木地板油漆计算机配色试验

技７Ｉ【开发　ｄｏｉ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８１０１．２０１４．０６．０３３　木地板油漆计算机配色试验　

冯磊　，李绍成　，王宝金　，夏朝彦　，郑敏　（１．南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７；２．广州厚邦木业制造有限公司）　

摘　要：借助Ｃｏｌｉｂｒｉ配色软件及分光测色计等仪器，建立木地板油漆色精的数据库，进行实木地板油漆的计算机　配色初步试验。结果表明：建立的色精数据库能满足配色需要，对红橡木地板油漆计算机配色的偏差值为３．３７—　６．７３；木材自身颜色的不均匀对测色和油漆的计算机配色准确性有较大的影响。　关键词：木地板；油漆；色精数据库；计算机配色　Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｗｏｏｄ　ｆｌｏｏｒ　ｐａｉｎｔ　ｂｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ—ａｉｄ／／ＦＥＮＧ　Ｌｅｉ．ＬＩ　Ｓｈａｏｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｂａｏｊｉｎ，ＸＩＡ　Ｃｈａｏｙａｎ，ＺＨＥＮＧ　Ｍｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｅｌｐ　ｏｆ　Ｃｏｌｉｂｒｉ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ａ　ｗｏｏｄ　ｆｌｏｏｒ　ｐａｉｎｔ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｗｏｏｄ　ｆｌｏｏｒ　ｐａｉｎｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｏｎｅｒ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｃｏｕｌｄ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　３．３７－－６．７３　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｅｓｔｓ　ｏｎ　ｒｅｄ　ｏａｋ　ｆｌｏｏｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｏｄ　ｃｏｌｏＹ　ｈａｄ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｃｏｌｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ．Ｆｕａｈｅｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗａｓ　ｓｔｉｌｌ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｔａｋｅ　ｉｎｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｙ　ｆｌｏｏｒ　ｐａｉｎｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｗｏｏｄ　ｇｒａｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｖｅｔｅｒａｎ　ｐａｉｎｔｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｄ　ｆｌｏｏｒ；ｐａｉｎｔ；ｔｏｎｅｒ　ｄａｔａｂａｓｅ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｌｏｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　Ｆｉｒｓｔ　ａｕｔｈｏｒ’Ｓ　ａｄｄｒｅｓｓ：Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３７，　Ｃｈｉｎａ　

随着科学技术的不断发展，计算机配色技术可以　基本实现对颜色的准确测量和评价，并在纺织工业、　服装加工业、ｆｏａｌ业、染料制造业、涂料工业、造纸工　业及摄影等领域得到了广泛应用。计算机配色技术　对颜色有一个定量的分析，受外界的干扰较小，配色　速度快、准确率高，计算配方可存档，进行信息化管　理。计算机配色技术的应用可以提高企业的生产效　率，降低生产成本，具有一定的实际经济效益。　在木材工业中计算机配色技术并没有得到较好　的应用，对于计算机配色技术应用于木材的研究仍停　留在染色方面。木材具有美丽的纹理和分布不均匀　的色彩，不同树种间木材的颜色存在一定的差异。同　一树种木材的颜色也因受到心、边材，早、晚材，木材　缺陷等因素的影响而具有差异性。在实际生产应用　中，为使木制品能显示出木材本身的天然纹理，木材　油漆一般都选用清漆，有时为了改变木材本身颜色，　收稿日期：２０１４＿ｏ７—３Ｏ　修回日期：２０１４－０９－４）１　基金项目：木竹产业技术创新战略联盟科研课题“实木类地板油漆自　动调色装置研发”（ＴＩＡＷＢ１２０１３ｘｘ）。　作者简介：冯磊（１９９１一），男，硕士生，研究方向木竹材加工装备。通　讯作者：王宝金，男，教授。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｂｊ＠ｎｊ　．ＣＯｒｎ．ａｎ　１３Ｏ　需要在油漆中添加色精进行调色。由于木材各处颜　色存在差异性和不均匀性，这使得采用清漆进行调色　具有较大的难度。　目前，木材油漆调色主要依赖人工配色，通过肉　眼判断成品与样板的外观差异。油漆工艺师完全凭　经验添加配色剂，采用“水多加面，面多加水”的“和　面式”配色方式¨』。这种配色方式不仅耗时，也浪费　漆料。因此，计算机配色技术应用于木材油漆的研究　具有较大的实用价值。　１　计算机配色理论基础及应用研究　目前，国际上绝大多数配色软件均采用Ｋｕｂｅｌ—　ｋａ．Ｍｕｎｋ理论作为光学理论基础。该理论是以半透　明介质为例推导而来的，是适用于半透明介质和不　透明介质的混沌介质理论。它反映了有颜色的物　质对光的吸收和散射能力与对光的反射率之间的　关系，为颜色的仪器测量提供了理论依据　圳，该理　论的简化形式为：　（Ｋ／Ｓ）＾＝（１一Ｒ　）　／（２Ｒ　）。　式中：　为吸收系数，Ｓ为散射系数，｜）Ｌ为光谱波长，　Ｒ　为　波长光谱的反射率。　

