测配色技术浅析

刘林云

(东华大学 上海市松江区人民北路2999号 201600)

摘要：简要介绍了测配色原理，综述了测配色技术与设备、现新发展及目前的主要研究方向，展望了印染测配色技术与设备的发展趋势。

关键词：测配色原理；测配色技术与设备

1 引言

计算机测配色系统是降低染料成本，提高产品质量，缩短生产周期必不可少的手段。随着改革开放的不断深入，越来越多的企业需要应用该系统，同时对测配色提出了新的要求。电脑测配色仪的诸多功能已给印染等行业带来了极大的方便，要参与国际竞争，其颜色质量的评价与控制必须符合国际规范和准则。本文主要简要介绍测配色技术及其原理，综述了测配色技术的设备，展望印染测配色技术与设备的发展趋势。

2 电脑测配色原理[1]

一束光投于不透明纺织品时，除少数表面反射外，大部分光线进入纤维内部，发生吸收和散射，光的吸收主要是染料所致，不同的染料选择吸收的光谱不同， 使得纺织品形成各种颜色。同时染料数量越多，吸收得越强烈，反射出来的光越少，可见在染料浓度和纺织品反射率之间必存在某种关系，1939 年库贝尔卡—曼克从完整辐射理论诱导出相对简单的理论， 找出了这种关系。电脑测配色就是依据著名的库贝尔卡—曼克理论：

( 1)

式( 1) 中 λ为波长，R 为反射率，K 为单元厚度的吸光率( 吸收系数) ，S 为散射系数( 单元厚度的漫反射率) 。假定所有光的吸收( K) 来自染料，而散射( S) 来自织物，

( 2)

式( 2) 中 C 为染料浓度，为染料特征常数，它代表染料单位浓度时的染色纺织品 K/S 值，K 对固定的波长是个常数，而对不同的波长则是个变量。对不透明的染色纺织品而言，有下式成立：

在材质相同的情况下，( K/S)λ仅与( K/S)染料λ有关。由于染料以分子状态存在于纤维中，染料分子的大小比可见光波长小得多，其散射作用近似为零，所以可以把( K/S)λ作为单一数值来进行计算，即在不发生相互干扰的情况下，拼色的 K/S 总值是各个拼染染料 K/S 值之和，如下式：

( 3)

式( 3) 中 m 为拼色的样品， w为坯布，1、2、……n 为各个染料。将( 2) 带入( 3) ，得：

( 4)

( 4) 式建立了( K/S) 总值与各染料浓度的关系，( 1) 式是( K/S) 值与反射率的关系，因此，由浓度可算 K/S 值，再算出反射率，反之也可以由反射率推出染料的浓度。

3印染测色技术与设备

电子测配色系统[2]有硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括测色仪、微机、分光光度计、打印机等;软件部分包括测色、基础数据库、预测处方和修正计算、处方管理等功能模块。使用电子计算机配色时，先根据色样及生产要求，选择工艺及色料，然后指令计算机配色。配色程序可提供多个预测处方，及色差、白度、黄度、同色异谱指数、色深度等量化指标。配色软件的基本框架如图所示。

颜色的测量[3]根据被测对象的性质不同而分为自发光体颜色的测量和物体色的测量两大类。例如，光源、显示器等所表现的颜色由其自身辐射而成，所以这类颜色的测量主要是确定其光谱功率分布; 而纺织品的颜色则是物体受到光源照明后，经过自身的反射而形成人眼的色觉。后者实际上是物体表面的反射光度特性对照明光源的光谱功率分布进行调制而产生的，因此物体表面色的测量主要是测定物体色的光谱反射比。概而言之，颜色的测量方法有目视法、光电积分法和分光光度法三种。目视测色法已逐渐被淘汰，目前主要是采用仪器的物理测色方法。光电积分法通过把探测器的光谱响应匹配成CIE标准色度观察者光谱三刺激值曲线，从而对探测器所接收到的来自被测颜色的光谱能量进行积分测量。该方法测量速度很快，并具有适当的测量精度。光电积分型测色仪器已广泛应用于颜色工业生产和控制过程中。

分光光度法通过测定物体的反射光谱功率分布， 并由此计算出被测颜色在各种标准照明体下的三刺激值。这是一种精密的颜色测量方法，由此制成的仪器即为光谱光度计或分光光谱仪，成本较高。在纺织印染应用自动配色时， 必须获得颜色样品的光谱分布或其本身的光度特性， 因此应该采用分光光度法进行颜色测量。光谱光度计包括机械扫描和电子扫描两大类。机械扫描式分光光度仪一般采用卤钨灯照明。光电倍增管接收从单色仪射出的各波长辐射能量， 精度高， 但速度慢。比较典型的有美国的Hardy Spectrophotometer 及其发展型Diano MatchScan等。随着半导体技术的进步， 高性能的图像传感器不断开发，出现了采用闪光氙灯和自扫描光电二极管阵列为照明光源和探测器的电子扫描式光谱光度计， 测量速度很快。其代表是美国MacBeth的MS系列和CE( Color Eye) 系列。因工业的需求， 近年来出现了基于半导体集成和光纤技术的最新产品， 其代表是瑞士和美国的Da