劉錦瑞 袁園園 張向麗 孫麗霞

(河北出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，河北石家莊，050051)

紡織品色牢度等級(jí)是評(píng)價(jià)紡織品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，色牢度評(píng)級(jí)是色牢度檢測(cè)中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)外色牢度評(píng)級(jí)方法主要有人工評(píng)級(jí)、儀器評(píng)級(jí)兩種[1-5],以人工評(píng)級(jí)為主。但是人工評(píng)級(jí)容易受外部因素和人為因素的影響，對(duì)相同級(jí)別的結(jié)果評(píng)定差異較大。儀器評(píng)級(jí)比較客觀，不受外部因素的影響，對(duì)相同級(jí)別的結(jié)果評(píng)定也相對(duì)穩(wěn)定。GB/T 6151—2016《紡織品 色牢度試驗(yàn) 試驗(yàn)通則》明確規(guī)定在評(píng)級(jí)有爭(zhēng)議時(shí)，以儀器評(píng)級(jí)為準(zhǔn)[6]。

近年來(lái)主流的儀器評(píng)級(jí)方法有測(cè)色儀評(píng)級(jí)法和影像評(píng)級(jí)法兩種[7-10]。由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市面上的儀器測(cè)試數(shù)據(jù)與人工評(píng)級(jí)一致率較低，造成儀器評(píng)級(jí)的方法并沒(méi)有得到很好的推廣。測(cè)色儀評(píng)級(jí)法的評(píng)級(jí)結(jié)果較準(zhǔn)，但是人為因素影響較大，如定位不準(zhǔn)、布面容易凸起等因素會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[11-12]；影像評(píng)級(jí)法因?yàn)閳D像信息采集的準(zhǔn)確性、顏色的多次轉(zhuǎn)換等因素影響評(píng)級(jí)結(jié)果的準(zhǔn)確性[13]。本文闡述的紡織品色牢度智能評(píng)級(jí)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)評(píng)級(jí)系統(tǒng))結(jié)合了兩種評(píng)級(jí)方法的優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)對(duì)樣品準(zhǔn)確定位，消除了人為操作、顏色多級(jí)轉(zhuǎn)化的影響，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確評(píng)級(jí)的目的。以下就該系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確性進(jìn)行探討。

1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)GB/T 32598—2016《紡織品 色牢度試驗(yàn)貼襯織物沾色的儀器評(píng)級(jí)方法》[14]、GB/T 32616—2016《紡織品 色牢度試樣變色的儀器評(píng)級(jí)方法》[15]的規(guī)定，通過(guò)色牢度自動(dòng)評(píng)級(jí)工作站控制圖像信息采集及分光測(cè)色系統(tǒng)，分別獲取試樣位置及色差信息，并計(jì)算、輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)樣品色牢度等級(jí)的自動(dòng)評(píng)定。評(píng)級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖1。

評(píng)級(jí)系統(tǒng)中最核心部分是高性能圖像采集系統(tǒng)和測(cè)色系統(tǒng)，這兩部分性能的優(yōu)劣直接影響色牢度評(píng)級(jí)的準(zhǔn)確程度，因此選型上也較嚴(yán)格。

1.1 圖像采集系統(tǒng)

評(píng)級(jí)系統(tǒng)主要是通過(guò)圖像采集系統(tǒng)對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行位置和顏色采集，后經(jīng)人眼對(duì)顏色深淺進(jìn)行辨別、移動(dòng)定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品色牢度的評(píng)定。在這個(gè)過(guò)程中要求圖像采集系統(tǒng)在2400 萬(wàn)像素以上。

1.2 測(cè)色儀

測(cè)色儀是評(píng)級(jí)系統(tǒng)的核心部件，因此選擇一臺(tái)合適的測(cè)色儀尤為關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外的測(cè)色儀主要有美國(guó)愛(ài)色麗的X-RITE DATA COLOR自動(dòng)評(píng)級(jí)系統(tǒng)、日本美能達(dá)CM-2300D型測(cè)色儀、國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀1、國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀2。美國(guó)愛(ài)色麗的X-RITE DATA COLOR自動(dòng)評(píng)級(jí)系統(tǒng)可用于測(cè)定紡織品色牢度，雖然評(píng)級(jí)結(jié)果通常較為準(zhǔn)確，但其價(jià)格過(guò)高(80萬(wàn)元左右)，不利于推廣和使用。日本美能達(dá)CM-2300D型測(cè)色儀的照明光源為脈沖氙燈，測(cè)量壽命約為15萬(wàn)次，價(jià)格較低(3.5萬(wàn)元左右)，但該測(cè)色儀不能用于測(cè)定紡織品色牢度。國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀1可用于測(cè)定紡織品色牢度，光源壽命為10年300萬(wàn)次，價(jià)格較低(3.6萬(wàn)元左右)，但不能提供數(shù)據(jù)端口，不能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀2可用于測(cè)定紡織品色牢度，光源壽命為5年150萬(wàn)次，價(jià)格低(1.9萬(wàn)元)，可以按照用戶的需求提供數(shù)據(jù)端口，且購(gòu)買(mǎi)方便、售后服務(wù)快捷。通過(guò)以上比較發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀2較X-RITE DATA COLOR自動(dòng)評(píng)級(jí)系統(tǒng)、日本美能達(dá)CM-2300D型測(cè)色儀、國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀1更有優(yōu)勢(shì)，因此評(píng)級(jí)系統(tǒng)研制時(shí)選用國(guó)產(chǎn)測(cè)色儀2。