林业科技开震２０１４年第２８卷第６期　很多研究人员以Ｋｕｂｅｌｋａ－Ｍｕｎｋ理论为基础，提　出了许多新的算法，如递归二次逼近及优化算法、桑　德森修正等各种更为精确的算法模型　Ｊ。赵晨　飞　提出了利用颜色光谱分析进行计算机配色，骆　光林等¨驯则基于双常数的Ｋｕｂｅｌｋａ—Ｍｕｎｋ理论，建立　了一套针对塑料凹印专色油墨的配色算法，使计算机　配色理论得到了进一步修正和完善。　２木材油漆计算机配色初步试验　２．１　主要仪器及材料　试验仪器：ＣＭ－２３００ｄ型分光测色计、Ｃｏｌｉｂｒｉ配　色软件、ＯＳＰ－１００涂膜棒（涂布漆膜厚度为１００　Ｉｘｍ）、　ＫＨＣ２０型ＲＫ压印床、ＬＥＮＥＴＡ　２ＤＸ型黑白卡纸、电　子天平、塑料杯、玻璃棒、胶头滴管、烧杯等。　漆料：“多乐士雅木家”牌木器清漆底漆，含主　漆、固化剂和稀释剂，色精选用“立邦”牌红、黄、黑３　种油性色精。　试材：红橡木、黑胡桃实木复合地板素板和已油　漆样品地板，由广州厚邦木业制造有限公司提供。　２．２试验步骤及过程　计算机配色有３个主要因子：色精数据库、基底　色和目标色。色精数据库是计算机配色的数据来源；　基底色是指物体的初始颜色；目标色是指配色后所要　达到的最终颜色。计算机配色则是根据基底色与目　标色之间的颜色差异，借助色精数据库，计算出漆料　各组份的添加比例，最后生成配方。　图１为试验步骤及过程。首先制作不同色精漆　料的漆膜色样，采集色样颜色数据，初步建立色精数　据库；之后通过一次配色试验，观察分析色样与标准　样的颜色差异，检验数据库的准确性，如配色效果不　合格，则需要重新建立色精数据库，如配色效果合格，　不　合　格　制作漆膜色样　ｌ　采集色样　颜色数据　ｌ　计算并建立　色精数据库　测量素板（基　ｉ合格　底色）颜色　—　Ｔ　测量样品（目　计算配方，调色　标色）颜色　１　分析配色效果　图１试验步骤　林业科技开｜：２０１４年第２８卷第６期　技７Ｉ【开发　则色精数据库建立完成；再利用建立的色精数据库进　行红橡木实木地板配色试验。测量地板素板颜色作　为基底色，测量红橡木已油漆样品地板颜色作为目标　色，计算配方进行调色，分析配色结果。　２．３色精数据库的建立　色精数据库是计算机配色系统的核心组成部分，　是计算机配色的计算基础。色精数据库的准确性直　接影响到配色结果的准确性。色精数据库的建立是　将油漆、色精的具体色彩特性建立数学模型的过程。　借助Ｃｏｌｉｂｒｉ配色软件，通过采集不同试样的色彩及　各组份的添加量进行计算，建立相关的数据库。　２．３．１　漆膜卡纸色样的制作　所购买的底漆一共有３组原料：主漆、固化剂和稀　释剂，试验时调制的底漆中各组分的质量比为２：１：１。　各组漆料调制过程中，选择洁净的塑料杯作为调　漆容器。先称量主漆与固化剂，用玻璃棒搅拌均匀，　然后再加入稀释剂并进一步搅拌，最后加入色精进行　调色。　由于实验室条件所限，各色精组分的称量不能做　到绝对一致。表１中各色精组分的质量都是实际所　称质量，每组底漆的称量也有一定的差异，并不影响　色精数据库的搭建。试样越多，建立的数学模型也就　越准确，所搭建的数据库也就越准确，配色效果也就　越好。通过检测不同色精浓度所制试样的颜色，采集　大量的颜色数据，就能够有效地掌握油漆及色精的颜　色特性，建立好的色精数据库以满足配色的需要。　表１试样组分质量　／ｇ　

