汽車色差評價方法研究

王風影 陳承勇

摘 要：隨著汽車行業的發展以及顧客對個性化的高追求，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會導致顧客抱怨。本文介紹一種色差評價方法，為整車色差評價和零部件以及車身的色差管控提供參考。

關鍵詞：顏色匹配;評價;色差

1 前言

汽車顏色包括車身，外飾件和內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，但求兩個件的顏色完全匹配，同時色差的評價帶有較多的主觀因素。所以，對顏色的一致性管控和評價工作提出了很高的要求，好的色差評價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象之間的顏色差異，一般是指非發光體在排除照明條件、環境、觀察距離等差異之后，與標準對象之間的顏色差異。

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。

現代色差評定根據國際照明協會CIE推薦的標準色差公式并采用儀器和電腦測量計算，用精確的數字來表示。

本文介紹的內容主要基于常用的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：表示藍色;

色差單位：美國國家標準局采用賈德等建議的Y1/2、a、b色差計算公式，以此公式計算的顏色差異絕對值1作為一個單位。

3 色差評價人員以及評價環境要求

從事色差評價的人員須獲得相應資質并適當的培訓，顏色識別能力和經驗都非常重要：①無色盲和色弱，矯正視力在1.0以上，色差評價的時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，以減少光線反射對色差評價帶來的誤差。③通過孟塞爾色棋測試，要求半年做一次測試，以保持有效性。④評價者年齡如大于40歲，應使用合適的方法接受視力檢查。⑤避免眼睛疲勞，如連續工作，比色效果將嚴重下降，應休息幾分鐘后在進行比色工作。⑥觀察強烈的色彩后，不要立即看淡色或者補色，在對明亮飽和色進行比色時，如不能判斷，評價人員應在中性灰色上看幾秒后再比色。

FM100色棋測試能力要求錯誤得分0～16分：一般辨色力：首次檢查總錯誤計分為20～100，占總人口的68%;極好辨色力：首次檢測總錯誤得分為0～16，占總人口的16%;較差辨色力：首次檢查總錯誤得分為>100，占總人口的16%;

如果利用自然光線（即太陽光）在戶外做色差評價，其環境因素考慮如下：太陽光不能直射到整車、產品表面;光線適中，建議光照在2000lux以上，可選擇背光地點。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評價地點空曠，而且附近不能存在對光線影響較大的物體，例如綠樹和紅墻。

4 色差目視評價方法

4.1 色差目視評價要求

為了能和儀器測量結果做比較，色差的目視評價也需要規范化并標準化，其實施步驟如下：

（1）規定評價角度：按照色差儀器測量的3個角度進行色差評價（25°、45°和75°）。而且光線的入射角度也按照儀器設定的45°入射光照射，使用D65人造光源模擬實際太陽光線。

（2）符合以上條件的也只有專用的特制色差評審燈光間。在缺少色差評審燈光間的情況，大多數主機廠還是利用自然光線在自然條件下進行評價，在這種條件下目視結果和儀器測量結果比較性不強，而且光線和環境的變化對評價的結果影響也很大，再現性不太好。

①評價人員分別站立在如圖1，站立的位置和儀器角度對應關系如以下A-75°、B-0°和C-20°，給出色差結論;②被評價物體可以是整車需要匹配的部件或者是零部件本身和標準色板。針對整機的評價建議給出兩個結論，一是匹配件的色差，二是零部件和標準色板的色差。前者可以給出整車是否合格的結論，后者為零部件的改善提供方向。③針對整車的色差評價，如需要實現較好的重復性和再現性，還需要把目視評價的點標準化下來，這些點的選擇一般都從有顏色匹配要求的部件上選取。④在色差目視評價時，還需要考慮被評價物體光澤對顏色的影響，使用的油漆顆粒細膩程度也會對顏色評價造成一定干擾。⑤通過把色差影響因素的標準化，可以實現目視結果和儀器測量結果進行比較，縮小人員和儀器測量結果差異。此外，此方法還可以用于人員色差目視培訓。

