Lý thuyết của máy đo màu đa góc (Phần 1)
MÁY ĐO MÀU ĐA GÓC
(Multi-angle Color Measurement)
Phần 1: Lớp phủ hiệu ứng và lý thuyết của máy đo màu nhiều góc nhìn
Lớp phủ hiệu ứng sơn ô tô và lý thuyết của máy đo màu đa góc
– Hiện nay, các lớp phủ hiệu ứng ngày càng đóng vai trò chủ đạo. Tạo nên giá trị của sản phẩm trong nhiều ứng dụng khác nhau. Vì chúng làm cho bề mặt vật thể trở nên nổi bật, hấp dẫn và độc đáo hơn.
– Trái ngược với các màu đơn sắc thông thường. Lớp phủ hiệu ứng sẽ làm thay đổi diện mạo của vật thể, tùy thuộc vào góc nhìn và điều kiện ánh sáng. Lớp phủ giao thoa không chỉ thể hiện sự thay đổi độ sáng theo góc nhìn khác nhau, mà còn làm thay đổi cả độ bão hòa và sắc độ.
– Sự phát triển mới nhất của ngành khoa học vật liệu là các chất tạo màu có hiệu ứng đặc biệt đã xuất hiện. Chẳng hạn như sơn kim loại và sơn ngọc trai. Tạo ra hiệu ứng lấp lánh khi điều kiện ánh sáng thay đổi, từ ánh nắng mặt trời trực tiếp sang bầu trời nhiều mây.
Lớp phủ hiệu ứng sơn kim loại (Metallic Paint)
– Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đều có những trải nghiệm là:
- Một chiếc xe hơi với lớp sơn kim loại sẽ hiển thị hiệu ứng màu sắc khác nhau dưới ánh nắng mặt trời và trong bóng râm.
- Cũng tương tự như vậy, một bộ quần áo thời trang cũng trông khác đi trong trung tâm mua sắm so với điều kiện ánh sáng tự nhiên ngoài trời.
– Để mô tả các hiệu ứng này một cách đầy đủ, khách quan và chính xác nhất có thể. Các phép đo lường cần được thực hiện bằng một thiết bị chuyên dụng. Đó là máy đo màu quang phổ đa góc (Multi-Angle Spectrophotometer).
– Khác với máy đo màu đơn góc truyền thống, máy đo màu đa góc có khả năng thu nhận dữ liệu màu tại nhiều góc độ quan sát khác nhau. Từ đó phản ánh chính xác hiện tượng goniochromism (hiệu ứng đổi màu theo góc). Trở thành thiết bị không thể thiếu trong quy trình kiểm soát chất lượng màu hiện đại.
– Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau để tìm hiểu kỹ hơn về việc đánh giá trực quan lớp phủ hiệu ứng và lý thuyết của máy đo màu đa góc.
1. Đánh giá giá trực quan về hiệu quả của lớp phủ hiệu ứng:
1.1. Đánh giá màu sắc vật thể từ nhiều góc độ khác nhau:
Phương pháp đánh giá trực quan lớp phủ truyền thống (A) và lớp phủ hiệu ứng đổi màu theo góc (B)
– Trong các ngành công nghiệp như sơn ô tô, sơn công nghiệp, nhựa, mực in và vật liệu phủ hiệu ứng,…. việc đánh giá màu sắc không chỉ dừng lại ở một góc quan sát cố định.
– Như trên bề mặt lớp hoàn thiện kim loại thể hiện sự thay đổi độ sáng ở các góc nhìn khác nhau. Do đó, cần phải nghiêng mẫu để tạo ra hiệu ứng tương tự trong quá trình đánh giá trực quan.
– Hiệu ứng này cũng được gọi là “sự chuyển đổi sáng tối”. Sự thay đổi độ sáng giữa các góc nhìn càng lớn, các đường nét của vật thể càng được làm nổi bật.
– Để quan sát sự thay đổi màu sắc của bề mặt giao thoa, chúng ta cần di chuyển tấm mẫu để tăng hoặc giảm góc chiếu sáng (như hình trên).
1.2. Đánh giá hiệu ứng hình ảnh bề mặt:
Hiệu ứng lấp lánh Sparke dưới ánh nắng trực tiếp (A) với độ hạt Graininess dưới bầu trời nhiều mây (B)
– Trong các lớp phủ hiệu ứng như sơn metallic, pearlescent hoặc xirallic,…. bề mặt vật liệu không phản xạ ánh sáng một cách đồng nhất.
