Einsatz eines Digitalmikroskops bei RGB-Messungen

Was ist ein Kolorimeter?

Im menschlichen Auge trennt die Netzhaut das von einem betrachteten Objekt reflektierte Licht (sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm) in Rot (R), Grün (G) und Blau (B) und leitet diese Reize an das Gehirn weiter, wo sie als Farbe ausgewertet werden. Auf die gleiche Weise misst ein Kolorimeter diese drei Arten von Lichtreizen und quantifiziert sie als Tristimuluswerte: X, Y und Z.
Diese Messung wird als Direktablesung des Stimuluswertes bezeichnet. Diese Art von Kolorimeter ist relativ preiswert, kompakt und einfach zu handhaben. Daher wird es häufig bei Farbprüfungen und ähnlichen Vorgängen in Produktionsstätten eingesetzt. Andererseits variieren die numerischen Werte je nach Lichtquelle, so dass dieses System nicht für die fortgeschrittenen Analysen geeignet ist, die mit Spektralphotometern durchgeführt werden (siehe unten).

Was ist ein Spektralphotometer?

Ein Spektrophotometer misst den Reflexionsgrad, indem es einen Sensor mit mehreren Empfängern verwendet, um das von der Lichtquelle emittierte und vom Messobjekt reflektierte Licht in mehrere Wellenlängen aufzuteilen. Zusätzlich zur Berechnung der Tristimuluswerte X, Y und Z kann dieses System auch die Farbe (Wellenlänge) über die spektrale Reflexion mit einem Diagramm oder etwas Ähnlichem analysieren.
Im Gegensatz zum Kolorimeter mit direkter Ablesung der Stimuluswerte kann ein Spektralphotometer die Daten verschiedener Lichtquellen verwenden, um Unterschiede in der Betrachtungsmethode zu untersuchen, die auf die Lichtquelle zurückzuführen sind (Farbwiedergabe), das Phänomen, das auftritt, wenn zwei Farben unter einer Beleuchtungsbedingung gleich zu sein scheinen (Metamerie), und Unterschiede in der Beschaffenheit der Messobjekte. Obwohl sie teurer sind als Kolorimeter, ermöglichen Spektralphotometer eine fortschrittlichere Farbanalyse und werden daher hauptsächlich in der Forschung und Entwicklung eingesetzt.

RGB-Farbsystem

Dies ist das erste von der CIE festgelegte Farbsystem. Dieses System drückt Farbe als Mischungsverhältnis (additive Farbmischung) der drei tatsächlich existierenden Grundfarben (auch als Tristimulus, Referenzfarbreize und Farbreize bekannt) R (Rot), G (Grün) und B (Blau) aus. Das Spektrum der drei Grundfarben ist R = 700 nm, G= 546,1 nm, und B = 453,8 nm. Es gibt jedoch Farben, die nicht als additive Farbmischung im RGB-Farbsystem ausgedrückt werden können. Ein helles Cyan kann zum Beispiel nicht mit einer Kombination der drei Grundfarben erzeugt werden.

Da die Farbkombinationen im RGB-Farbsystem auch zur Darstellung von Farben auf LCD-Monitoren verwendet werden, wird dieses System auch als Monitor-Farbsystem bezeichnet.
Jede der drei Grundfarben wird in Intensitätsabstufungen von 0 bis 255 ausgedrückt. Durch Kombination dieser Abstufungen ist es möglich, 256 hoch 3 = 16.777.216 verschiedene Farben auszudrücken. Weiß wird an dem Punkt angezeigt, an dem sich die drei Primärfarben überschneiden.

XYZ-Farbsystem

Das XYZ-Farbsystem ist in verschiedenen industriellen Bereichen weit verbreitet. Dieses System verwendet X, Y und Z, um Farben auszudrücken, und wurde entwickelt, um mathematisch das Problem zu umgehen, dass das RGB-Farbsystem nicht in der Lage ist, monochromes Licht der Farbskala genau wiederzugeben.
R, G und B sind das Spektrum, das tatsächlich existiert und werden als echte Farben bezeichnet. Auf der anderen Seite sind X, Y und Z in diesem Farbsystem die Farben des mathematisch umgewandelten Lichts. Da einige dieser Farben nicht wirklich existieren, werden X, Y und Z als Falschfarben bezeichnet. Anstatt die von Menschen wahrgenommenen Farben zu systematisieren, ermöglicht die Verwendung von Falschfarben mit dem Ziel, Farben quantifiziert darzustellen, alle Farben als X-, Y- und Z-Werte auszudrücken.

Die drei Achsen des XYZ-Farbsystems sind wie folgt zugeordnet.
X: Rotanteil (enthält keine Helligkeit)
Y: Grünanteil (der einzige Wert, der Helligkeit enthält)
Z: Blauanteil (enthält keine Helligkeit)
X, Y und Z stehen in einer dreidimensionalen Beziehung zueinander, aber die Abbildung rechts stellt ein zweidimensionales Diagramm dar, in dem Z absichtlich weggelassen wurde. Dieses Diagramm wird als xy-Chromatizitätsdiagramm bezeichnet. X wird auf der horizontalen und Y auf der vertikalen Achse aufgetragen. Das Diagramm ist hufeisenförmig und zeigt nur die primäre Wellenlänge an, die dem Farbton entspricht, und die Anregungsreinheit, die der Sättigung entspricht. Die Helligkeit wird nicht angezeigt.
Der Punkt nahe der Mitte wird als weißer Punkt bezeichnet, was bedeutet, dass die Farbe hier weiß ist. Anhand der Positionen von Cyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y) können Sie außerdem erkennen, dass die Sättigungen von Farben wie Druckertinte und Farbe im XY-Farbraumdiagramm niedrig sind, was darauf hindeutet, wie groß die Bandbreite des XYZ-Farbsystems ist.

