Utilizzo di un microscopio digitale 4K nelle misure RGB
La qualità del prodotto è influenzata da sottili variazioni di colore. Ad esempio, i colori del prodotto che variano da un lotto all'altro e alcune parti esterne che hanno colori diversi dalle altre influiscono negativamente sulla qualità dell'aspetto del prodotto e ne riducono l'affidabilità. Nel caso di articoli come le pellicole funzionali, la mescolanza di parti di diverso colore e di diverso tipo che non sono visibilmente individuabili può influire negativamente sulle funzioni e sulle prestazioni del prodotto e può portare alla distribuzione al pubblico di prodotti difettosi.
Questa sezione spiega le nozioni di base sui metodi di misurazione del colore e sui sistemi cromatici, oltre ad alcuni esempi di misurazione RGB con il nostro microscopio digitale 4K.
- Metodi di misurazione del colore
- Sistemi di colore CIE e relativi tipi
- Esempi di ottimizzazione delle misure di colore con un microscopio 4K
- Utilizzo di un dispositivo per ottimizzare la misurazione RGB e altri lavori che richiedono un microscopio
Metodi di misurazione del colore
Quando si osserva un oggetto, si percepiscono i suoi colori in modo diverso a seconda di fattori quali la luce ambiente, la luminosità e l'angolo di osservazione. Anche i colori vengono percepiti in modo diverso da un osservatore all'altro. Tuttavia, nella produzione di massa delle industrie moderne, queste differenze portano a variazioni nei prodotti, nelle parti e possono persino diminuire la qualità dei prodotti.
Per prevenire questi difetti, è importante misurare accuratamente i colori e identificare i colori da questi valori misurati. Per questo motivo, in molti siti produttivi si utilizzano colorimetri e spettrofotometri per misurare e quantificare i colori. Le caratteristiche e le differenze tra questi dispositivi sono illustrate di seguito.
Che cos'è un colorimetro?
Nell'occhio umano, la retina separa la luce riflessa da un oggetto visto (luce visibile con lunghezza d'onda compresa tra 400 e 700 nm) in rosso (R), verde (G) e blu (B) e trasmette questo stimolo al cervello dove viene interpretato come colore. Allo stesso modo, un colorimetro misura questi tre tipi di stimoli luminosi, quantificandoli come valori tristimolo: X, Y e Z.
Questo metodo di misurazione viene definito lettura diretta del valore dello stimolo. Questo tipo di colorimetro è relativamente poco costoso, compatto e facile da maneggiare, per cui è ampiamente utilizzato nelle ispezioni del colore e in operazioni simili negli stabilimenti di produzione. D'altra parte, i valori numerici variano a seconda della sorgente luminosa, quindi questo dispositivo non è adatto alle analisi avanzate eseguite con gli spettrofotometri, spiegate di seguito.
Che cos'è uno spettrofotometro?
Uno spettrofotometro misura la riflettanza utilizzando un sensore con più ricevitori per disperdere in più lunghezze d'onda la luce emessa dalla sorgente luminosa e riflessa dal bersaglio. Oltre a calcolare i valori tristimolo X, Y e Z, questo dispositivo è anche in grado di analizzare il colore (lunghezza d'onda) tramite la riflettanza spettrale con un grafico o qualcosa di simile.
A differenza del colorimetro a lettura diretta del valore di stimolo, uno spettrofotometro può utilizzare i dati di varie sorgenti luminose per analizzare le differenze nei metodi di visualizzazione attribuibili alla sorgente luminosa (resa cromatica), il fenomeno che si verifica quando due colori sembrano corrispondere in una condizione di illuminazione (metamerismo) e le differenze nelle condizioni della superficie di destinazione. Sebbene siano più costosi dei colorimetri, gli spettrofotometri consentono un'analisi del colore più avanzata e vengono quindi utilizzati principalmente nella ricerca e nello sviluppo.