– Do đó, bên cạnh sự thay đổi về màu sắc. Nhận thức tổng thể của chúng ta cũng bị ảnh hưởng bởi các hạt hiệu ứng có trong lớp phủ.
– Các hạt hiệu ứng này có kích thước, hình dạng và hướng phân bố khác nhau. Sẽ tạo ra hai hiện tượng thị giác đặc trưng là:
- Hiệu ứng lấp lánh (Sparkle)
- Độ hạt (Graininess)
– Hai hiệu ứng trên không thể được mô tả đầy đủ chỉ bằng các giá trị màu trung bình, mà cần dùng đến phương pháp đo màu đa góc và các thuật toán phân tích quang học chuyên sâu.
1.2.1. Hiệu ứng lấp lánh (Sparkling):
Hiệu ứng lấp lánh ánh kim (Sparkling)
– Hiệu ứng lấp lánh xuất hiện khi các mảnh kim loại hoặc các sắc tố lấp lánh khác bị phản xạ ánh sáng mạnh tại một số góc nhất định, tạo nên các điểm sáng cục bộ có cường độ cao.
– Hiệu ứng này thay đổi tùy thuộc vào điều kiện ánh sáng. Ví dụ như: ánh sáng mặt trời trực tiếp so với bầu trời nhiều mây.
– Có thể quan sát thấy hiệu ứng lấp lánh hoặc ánh kim dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp. Hiệu ứng này thường được mô tả bằng nhiều từ khác nhau như: lấp lánh, độ sáng vi mô hoặc ánh phản chiếu.
– Chúng được tạo ra bởi độ phản xạ của từng sắc tố tạo hiệu ứng. Do đó, sẽ bị ảnh hưởng bởi:
- Loại và kích thước vảy
- Nồng độ chất tạo màu
- Định hướng của sắc tố hiệu ứng
- Phương pháp sơn phủ
– Hiệu ứng lấp lánh thay đổi tùy thuộc vào góc chiếu sáng.
1.2.2. Độ hạt (Graininess):
– Ngoài hiệu ứng lấp lánh dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp. Một hiệu ứng khác cũng có thể được quan sát trong điều kiện nhiều mây.
– Độ hạt được mô tả là cảm giác bên ngoài của bề mặt vật thể có cấu trúc hạt mịn hoặc thô ráp khi quan sát ở khoảng cách gần.
– Độ hạt thị giác có thể bị ảnh hưởng bởi đường kính hoặc hướng của các mảnh vỡ. Dẫn đến sự phân bố không đồng đều của các hạt phản xạ ánh sáng.
– Góc quan sát ít liên quan khi đánh giá độ hạt.
2. Lý thuyết của máy đo màu đa góc:
2.1. Đo màu tại nhiều góc (Multi-angle Color Measurement):
Sơ đồ nguyên lý đo màu phản xạ gương tại 3 góc 15, 45 và 110 độ
– Các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM, DIN và ISO đã xác định: Phép đo màu đa góc là phương pháp để mô tả một cách khách quan về màu sắc của lớp hoàn thiện kim loại.
– Các nghiên cứu cho thấy, cần tối thiểu ba và tối ưu là năm góc nhìn. Hình học đo lường cho phép đo màu đa góc được xác định bởi các góc phản xạ.
– Góc phản xạ là góc nhìn được đo từ hướng phản xạ trong mặt phẳng chiếu sáng. Góc này dương khi được đo từ hướng phản xạ về phía hướng pháp tuyến (như hình bên dưới).
Sơ đồ nguyên lý máy đo màu đa góc tại 5 góc phản xạ dương
– Phương pháp chiếu sáng định hướng được sử dụng thay vì chiếu sáng hình cầu là vì chiếu sáng hình cầu sẽ làm giảm thiểu ảnh hưởng từ các hiệu ứng định hướng như hiệu ứng mù Venetian và các sự bất thường, không đồng đều trên bề mặt.
– Do đó, việc lấy trung bình chiếu sáng hình cầu sẽ khiến giá trị màu đo được của hai mẫu vật trông giống nhau. Trong khi về mặt thị giác, hai mẫu vật đó sẽ không khớp nhau.
– Đối với kiểm soát chất lượng màu sắc, dữ liệu đo màu L*, a*, b* (hoặc L*, C*, ho) và công thức độ lệch màu delta E* có thể được sử dụng. Dung sai thường cao hơn đối với góc phản xạ gần (15o, 25o) và góc lật (75o, 110o) so với dung sai 45o.