L*a*b* Farbsystem

Dieses Farbsystem wurde 1976 von der CIE definiert. L*a*b* wird als „L Stern, a Stern, b Stern“ gelesen.
Dieser Abschnitt beschreibt die Bedingungen, die durch die positiven und negativen Werte der einzelnen Achsen angezeigt werden, zusammen mit der folgenden Abbildung.

L*-Achse: Achse, die die Helligkeit anzeigt. Positive Werte stehen für eine weißere (hellere) Farbe, negative Werte für eine schwärzere (dunklere) Farbe.
a*-Achse: Achse, die den Farbton von grün bis rot anzeigt. Negative Werte bedeuten einen stärkeren Grünton, positive Werte einen stärkeren Rotton.
b*-Achse: Achse, die den Farbton von Blau bis Gelb anzeigt. Negative Werte stehen für einen stärkeren Blauton, positive Werte für einen stärkeren Gelbton.

Die Farbdifferenz (ΔE) kann durch die Verwendung der Werte dieser drei Achsen in der Farbdifferenzformel ermittelt werden. Auch Kolorimeter, die in der Qualitätskontrolle weit verbreitet sind, berechnen Farbdifferenzen mit dieser Methode.
Die Festlegung dieses ΔE als Kontrollindex ist nützlich, um die Qualität zu verbessern, indem eine Quantifizierung im Farbdifferenzmanagement und eine vergleichende Beurteilung mit Referenzfarben in industriellen Bereichen ermöglicht wird.

Auswertung von Farbdifferenzen durch Folien-RGB-Messung

Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX ist mit einem fortschrittlichen optischen System und einem 4K-CMOS-Bilderfassungssensor ausgestattet, die eine hohe Tiefenschärfe mit einer hohen Auflösung und mit einem Betrachtungssystem kombinieren, das den Zugriff auf verschiedene Funktionen mit einfacher Bedienung ermöglicht.
Die Modellreihe VHX kann einfach und schnell klare, vergrößerte Bilder von Folien mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten aufnehmen. So ermöglicht die hohe Tiefenschärfe auch bei rauen Oberflächen eine automatische Fokussierung über das gesamte Sichtfeld. Es ist schwierig, die Beleuchtungsbedingungen für Hochglanzfolien zu bestimmen, aber die Multi-Lighting-Funktion, die auf Knopfdruck automatisch mehrere Bilder unter omnidirektionaler Beleuchtung aufnimmt, macht diese Arbeit leicht.
Die mit diesen einfachen Bedienschritten aufgenommenen hochauflösenden 4K-Bilder können für präzise RGB-Messungen und Farbdifferenzauswertungen verwendet werden. Darüber hinaus werden bei der Auswahl eines früheren Bildes die Bedingungen, unter denen dieses Bild aufgenommen wurde, reproduziert. Dies ermöglicht schnelle RGB-Messungen und quantitative Farbdifferenzauswertungen unter denselben Bedingungen, sogar für ein anderes Muster desselben Produkttyps.

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Identifizierung verschiedener Folientypen durch RGB-Messung

Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX kann klare 4K-Bilder erfassen und präzise RGB-Messungen durchführen. Diese Merkmale machen es nützlich, um verschiedene Arten von Folien zu identifizieren, die visuell schwer zu bestimmen sind.
Zusätzlich zu den genauen Unterschieden zwischen den RGB-Messwerten kann die Modellreihe VHX auch subtile Texturunterschiede deutlich erfassen, die normalerweise aufgrund ihres geringen Kontrasts nur schwer zu erkennen sind und sich auf Material- und Verarbeitungsunterschiede zurückführen lassen.
Darüber hinaus ist es einfach, Folienprodukttypen zu identifizieren, indem ihre Bilder nebeneinander auf einem großen 27-Zoll-LCD-Farbmonitor verglichen werden, der speziell für die Darstellung von Messobjekten entwickelt wurde.
Diese fortschrittliche Kernleistung vereinfacht nicht nur die Messung von Folien-RGB-Werten, die Untersuchung von Farbdifferenzen und die Unterscheidung zwischen Produkttypen, sondern auch die fortschrittliche Betrachtung und Analyse von mikroskopischen Fehlern und Defekten auf Folienoberflächen, was sonst sehr schwierig ist.

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Konvertierung von RGB-Werten und XYZ-Werten und automatische Berichterstellung

Beispiele für Konvertierungen zwischen XYZ-Werten und sRGB-konformen RGB-Werten finden Sie in der folgenden Tabelle. W.P. ist eine Abkürzung für Weißpunkt.

Excel kann direkt auf dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX installiert werden, so dass Sie mit diesem einen System Messwerte einfach konvertieren und automatisch Berichte erstellen können.

RGB-Messung, Konvertierung in XYZ-Werte und automatische Berichterstellung mit der Modellreihe VHX

• Die Einstellungen für die Bilderfassung lassen sich aus früheren Aufnahmen reproduzieren, so dass es einfach ist, Bilder unter denselben Licht- und Kamerabedingungen aufzunehmen.
• Genaue sRGB-Werte lassen sich erzielen, indem Sie das Umgebungslicht so weit wie möglich reduzieren und den Weißabgleich entsprechend einstellen.

• Excel kann direkt auf der Modellreihe VHX installiert werden und ermöglicht sRGB-Messungen, Konvertierungen in XYZ-Werte und die automatische Erstellung von Berichten mit nur diesem einen System.

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