Sistemi di colore CIE e relativi tipi
La misurazione e la valutazione quantitativa dei colori di un target richiede una definizione comune di colore, che è un concetto ambiguo. Per questo motivo, la Commissione Internazionale per l'Illuminazione (abbreviata in CIE, dal nome francese Commission internationale de l'eclairage), che ha stabilito vari standard internazionali in materia di scienza e tecnologia nei campi della luce e dell'illuminazione, ha definito dei sistemi di colore per consentire alle persone di distinguere accuratamente i colori in modo comune. Sono noti come sistemi di colore CIE e sono ampiamente utilizzati in diversi settori industriali. Il sistema cromatico RGB, il sistema cromatico XYZ e il sistema cromatico L*a*b* sono sistemi cromatici tipici e vengono spiegati di seguito.
Sistema cromatico RGB
Questo è il primo sistema di colore stabilito dalla CIE. Questo sistema esprime il colore come un rapporto di miscelazione (una miscela additiva di colori) dei tre colori primari (noti anche come tristimolo, stimoli cromatici di riferimento e stimoli cromatici) R (rosso), G (verde) e B (blu) che esistono realmente. Lo spettro dei tre colori primari è R = 700 nm, G= 546,1 nm e B = 453,8 nm. Tuttavia, esistono colori che non possono essere espressi come una miscela additiva di colori nel sistema cromatico RGB. Ad esempio, il ciano brillante non può essere creato con nessuna combinazione dei tre colori primari.
Dal momento che le combinazioni di colori del sistema cromatico RGB sono utilizzate anche per visualizzare i colori sui monitor LCD, questo sistema è noto anche come sistema cromatico per monitor.
Ognuno dei tre colori primari è espresso con gradazioni di intensità che vanno da 0 a 255. Combinando queste gradazioni, è possibile esprimere 256 a potenza 3 = 16777216 colori diversi. Il bianco viene visualizzato nel punto in cui i tre colori primari si sovrappongono.
Sistema cromatico XYZ
Il sistema cromatico XYZ è ampiamente utilizzato in vari settori industriali. Utilizzando X, Y e Z per esprimere i colori, questo sistema è stato progettato per evitare matematicamente il problema del sistema di colori RGB che non è in grado di riprodurre accuratamente la luce monocromatica della gamma di colori.
R, G e B sono lo spettro che esiste realmente e sono chiamati colori reali. D'altra parte, X, Y e Z in questo sistema di colori sono i colori della luce convertita matematicamente. Dal momento che alcuni di questi colori non esistono realmente, X, Y e Z sono chiamati falsi colori. Anziché sistematizzare i colori percepiti dalle persone, l'uso di falsi colori con lo scopo di visualizzare i colori in modo quantificato permette di esprimere tutti i colori come valori X, Y e Z.
I tre assi del sistema cromatico XYZ sono assegnati come segue.
X: quantità di rosso (non contiene luminosità)
Y: quantità di verde (l'unico valore che contiene luminosità)
Z: quantità di blu (non contiene luminosità)
X, Y e Z hanno un'interrelazione tridimensionale, ma la figura a destra esprime un grafico bidimensionale in cui Z è stato intenzionalmente omesso. Questo grafico è noto come diagramma di cromaticità xy. X viene tracciato sull'asse orizzontale e y su quello verticale, e il grafico mostra una forma a ferro di cavallo, indicando solo la lunghezza d'onda primaria corrispondente alla tinta e la purezza di eccitazione corrispondente alla saturazione. La luminosità non è indicata.
Il punto vicino al centro è chiamato punto di bianco, a indicare che è il punto in cui il colore è bianco. Inoltre, dalle posizioni di ciano (C), magenta (M) e giallo (Y), è possibile notare che le saturazioni di colori come l'inchiostro da stampa e la vernice sono basse sul diagramma di cromaticità xy, a indicare quanto sia ampia la gamma coperta dal sistema cromatico XYZ.
Sistema cromatico L*a*b*
Questo sistema di colore è stato definito dalla CIE nel 1976. L*a*b* si legge come L asterisco, a asterisco, b asterisco.
