duì)稱的，需要在選定顏色的時(shí)候就考慮到各個(gè)因素并確定下來。

4.2.1 對(duì)稱顏色色差接受標(biāo)準(zhǔn)

將色差差異的主觀感受數(shù)字化量化后，可對(duì)照表格1作出判定，而量化的過程需要通過一定培訓(xùn)和訓(xùn)練后獲得：0-2級(jí)為合格，2級(jí)為條件合格，2-5級(jí)為不合格。

4.2.2 非對(duì)稱顏色色差接受標(biāo)準(zhǔn)

在人造光源下的判定標(biāo)準(zhǔn)，非對(duì)稱顏色色差接受標(biāo)準(zhǔn)如表格1所示，0-4為合格，4-5級(jí)為條件合格， 5級(jí)為不合格。

如果在自然光線下判定色差，條件接受限度需要在以上標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上縮小一個(gè)數(shù)量級(jí)，因?yàn)樵谌嗽旃庠聪骂伾町愅茸匀还庀驴雌饋硪黠@。表格1所示，0-3為合格， 3-4級(jí)為條件合格， 4-5級(jí)為不合格。內(nèi)飾件的接受標(biāo)準(zhǔn)如表格1所示，，0-2級(jí)為合格，其余不合格。

4.2.3 判定結(jié)果的舉例說明

判定的結(jié)果要給出具體的角度和偏差方向以及判定等級(jí)。偏差方向按L*a*b*顏色體系，只能給出偏亮或偏暗（L），偏紅或偏綠（a），偏黃或偏藍(lán)（b）三個(gè)方向。判定結(jié)果舉例描述如下：

25°偏亮2，偏綠-3，偏黃3-4;

45°偏暗1，偏綠-2，偏黃3;

75°偏暗2，偏紅1，偏黃2;

解釋：顏色偏向后面所帶的數(shù)字為目視等級(jí)，負(fù)號(hào)代表的是色相偏向在坐標(biāo)系中的偏差方向。如果在自然光線下判斷，則以上色差是條件合格，25度方向色相偏黃，目視等級(jí)為3-4級(jí)。

5 儀器測(cè)量方法以及一致性管控

5.1 常用測(cè)量儀器：

常用的顏色測(cè)量儀器品牌有比克（BYK），柯尼卡美能達(dá)和愛麗舍（X-Rite），不同的型號(hào)之間差異不小，實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量偏差意義更大。

5.2 儀器角度定義

多角度色差儀測(cè)量，儀器顯示的角度是入射光在物體表面反射后的光線與觀察者視線在產(chǎn)品表面所形成的夾角。在儀器里，不同的觀察者位置均布置有傳感器，通過傳感器接收光信號(hào)，轉(zhuǎn)化計(jì)算得到具體的數(shù)值，因此可以通過一次測(cè)量得到多個(gè)角度的測(cè)量數(shù)值。常用的角度為15°、25°、45°、75°和110°

5.3 顏色測(cè)量

現(xiàn)在主機(jī)廠使用的油漆絕大部分都是金屬漆，從不同的角度上觀察，顏色存在不同程度的差異。因此針對(duì)金屬漆，需要使用多角度測(cè)色儀測(cè)量多個(gè)角度數(shù)值。針對(duì)素色漆控制單角度45度即可。

5.3.1 測(cè)量步驟

（1）定義測(cè)量點(diǎn)，選取和目視評(píng)價(jià)相同的點(diǎn)做測(cè)量;多角度色差儀有入射光角度要求，測(cè)量時(shí)需要定義入射光方向;

（2）將儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，主要校準(zhǔn)黑白標(biāo)準(zhǔn)板;確保儀器測(cè)量誤差最小化。

（3）在標(biāo)準(zhǔn)色板上取標(biāo)準(zhǔn)值，取值方法：多次測(cè)量取平均值，在標(biāo)準(zhǔn)板上測(cè)量同一個(gè)點(diǎn)20次，每次測(cè)量5個(gè)值，將得到的值取平均，作為標(biāo)準(zhǔn)值。注意，100個(gè)數(shù)據(jù)中，如果差異過大，波動(dòng)大于0.2，則需要將不合格點(diǎn)去除，或者重新測(cè)量后取均值。