１３１　技批开发　表１中ｗ表示底漆、Ｂ表示黑色色精、Ｒ表示红　色色精、Ｙ表示黄色色精。各组色精的添加量是根据　色精的用量范围来合理设定的。本试验选用的色精　用量范围为０—３％，漆料选用１００　ｇ，因此色精的添　加量不超过３　ｇ。由于所用色精的用量范围较小，本　试验选用５种配比（０．２０％，０．５０％，１．００％，２．００％　和３。ｏ０％）的添加量进行试验，共制作１８组漆料试　样。Ｗ１组未添加任何色精，主要反映底漆的颜色特　性；Ｂ１一Ｂ５组仅添加黑色色精，Ｒ１～Ｒ５组仅添加红　色色精，Ｙｌ—Ｙ５组仅添加黄色色精，以探究单个色　精的颜色特性；Ｒ６组和Ｙ６组都添加了少量的黑色　色精，以探究黑色色精分别与红色色精和黄色色精混　合的颜色特性。　将各组油漆试样不断搅拌均匀，再将黑白卡纸进　行编号，装夹在ＲＫ压印床上。吸取适当漆料滴至平　放的黑白卡纸上，将涂膜棒置于黑白卡纸上，自上而　下刮膜，刮膜时力度均匀，动作迅速、流畅、不停顿，漆　膜厚度为１００　ｔｘｍ。待漆膜卡纸色样晾干后进行测　量，每组漆料制作３张漆膜卡纸色样，取平均值。　２．３．２　色精数据采集与配色偏差计算　将各漆料组分质量及漆膜厚度输入Ｃｏｌｉｂｒｉ配色　软件，搭建色精数据库框架。之后将晾干的漆膜卡纸　色样逐一采用分光测色计进行检测，得到Ｌ　０　ｂ　色　空间和￡　Ｃ　ｈ色空间的数字数据，以及各种颜色的光　谱反射曲线。将测得的各漆膜卡纸色样的Ｌ　０　ｂ　色　空间的颜色指标（明度Ｌ　、红一绿坐标０　、黄一蓝坐标　ｂ１＂）和　Ｃ　ｈ色空间的颜色指标（明度Ｌ　、饱和度　Ｃ，　、色调ｈ　）的实际值导人Ｃｏｌｉｂｒｉ配色软件，搭建完　整的色精数据库。　根据表１中的试样组分数据，可以由Ｃｏｌｉｂｒｉ配　色软件计算得到各组漆料的明度　、红一绿坐标。　、　黄一蓝坐标６　、饱和度　及色调ｈ　的模拟值，然后　再按照下列公式计算各项颜色指标的偏差值：　ＡＬ　：Ｌ２　一ＬＩ＊：　ＡＣ　：Ｃ２　一Ｃ１＂：　Ａａ　＝０；２　一（Ｚ１　：　Ａｂ　＝ｂｚ　一ｂｉ　：　ｂＥ　＝ｆ（ＡＬ　）　＋（Ａ０　）　十（Ａｂ　）　］　；　ＡＨ　＝『（ｂＥ　）　—（ＡＬ　）　—　（ＡＣ　）　］　。。　式中△　、△。　、△６　、ＡＣ　、△Ｈ　、△　分另４为明　度差、红一绿差、黄一蓝差、饱和度差、色调差和配色偏　差，均能判断色精数据库的准确度。在计算完成后，　１　３２　Ｃｏｌｉｂｒｉ配色软件会分别列出黑白卡纸上黑色部分与　白色部分漆膜试样的△Ｌ　、ＡＣ　、△Ｈ　、△Ｅ　数值。　各组漆膜卡纸色样的△　、ＡＣ　、△　、△　值越小，　所建立的色精数据库准确度越高。若△Ｅ　的值较　大，则应将该色样的颜色数据舍去，重新计算数据库。　ＡＥ　表示试样实际值与模拟值之间的色差，是判断颜　色差异的最终标准。人眼所能观察到的色彩差异　ＡＥ　值在１．０～１．５，对于△Ｅ　值的评判在各行业均　有一定的共识，考虑到木材具有美丽的木纹，木地板　油漆时一般选用清漆，木地板油漆调色有较高的难　度，一般△Ｅ　＜１就可认为配色效果较为理想。△Ｅ　的最大值也可以根据实际要求设定，△Ｅ　的最大值越　大，要求越低，反之则要求越高。　２．３．３　色精数据库分析检验　为了验证数据库的准确性和实用性，以黑白卡　纸上的白色为基底色，在黑胡桃木地板素板上某一　固定位置取样并作为标准样进行配色试验，以期获　得地板素板本身颜色的配方。根据色精数据库，选　择着色剂系列、基底色和标准色，通过计算得出配　方，见表２。　表２　配方各组分质量百分比　／％