Questa sezione descrive le condizioni indicate dai valori positivi e negativi di ciascun asse insieme alla figura seguente.
Asse L*: asse che indica la luminosità. I valori positivi indicano un colore più bianco (più luminoso), mentre i valori negativi indicano un colore più nero (più scuro).
Asse a*: asse che indica la tonalità dal verde al rosso. I valori negativi indicano una tonalità verde più forte, mentre i valori positivi indicano una tonalità rossa più forte.
Asse b*: asse che indica la tonalità dal blu al giallo. I valori negativi indicano una maggiore tonalità di blu, mentre i valori positivi indicano una maggiore tonalità di giallo.
La differenza di colore (ΔE) può essere trovata utilizzando i valori ottenuti da questi tre assi nella formula della differenza di colore. Anche i colorimetri, ampiamente utilizzati nelle ispezioni di qualità, calcolano le differenze di colore con questo metodo.
L'impostazione di questo ΔE come indice di controllo è utile per migliorare la qualità, consentendo la quantificazione nella gestione delle differenze cromatiche e il giudizio comparativo rispetto ai colori di riferimento in ambito industriale.
Esempi di ottimizzazione delle misure di colore con un microscopio 4K
Nella gestione della qualità nei siti di produzione, i colorimetri portatili possono essere utilizzati per aumentare facilmente il numero di misurazioni, ma non sono adatti a misurazioni altamente accurate. Gli spettrofotometri sono in grado di eseguire misure accurate e sono adatti a un'ampia gamma di misurazioni. Tuttavia, nessuno di questi dispositivi è adatto alla valutazione del colore nella ricerca sui prodotti o nella garanzia di qualità, quando il punto di valutazione è così piccolo che deve essere ingrandito per essere misurato.
Il microscopio digitale 4K ad altissima precisione della Serie VHX di KEYENCE è in grado di acquisire immagini ingrandite in 4K ad alta risoluzione, consentendo una misurazione accurata dei valori RGB. La gestione del colore è ora possibile per obiettivi e punti di misura microscopici.
La Serie VHX utilizza il sistema sRGB (standard RGB),* ampiamente utilizzato in vari settori, tra cui quello dell'elettronica. I valori misurati possono essere facilmente convertiti in valori XYZ con un foglio Excel.
- SuggerimentiChe cos'è l'sRGB?
- Si tratta di uno standard internazionale stabilito dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) nel 1999. Un'ampia gamma di prodotti, tra cui monitor, stampanti e fotocamere digitali, è conforme a questo standard. Ha un'eccellente versatilità ed è altamente compatibile con i monitor e le altre modalità di colore. Dal momento che facilita la gestione avanzata del colore, viene utilizzato anche in settori quali l'acquisizione, la modifica e la stampa di immagini.
Valutazione della differenza cromatica mediante misurazione RGB della pellicola
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX è dotato di un sistema ottico avanzato e di un sensore immagini CMOS 4K che combina un'ampia profondità di campo con capacità di imaging ad alta risoluzione.
La Serie VHX è in grado di acquisire facilmente e rapidamente immagini chiare e ingrandite di pellicole con diverse condizioni superficiali. Ad esempio, anche se la superficie è ruvida, l'ampia profondità di campo consente di mettere a fuoco automaticamente l'intero campo visivo. È difficile determinare le condizioni di illuminazione per le pellicole lucide, ma la funzione Illuminazione multiangolare, che acquisisce automaticamente più immagini con illuminazione omnidirezionale premendo un pulsante, facilita questo lavoro.
Le immagini 4K ad alta risoluzione acquisite con queste semplici operazioni possono essere utilizzate per misurazioni RGB e valutazioni della differenza di colore estremamente accurate. Inoltre, quando si seleziona un'immagine passata, le condizioni utilizzate per catturarla vengono riprodotte integralmente, consentendo misurazioni RGB rapide e valutazioni quantitative delle differenze cromatiche nelle stesse condizioni anche per un campione diverso dello stesso tipo di prodotto.