（4）測(cè)量取值并記錄數(shù)據(jù)。如果只考核△E，那么只需要記錄△E值即可。為了更準(zhǔn)確反映實(shí)際偏差，可分別考核△L、△a和△b值，并且記錄不同角度的數(shù)值。

5.3.2 判定結(jié)果

如果只考核△E值，一般選擇0-0.5范圍作為合格限。0.5-1.0微小差異，有些可接受。1.0-2.0，中等差異，特定接受。2.0-4.0，差異，明顯差異，特定接受。4.0以上，不接受。

也可計(jì)算各個(gè)角度的△L、△a和△b值，通過比對(duì)接收限，計(jì)算出合格率，以此來判斷是否合格。合格率<80%不合格，80%-95%條件合格，>95%合格。

5.4 顏色一致性管控

在噴漆過程中，噴漆參數(shù)、烘烤參數(shù)波動(dòng)、油漆加料操作等都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品最終顏色出現(xiàn)偏差，顏色的測(cè)量為偏差提供了量化的指標(biāo)，可用于指導(dǎo)工藝調(diào)整，亦可用于控制產(chǎn)品一致性。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)各個(gè)角度的△L、△a和△b值，計(jì)算出合格率，然后結(jié)合良率推移圖P圖對(duì)過程進(jìn)行SPC控制，即可達(dá)到控制一致性的目的，見圖2。

P圖的控制缺點(diǎn)是，不能反映出單個(gè)測(cè)量點(diǎn)的差異大小，只是一個(gè)綜合表現(xiàn)。如果在相同的合格率情況下，單點(diǎn)測(cè)量出來的差異大小，從P圖中是不能反映出來的。在這種情況下，統(tǒng)計(jì)超出規(guī)格一定范圍的數(shù)據(jù)，并采用降級(jí)方法協(xié)助判斷。

另外一個(gè)缺點(diǎn)是，樣本量太少的情況下，良率的結(jié)果往往不準(zhǔn)確。例如素色漆，在只測(cè)量45度數(shù)值的情況下，因?yàn)閿?shù)據(jù)量較少，使用合格率作為判斷的結(jié)果和目視結(jié)果偏差很大，可以使用計(jì)算不合格點(diǎn)數(shù)的C圖或者U圖加以控制。

6 目視和儀器測(cè)量差異處理方法

目視和儀器測(cè)量結(jié)果如果存在差異則要看具體情況做判斷，一般來說，兩者不一致以目視結(jié)果作為最終評(píng)判結(jié)果，測(cè)量的數(shù)據(jù)為后續(xù)的改進(jìn)提供客觀依據(jù)。色差匹配還存兩個(gè)匹配部件色差合格，但和標(biāo)準(zhǔn)色差板色差不合格的情況，但一般也可以做讓步放行。

7 總結(jié)

對(duì)顏色評(píng)價(jià)造成的因素總結(jié)起來，大概有三個(gè)：光源、物體、觀察者，任一個(gè)變化都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的變化。從色差定義上看還需要排除照明條件、環(huán)境、觀察距離等差異。

目視評(píng)判方法需要將以上因素固化下來，以得到穩(wěn)定的評(píng)價(jià)環(huán)境。本文正是從這一角度出發(fā)，綜合考慮了各影響因素，并結(jié)合色差測(cè)量結(jié)果，給出了一套評(píng)價(jià)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]GMW 15195-2008 外觀要求;顏色和光澤.

[2]ASTM D 2244-05 用儀器測(cè)定顏色一致性的方法計(jì)算色差.

[3]GB/T 9761-2008 色漆和清漆 色漆的目視比色.

[3]部分信息來源自網(wǎng)絡(luò)：https：//wenku.baidu.com/view/eeba90bbddccda38366baf70.html？from=search;http：//www.xrite.com/top_munsell.aspx？action=products&CategoryID=27 （FM100 產(chǎn)品官網(wǎng)）.