4.2 判定標準

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

4.2.1 對稱顏色色差接受標準

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

4.2.2 非對稱顏色色差接受標準

在人造光源下的判定標準，非對稱顏色色差接受標準如表格1所示，0-4為合格，4-5級為條件合格， 5級為不合格。

如果在自然光線下判定色差，條件接受限度需要在以上標準的基礎上縮小一個數量級，因為在人造光源下顏色差異往往比自然光下看起來要明顯。表格1所示，0-3為合格， 3-4級為條件合格， 4-5級為不合格。內飾件的接受標準如表格1所示，，0-2級為合格，其余不合格。

4.2.3 判定結果的舉例說明

判定的結果要給出具體的角度和偏差方向以及判定等級。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（b）三個方向。判定結果舉例描述如下：

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字為目視等級，負號代表的是色相偏向在坐標系中的偏差方向。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，目視等級為3-4級。

5 儀器測量方法以及一致性管控

5.1 常用測量儀器：

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

5.2 儀器角度定義

多角度色差儀測量，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，轉化計算得到具體的數值，因此可以通過一次測量得到多個角度的測量數值。常用的角度為15°、25°、45°、75°和110°

5.3 顏色測量

現在主機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。因此針對金屬漆，需要使用多角度測色儀測量多個角度數值。針對素色漆控制單角度45度即可。

5.3.1 測量步驟

（1）定義測量點，選取和目視評價相同的點做測量;多角度色差儀有入射光角度要求，測量時需要定義入射光方向;

（2）將儀器進行校準，主要校準黑白標準板;確保儀器測量誤差最小化。

（3）在標準色板上取標準值，取值方法：多次測量取平均值，在標準板上測量同一個點20次，每次測量5個值，將得到的值取平均，作為標準值。注意，100個數據中，如果差異過大，波動大于0.2，則需要將不合格點去除，或者重新測量后取均值。

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

5.3.2 判定結果

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。

也可計算各個角度的△L、△a和△b值，通過比對接收限，計算出合格率，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、烘烤參數波動、油漆加料操作等都會導致產品最終顏色出現偏差，顏色的測量為偏差提供了量化的指標，可用于指導工藝調整，亦可用于控制產品一致性。

根據測量結果統計各個角度的△L、△a和△b值，計算出合格率，然后結合良率推移圖P圖對過程進行SPC控制，即可達到控制一致性的目的，見圖2。

P圖的控制缺點是，不能反映出單個測量點的差異大小，只是一個綜合表現。如果在相同的合格率情況下，單點測量出來的差異大小，從P圖中是不能反映出來的。在這種情況下，統計超出規格一定范圍的數據，并采用降級方法協助判斷。

另外一個缺點是，樣本量太少的情況下，良率的結果往往不準確。例如素色漆，在只測量45度數值的情況下，因為數據量較少，使用合格率作為判斷的結果和目視結果偏差很大，可以使用計算不合格點數的C圖或者U圖加以控制。

6 目視和儀器測量差異處理方法

目視和儀器測量結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果作為最終評判結果，測量的數據為后續的改進提供客觀依據。色差匹配還存兩個匹配部件色差合格，但和標準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

對顏色評價造成的因素總結起來，大概有三個：光源、物體、觀察者，任一個變化都會導致結果的變化。從色差定義上看還需要排除照明條件、環境、觀察距離等差異。

目視評判方法需要將以上因素固化下來，以得到穩定的評價環境。本文正是從這一角度出發，綜合考慮了各影響因素，并結合色差測量結果，給出了一套評價方法。

參考文獻：

[1]GMW 15195-2008 外觀要求;顏色和光澤.

[2]ASTM D 2244-05 用儀器測定顏色一致性的方法計算色差.

[3]GB/T 9761-2008 色漆和清漆 色漆的目視比色.

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