Identificazione di diversi tipi di film mediante misurazione RGB
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX è in grado di acquisire immagini in 4K nitide e di eseguire misurazioni RGB estremamente accurate. Queste caratteristiche lo rendono utile per identificare diversi tipi di film, difficili da determinare visivamente.
Oltre alle differenze precise tra i valori misurati RGB, la Serie VHX è in grado di catturare chiaramente le sottili differenze di texture - che normalmente sono difficili da verificare a causa del loro basso contrasto - derivanti da differenze nei materiali e nella lavorazione.
Inoltre, è facile identificare i tipi di film confrontando le loro immagini fianco a fianco su un grande monitor LCD a colori da 27 pollici, appositamente progettato per visualizzare immagini fedeli al target.
Questa prestazione di base avanzata non solo semplifica le operazioni di misurazione dei valori RGB delle pellicole, l'analisi delle differenze di colore e la differenziazione tra i tipi di prodotto, ma anche l'osservazione e l'analisi avanzata di difetti e imperfezioni microscopiche sulle superfici delle pellicole.
Conversione dei valori RGB e XYZ e creazione automatica di report
Nella tabella seguente sono riportati esempi di conversioni tra valori XYZ e valori RGB conformi a sRGB. W.P. è l'abbreviazione di white point.
| Sistema RGB | Tre colori primari & W.P. | XYZ ← RGB | RGB ← XYZ |
|---|---|---|---|
| sRGB (D65) | R (0,64, 0,33) | X = 0,4124R + 0,3576G + 0,1805B | R = 3,2410X − 1,5374Y − 0,4986Z |
| G (0,30, 0,60) | Y = 0,2126R + 0,7152G + 0,0722B | G = −0,9692X + 1,8760Y + 0,0416Z | |
| B (0,15, 0,06) | Z = 0,0193R + 0,1192G + 0,9505B | B = 0,0556X − 0,2040Y + 1,0507Z | |
| W (0,3127, 0,3290) |
Excel può essere installato direttamente sul microscopio digitale 4K Serie VHX, consentendo di convertire facilmente i valori misurati e di creare automaticamente dei report con questo unico dispositivo.
Misurazione RGB, conversione in valori XYZ e creazione automatica di report con la Serie VHX
- Tutte le impostazioni di acquisizione delle immagini possono essere riprodotte da immagini passate, quindi è facile acquisire immagini nelle stesse condizioni di illuminazione e di fotocamera.
- È possibile acquisire valori sRGB accurati semplicemente riducendo il più possibile la luce ambiente e impostando il bilanciamento del bianco in modo appropriato.
- Excel può essere installato direttamente sulla Serie VHX, consentendo di effettuare misurazioni sRGB, conversioni in valori XYZ e creazione automatica di report con questo solo dispositivo.
Utilizzo di un dispositivo per ottimizzare la misurazione RGB e altri lavori che richiedono un microscopio
Il microscopio digitale 4K Serie VHX può essere utilizzato per misurare quantitativamente i valori RGB delle pellicole (come mostrato nell'esempio precedente) e di vari altri target. Inoltre, dal momento che Excel può essere installato direttamente su questo prodotto, questo unico dispositivo può migliorare notevolmente l'efficienza di tutto il lavoro relativo ai report, consentendo l’esportazione dei dati ai modelli, la conversione automatica in valori XYZ e la creazione automatica di report.
Inoltre, il controllo automatico evita l'eccessiva specializzazione del lavoro, consentendo anche a operatori che non hanno familiarità con i microscopi di utilizzarli facilmente.
L'accurata misurazione RGB della Serie VHX è supportata dalle sue elevate prestazioni e funzionalità come microscopio. Di conseguenza, questo unico dispositivo può essere utilizzato per diversi tipi di lavoro, come l'osservazione, la misurazione 2D e 3D e il conteggio e misurazione automatica dell’area nell'ambito della ricerca e sviluppo e del controllo qualità in vari settori industriali.
Per ulteriori informazioni o richieste di informazioni sulla Serie VHX, fare clic sui pulsanti sottostanti.
