作者：Yuta Yamanoi，色彩及外观业务发展经理；Mark Lombardi，技术支持经理; Peter J. Roos，市场经理，Konica Minolta Sensing Americas, Inc.，纽约州拉姆齐
购买汽车时，色彩只是其中的一种考量因素。（当然）它也是一项非常重要的因素，甚至是在我们驾驶汽车前已经纳入了决策的重要参考因素。我们最先注意到的就是色彩质量，和涂料外观。颜色外观非常重要；我们尚未进入展厅前，在汽车制造商和经销商的网站上已经有了让我们挑选车辆颜色的各类颜色组合。而电视广告、节目和宣传手册的汽车广告则更是吸睛。这些就是影响我们购买决定的关键因素。
一般来说，车身材料多采用金属或复合材料，而保险杠则采用弹性塑料。由于在物理润湿性能和涂料工序如烘烤、温度或者时间的不同，以及涂装到不同的车体部件上都可能导致的色彩差异，这些材料需要涂布不同类型的涂料。不同车体部件之间的颜色容差要求越来越高。
测量汽车不同部件间的色差已成为汽车产业的一个要求。重要的是两个临近部件的色彩匹配度。车身大面积涂装后，涂层厚度和颜色会逐渐改变，相邻汽车组件间可能出现非常明显的色差。为确保足够具有吸引力的色彩外观，汽车制造商们已经开始扩大汽车部件色彩协调度的检测范围，对未经色彩检测的部件也开始进行色差鉴定。通常，这些组件会有一定的弯曲，用以改善空气动力阻力，降低燃油消耗，同时也是基于外观美学的考虑。
图1》使用多角度分光光度仪几何测量的汽车涂料（白色）的颜色变化。左边的曲线图（a）利用逆定向反射角测得的L*变化值，右曲线图（b）是a* 和b* 在每个逆定向反射角的数据，标绘成a*-b*的简图（从As-15,15,25,45,75,到110°排成一排）。
（a） （b）
一些外部车体涂料含有金属或珠光效果，就会有随角异色现象。要对这种涂料的色彩进行控制和管理，就需要使用一台多角度分光光度仪。这种分光光度仪具有测量多种几何体的测量模式1。对于几何体外观，这台多角度分光光度仪需要具备不同的测量角度来监测车体外部色彩。
这些测量角度在美国标准委员会发布的美国国际标准测试方法ASTM E 21942中有阐述，分为镜面光角度、逆定向反射角以及As 15,25,45,75,110°。ASTM E25393设定珠光涂料的测试角度为As-15。这些角度的色彩数据可以检测具有随角异色现象的金属和珠光颜料的视觉效果。
柯尼卡美能达感光股份公司（Konica Minolta Sensing Inc.）发布了多角度分光光度仪CM-M6。该设备的技术参数参见表1。CM-M6可以测量以下6种角度的几何体：As-15,15,25,45,75,110°。当CM-M6对汽车外饰涂料进行测量时，其As-15数据，由于靠近镜面反射光具有很高的L*值，而110°角，由于远离镜面反射光而具有较低的L*值（图1a）。而在a*-b*简图中，也可以观察到色值的变化（见图1b）。这个数据与视觉印象一致。
表1》CM-M6分光光度仪的技术参数
| 技术参数 | 描述 | 技术参数 | 描述 |
| 照明/ 可视系统 |
45°照明： -15°/15°/25°/ 45°/75°/110° 逆定向反射 双回路技术 |
显示数据 | 色度数据， 色差值/曲线， 线状图表 （色度/色差值） |
| 检测器 | 双重40# 硅光电 二极管陈列 |
比色数据 | L*a*b*,L*C*h* |
| 光谱分离装置 | 线性可变滤波器 | 指数 | MI,FF数值（即时值） |
| 波长范围 | 400-700纳米 | 色差公式 | △E*a*b*（CIE1976）, △（L*a*b*）， CMC(l:c)，△E94（CIE1994），△E00（CIE DE2000）, △E（DIN6175） |
| 波长间距 | 10纳米 | 数据内存 | 目标数据： 200个测量数据， 样品数据：800 |
| 量程 | 6角度： 0-600%； 输出分辨率： 0.01% |
通过/ 不合格 |
可以设置 色差值的公差 |
| 光源 | 高显色指数 白色LED灯 |
显示语言 | 英语、德语、 法语、意大利语、 西班牙语、葡萄牙语、 俄罗斯语、土耳其语、 波兰语、中文（简体）、 日语 |
| 测量时间 | 约4.5秒 | 显示器 | 3.5英寸TFT彩色LCD |
| 最低 测量间隔 |
约5秒 | 接口 | 2.0USB； 蓝牙（可选） |
| 电池性能 | 约1500次测量 （以10秒间隔， 23°C环境下） |
电源 | 可充电锂离子电池 （可拆卸） 仅适用交流适配器 |
| 测量/ 照明区域 |
直径 6毫米/12毫米 |
充电时间 | 空电状态大约5小时 |
|
可重复性 |
