汽车色差评价方法研究

王风影 陈承勇

摘 要：随着汽车行业的发展以及顾客对个性化的高追求，汽车颜色越来越多，而不同部件之间的颜色匹配问题也越来越突出，如色差匹配效果不佳甚至会导致顾客抱怨。本文介绍一种色差评价方法，为整车色差评价和零部件以及车身的色差管控提供参考。

关键词：颜色匹配;评价;色差

1 前言

汽车颜色包括车身，外饰件和内饰件各种材料的颜色。近些年来，较为鲜艳的颜色正在被大量使用。因此颜色匹配工作困难越来越大，色差的管控也显得更重要。

由于外饰基材不相同，使用的油漆类型不相同，但求两个件的颜色完全匹配，同时色差的评价带有较多的主观因素。所以，对颜色的一致性管控和评价工作提出了很高的要求，好的色差评价方法和管控方法能给整车颜色匹配带来保障。

2 色差的定义

色差是指物体和比较对象之间的颜色差异，一般是指非发光体在排除照明条件、环境、观察距离等差异之后，与标准对象之间的颜色差异。

定量表示的颜色色知觉差异，是从明度、色调和彩度这三种颜色属性的差异来表示：明度差DL表示深浅的差异;色调差DH表示色相的差异（即偏红，偏绿等）;彩度差DC表示鲜艳度的差异。

现代色差评定根据国际照明协会CIE推荐的标准色差公式并采用仪器和电脑测量计算，用精确的数字来表示。

本文介绍的内容主要基于常用的CIELAB（亦CIE L*a*b*）色系。+L： 表示明;+L： 表示暗;+a：表示红色;-a：表示绿色;+b：表示黄色;-b：表示蓝色;

色差单位：美国国家标准局采用贾德等建议的Y1/2、a、b色差计算公式，以此公式计算的颜色差异绝对值1作为一个单位。

3 色差評价人员以及评价环境要求

从事色差评价的人员须获得相应资质并适当的培训，颜色识别能力和经验都非常重要：①无色盲和色弱，矫正视力在1.0以上，色差评价的时候不能佩戴有色眼镜;②着装上，不能穿戴颜色比较鲜艳的衣服，以减少光线反射对色差评价带来的误差。③通过孟塞尔色棋测试，要求半年做一次测试，以保持有效性。④评价者年龄如大于40岁，应使用合适的方法接受视力检查。⑤避免眼睛疲劳，如连续工作，比色效果将严重下降，应休息几分钟后在进行比色工作。⑥观察强烈的色彩后，不要立即看淡色或者补色，在对明亮饱和色进行比色时，如不能判断，评价人员应在中性灰色上看几秒后再比色。

FM100色棋测试能力要求错误得分0～16分：一般辨色力：首次检查总错误计分为20～100，占总人口的68%;极好辨色力：首次检测总错误得分为0～16，占总人口的16%;较差辨色力：首次检查总错误得分为>100，占总人口的16%;

如果利用自然光线（即太阳光）在户外做色差评价，其环境因素考虑如下：太阳光不能直射到整车、产品表面;光线适中，建议光照在2000lux以上，可选择背光地点。①一般来说，下午15：00-16：30光线较为合适。②利用晴朗天空下北窗漫反射光线;③评价地点空旷，而且附近不能存在对光线影响较大的物体，例如绿树和红墙。

4 色差目视评价方法

4.1 色差目视评价要求

为了能和仪器测量结果做比较，色差的目视评价也需要规范化并标准化，其实施步骤如下：

（1）规定评价角度：按照色差仪器测量的3个角度进行色差评价（25°、45°和75°）。而且光线的入射角度也按照仪器设定的45°入射光照射，使用D65人造光源模拟实际太阳光线。

（2）符合以上条件的也只有专用的特制色差评审灯光间。在缺少色差评审灯光间的情况，大多数主机厂还是利用自然光线在自然条件下进行评价，在这种条件下目视结果和仪器测量结果比较性不强，而且光线和环境的变化对评价的结果影响也很大，再现性不太好。

①评价人员分别站立在如图1，站立的位置和仪器角度对应关系如以下A-75°、B-0°和C-20°，给出色差结论;②被评价物体可以是整车需要匹配的部件或者是零部件本身和标准色板。针对整机的评价建议给出两个结论，一是匹配件的色差，二是零部件和标准色板的色差。前者可以给出整车是否合格的结论，后者为零部件的改善提供方向。③针对整车的色差评价，如需要实现较好的重复性和再现性，还需要把目视评价的点标准化下来，这些点的选择一般都从有颜色匹配要求的部件上选取。④在色差目视评价时，还需要考虑被评价物体光泽对颜色的影响，使用的油漆颗粒细腻程度也会对颜色评价造成一定干扰。⑤通过把色差影响因素的标准化，可以实现目视结果和仪器测量结果进行比较，缩小人员和仪器测量结果差异。此外，此方法还可以用于人员色差目视培训。

4.2 判定标准

目视评判色差的判定标准依赖于颜色公差的设定，对称和非对称的颜色。对称颜色允许往正或负的方向偏移，非对称颜色只允许往其中一个方向偏移。允许的方向一般设定为工艺易于控制的方向，或者颜色耐久后的变色方向，例如可以将白色设定为非对称颜色，允许往偏黄方向偏移。一款颜色其公差是否是对称的，需要在选定颜色的时候就考虑到各个因素并确定下来。