– Để có một thông số dung sai duy nhất mà không phụ thuộc vào màu sắc, cần phải sử dụng các hệ số trọng số. Do đó, các công ty ô tô thường đặt ra các thông số kỹ thuật về delta E’ dựa trên tiêu chuẩn DIN 6175 bằng cách sử dụng thiết bị đo màu tại 3 hoặc 5 góc.
– Một chỉ số hữu ích khác là chỉ số lật. Một thước đo sự thay đổi độ sáng của màu kim loại khi nó được nghiêng qua toàn bộ phạm vi góc nhìn.
– Trong những năm gần đây, một thế hệ sắc tố hiệu ứng đặc biệt mới ngày càng phát triển và dần trở nên phổ biến. Đối với một số các sắc tố mới này, màu sắc sẽ di chuyển trên một phạm vi rộng. Để nắm bắt đầy đủ sự di chuyển màu sắc của các sắc tố giao thoa này, cần phải thêm các góc quan sát và chiếu sáng.
– Để giữ toàn bộ quy trình thực tế trong việc sử dụng máy đo màu đa góc. Các nhà nghiên cứu đã xác định rằng, việc bổ sung thêm một góc ở phía sau độ bóng, ví dụ như góc -15o là có lợi.
Đo lường sự lan truyền di chuyển màu sắc ở góc phía sau lớp bóng tại -15o
– Tóm lại, các góc được dùng để đo màu theo tiêu chuẩn là:
- Máy đo màu 3 góc: Bộ thu 45o (45as15o, 45as45o, 45as110o)
- Máy đo màu 6 góc: Bộ thu 45o (45as-15o, 45as15o, 45as25o, 45as45o, 45as75o, 45as110o)
- Máy đo màu 12 góc: Bộ thu 45o (45as-15o, 45as15o, 45as25o, 45as45o, 45as75o, 45as110o), bộ thu 15o (15as-45o,15as-15o, 15as15o, 15as-30o, 15as45o, 15as80o)
Sơ đồ 12 góc đo lường của máy đo màu đa góc (Multi-Angle Spectrophotometer) MC12 CHNSpec
2.2. Đo lường hiệu ứng màu đa góc:
– Phương pháp đo màu đa góc sẽ thực hiện việc tính toán giá trị màu bằng cách lấy trung bình độ phản xạ quang phổ trên toàn bộ vùng được chiếu sáng. Do đó, không thể phân biệt được giữa màu của lớp sơn nền và độ phản xạ của các hạt nhôm.
– Kết quả là, hai lớp phủ hiệu ứng có thể có cùng giá trị màu khi thực hiện phép đo bằng máy đo màu đa góc. Nhưng khi quan sát bằng mắt thường lại trông rất khác nhau. Sự khác biệt này về mặt thị giác là do hiệu ứng của các hạt nhôm gây ra.
– Ngày này, để mô tả đặc điểm ấn tượng về hiệu ứng hoàn thiện dưới các góc nhìn và điều kiện chiếu sáng khác nhau. Các máy đo màu đa góc còn được trang bị thêm tính năng đo lường hiệu ứng (lấp lánh & độ hạt). Để có thể đánh giá khách quan về ấn tượng màu sắc tổng thể.
– Phương pháp đo hiệu ứng đa góc giúp người dùng xác định rõ ràng về sự thay đổi độ sáng tối cũng như sự biến đổi màu sắc của các lớp phủ hiệu ứng. Các góc đo hiệu ứng như sau:
- Sáu góc đo lấp lánh: 15as-45o, 15as-30o, 15as-15o, 15as15o, 15as45o, 15as80o
- Độ hạt khuyếch tán: 15d.
– Tính năng kiểm soát độ lấp lánh và độ hạt bằng thiết bị quang phổ cao cấp sẽ mô phỏng sự thay đổi hiệu ứng dưới điều kiện ánh sáng trực tiếp và khuếch tán. Mang đến hiệu quả kiểm soát màu chính xác, toàn diện và đáng tin cậy.
– Trong bài sau, chúng ta sẽ cùng nhau để tìm hiểu kỹ hơn về nguyên lý đo màu & hiệu ứng đa góc hiệu quả theo tiêu chuẩn. Xem thêm tại đây.
Xem thêm:
– Máy đo màu Colorimeter và Spectrophotometer
– Lựa chọn tủ so màu (Color Light Box) phù hợp
– Buồng thử nghiệm ăn mòn bằng sương muối
Thông tin liên hệ:
Mr. Tiến – 0907 043 291
Email: [email protected]
Để lại một bình luận