色度值： 标准误差 ≤ △E*ab 0.05 （以白色校正盘 校正30次） |
使用温度/ 湿度范围 |
1-40°C；相对湿度 ≤85%（35°C时）， 无冷凝。 |
| 仪器 台间差 |
△E*ab≤0.2 （12台BCRA系列 II设备与一台放置 在柯尼卡美能达 标准测试环境中的 主体设备测量值 进行比对。 |
存放温度/ 湿度范围 |
-20-45°C；相对湿度 |
| 观测角 | 2°和10° 标准观测角 |
尺寸 （宽x高x厚） |
约152x239x81毫米 |
| 发光体 | A,C,D50， D65，F2， F6，F7， F8，F10， F11，F12 （同时用两种 光源测量） |
重量 | 约1.1公斤 （包括电池） |
图2》汽车弯曲件示例，直径为300毫米。
图3》CM-M6对汽车弯曲件测试稳定性。左侧的曲线图（a）是从一台传统多角度分光光度仪的单光路系统模拟测试结果。右侧的曲线图（b）是双光路系统CM-M6测试结果。对直径300毫米的曲面反复测量10次得到的数据。测试样品的颜色为珠光白。
（a）
色度变化值
(b)
色度变化值
当我们使用多角度分光光度仪对非平面汽车部件样品进行测量（图2），并没有对这个样品进行固定，或者使用手持式仪器对拼装后的车体部件进行测量时，靠近镜面反射光源（不包括As 15）的测量结果经常不稳定，因为在测量时，很难让测量仪器和待测件保持稳定的固定的方向。使用传统的多角度分光光度仪对同一个样品进行多次测量，其结果的色度变化值△E*ab大约为±3（见图3a）。这是使用多角度分光光度仪对汽车部件进行色彩管理的其中一个大问题。
CM-M6分光光度仪可以克服这种问题。它具有两个垂直于测量面的对称光学系统（图4）；大多数传统类似仪器只有一套光学系统。而双回路测量系统可以对两套系统的测量结果彼此补偿（一套光学系统的光照强于充足光照，而另一套光学系统的光照则弱于充足光照，这些光照在样品和测量仪器的方向存在设备容忍倾斜误差范围内的倾斜时，可以相互补偿和弥补。）这样一来，CM-M6的测量色度变化值△E*ab为大约±1（图3b）。这种技术在美国专利上有阐述（(Teraoka, Tsurutani, Yamanoi）4,5。
仪器形状是影响获得高质量的可重复的测量结果的一个重要因素。CM-M6D是工业设计师按照人体工程学打造的垂直外形设计。CM-M6的光学系统应其小身材需求已做优化。机型设计荣获由“Nikkan Kogyo商业&技术每日新闻”赞助的第47届机械设计奖评委会特别奖。
图4》CM-M6的双回路光学系统
在行业实际应用中，仪器的台间差是一个非常重要的因素。客户会希望在不同区域不同工厂使用同一台仪器，而仪器则需要在容差范围内输出近似数值。CM-M6已经接受了这方面的检测分析，结果在一份技术报告中已经发布6。
CM-M6多角度分光光度仪让客户可以测量之前难以或不可能测量的非平面汽车零部件，且具有优良的色度值可重复性。
参考文献
1 Nofi, M. Understanding color measurement geometry, Paint & Coatings Industry, August 2016, 42-47.
2 ASTM E2194 (2014): Standard Test Method for Multiangle Color Measurement of Metal Flake Pigmented Materials.
3 ASTM E2539 (2014) Standard Test Method for Multiangle Color Measurement of Interference Pigments. 4 Teraoka, Y.; Tsurutani, K.; Yamanoi, Y. Multi-Angle Colorimeter, (2015) U.S.Patent 9222835.
5 Teraoka, Y.; Tsurutani, K.; Yamanoi, Y. Multi-Angle Colorimeter, (2015b) U.S.Patent 9500525.
6 Imura, K.; Teraoka, Y. Model-Based Corrections of Geometric Errors in Multi-Angle Measurements of Gonio-Apparent Coatings, Color Research & Application, Volume 41, Issue 4 August, 2016, pg. 372-383.
更多信息，请访问
http://sensing.konicaminolta.us/products/cm-m6-spectrophotometer/