4.2.1 对称颜色色差接受标准

将色差差异的主观感受数字化量化后，可对照表格1作出判定，而量化的过程需要通过一定培训和训练后获得：0-2级为合格，2级为条件合格，2-5级为不合格。

4.2.2 非对称颜色色差接受标准

在人造光源下的判定标准，非对称颜色色差接受标准如表格1所示，0-4为合格，4-5级为条件合格， 5级为不合格。

如果在自然光线下判定色差，条件接受限度需要在以上标准的基础上缩小一个数量级，因为在人造光源下颜色差异往往比自然光下看起来要明显。表格1所示，0-3为合格， 3-4级为条件合格， 4-5级为不合格。内饰件的接受标准如表格1所示，，0-2级为合格，其余不合格。

4.2.3 判定结果的举例说明

判定的结果要给出具体的角度和偏差方向以及判定等级。偏差方向按L*a*b*颜色体系，只能给出偏亮或偏暗（L），偏红或偏绿（a），偏黄或偏蓝（b）三个方向。判定结果举例描述如下：

25°偏亮2，偏绿-3，偏黄3-4;

45°偏暗1，偏绿-2，偏黄3;

75°偏暗2，偏红1，偏黄2;

解释：颜色偏向后面所带的数字为目视等级，负号代表的是色相偏向在坐标系中的偏差方向。如果在自然光线下判断，则以上色差是条件合格，25度方向色相偏黄，目视等级为3-4级。

5 仪器测量方法以及一致性管控

5.1 常用测量仪器：

常用的颜色测量仪器品牌有比克（BYK），柯尼卡美能达和爱丽舍（X-Rite），不同的型号之间差异不小，实际应用中测量偏差意义更大。

5.2 仪器角度定义

多角度色差仪测量，仪器显示的角度是入射光在物体表面反射后的光线与观察者视线在产品表面所形成的夹角。在仪器里，不同的观察者位置均布置有传感器，通过传感器接收光信号，转化计算得到具体的数值，因此可以通过一次测量得到多个角度的测量数值。常用的角度为15°、25°、45°、75°和110°

5.3 颜色测量

现在主机厂使用的油漆绝大部分都是金属漆，从不同的角度上观察，颜色存在不同程度的差异。因此针对金属漆，需要使用多角度测色仪测量多个角度数值。针对素色漆控制单角度45度即可。

5.3.1 測量步骤

（1）定义测量点，选取和目视评价相同的点做测量;多角度色差仪有入射光角度要求，测量时需要定义入射光方向;

（2）将仪器进行校准，主要校准黑白标准板;确保仪器测量误差最小化。

（3）在标准色板上取标准值，取值方法：多次测量取平均值，在标准板上测量同一个点20次，每次测量5个值，将得到的值取平均，作为标准值。注意，100个数据中，如果差异过大，波动大于0.2，则需要将不合格点去除，或者重新测量后取均值。

（4）测量取值并记录数据。如果只考核△E，那么只需要记录△E值即可。为了更准确反映实际偏差，可分别考核△L、△a和△b值，并且记录不同角度的数值。

5.3.2 判定结果

如果只考核△E值，一般选择0-0.5范围作为合格限。0.5-1.0微小差异，有些可接受。1.0-2.0，中等差异，特定接受。2.0-4.0，差异，明显差异，特定接受。4.0以上，不接受。

也可计算各个角度的△L、△a和△b值，通过比对接收限，计算出合格率，以此来判断是否合格。合格率<80%不合格，80%-95%条件合格，>95%合格。

5.4 颜色一致性管控

在喷漆过程中，喷漆参数、烘烤参数波动、油漆加料操作等都会导致产品最终颜色出现偏差，颜色的测量为偏差提供了量化的指标，可用于指导工艺调整，亦可用于控制产品一致性。

根据测量结果统计各个角度的△L、△a和△b值，计算出合格率，然后结合良率推移图P图对过程进行SPC控制，即可达到控制一致性的目的，见图2。

P图的控制缺点是，不能反映出单个测量点的差异大小，只是一个综合表现。如果在相同的合格率情况下，单点测量出来的差异大小，从P图中是不能反映出来的。在这种情况下，统计超出规格一定范围的数据，并采用降级方法协助判断。

另外一个缺点是，样本量太少的情况下，良率的结果往往不准确。例如素色漆，在只测量45度数值的情况下，因为数据量较少，使用合格率作为判断的结果和目视结果偏差很大，可以使用计算不合格点数的C图或者U图加以控制。

6 目视和仪器测量差异处理方法

目视和仪器测量结果如果存在差异则要看具体情况做判断，一般来说，两者不一致以目视结果作为最终评判结果，测量的数据为后续的改进提供客观依据。色差匹配还存两个匹配部件色差合格，但和标准色差板色差不合格的情况，但一般也可以做让步放行。

7 总结

对颜色评价造成的因素总结起来，大概有三个：光源、物体、观察者，任一个变化都会导致结果的变化。从色差定义上看还需要排除照明条件、环境、观察距离等差异。

目视评判方法需要将以上因素固化下来，以得到稳定的评价环境。本文正是从这一角度出发，综合考虑了各影响因素，并结合色差测量结果，给出了一套评价方法。

参考文献：

[1]GMW 15195-2008 外观要求;颜色和光泽.

[2]ASTM D 2244-05 用仪器测定颜色一致性的方法计算色差.

[3]GB/T 9761-2008 色漆和清漆 色漆的目视比色.

[3]部分信息来源自网络：https：//wenku.baidu.com/view/eeba90bbddccda38366baf70.html？from=search;http：//www.xrite.com/top_munsell.aspx？action=products&CategoryID=27 （FM100 产品官网）.