1.3 定位系統(tǒng)

定位系統(tǒng)可三維移動(dòng)，運(yùn)行范圍要足夠大且無(wú)盲點(diǎn)；定位誤差小于0.3 mm；升降力度可控，既能壓緊樣品又不會(huì)使樣品變形。

1.4 最終方案的確定

評(píng)級(jí)系統(tǒng)包括圖像采集、色牢度評(píng)級(jí)、定位、操作及數(shù)據(jù)處理等部分，色牢度評(píng)級(jí)工作流程見(jiàn)圖2。

該評(píng)級(jí)系統(tǒng)的特色在于將圖像采集系統(tǒng)、定位系統(tǒng)與測(cè)色系統(tǒng)、色牢度評(píng)級(jí)軟件進(jìn)行無(wú)縫連接。通過(guò)操作及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制圖像采集系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行拍照后，傳輸至電腦，僅用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖像中的某一點(diǎn)，定位系統(tǒng)攜帶測(cè)色系統(tǒng)精準(zhǔn)地自動(dòng)移動(dòng)到被測(cè)位置，進(jìn)行色牢度等級(jí)評(píng)定，最后通過(guò)評(píng)級(jí)軟件進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果輸出。

2 評(píng)級(jí)系統(tǒng)性能驗(yàn)證

2.1 準(zhǔn)確性

目前國(guó)際上最具有代表性的測(cè)色儀是擁有前沿技術(shù)的美國(guó)X-RITE DATA COLOR型分光測(cè)色儀，在影像評(píng)級(jí)法中最具有代表性的儀器是英國(guó)的VeriVide DigiEye，為了更好地驗(yàn)證評(píng)級(jí)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，我們對(duì)比了兩種儀器評(píng)級(jí)與評(píng)級(jí)系統(tǒng)測(cè)定結(jié)果的差異。

分別用評(píng)級(jí)系統(tǒng)、美國(guó)X-RITE DATA COLOR型分光測(cè)色儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)色儀A)以及英國(guó)VeriVide DigiEye(以下簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)色儀B)，采用GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評(píng)定沾色用灰色樣卡》[16]和GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評(píng)定變色用灰色樣卡》[17]中規(guī)定的各個(gè)級(jí)別灰卡進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 沾色用灰色樣卡測(cè)定結(jié)果的比較

表2 變色用灰色樣卡測(cè)定結(jié)果的比較

通過(guò)表1和表2的數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，該評(píng)級(jí)系統(tǒng)與測(cè)色儀A的測(cè)定數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著差異，但與測(cè)色儀B的測(cè)定數(shù)據(jù)有一定的差異，雖然在合理的評(píng)級(jí)誤差范圍內(nèi)，但是評(píng)級(jí)系統(tǒng)、測(cè)色儀A的測(cè)定數(shù)值與沾色用灰色樣卡和變色用灰色樣卡的標(biāo)準(zhǔn)值更為接近，直接驗(yàn)證了該評(píng)級(jí)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，說(shuō)明該評(píng)級(jí)系統(tǒng)可以用于評(píng)定紡織品沾色牢度和變色牢度級(jí)別。

2.2 穩(wěn)定性

使用評(píng)級(jí)系統(tǒng)分別對(duì)GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評(píng)定沾色用灰色樣卡》和GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評(píng)定變色用灰色樣卡》中的各個(gè)級(jí)別分別測(cè)定6次，結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 評(píng)級(jí)系統(tǒng)沾色牢度穩(wěn)定性

表4 評(píng)級(jí)系統(tǒng)變色牢度穩(wěn)定性

由表3和表4可知，使用評(píng)級(jí)系統(tǒng)測(cè)定沾色用灰色樣卡和變色用灰色樣卡的各個(gè)級(jí)別，多次測(cè)定結(jié)果基本一致，各級(jí)別的最大極差僅為0.03，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0～0.81%之間，說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好。

2.3 適用性

使用評(píng)級(jí)系統(tǒng)、測(cè)色儀A及人工評(píng)級(jí)對(duì)不同顏色、不同沾色形式的樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。對(duì)不同顏色、種類(lèi)的變色樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6。由表5和表6可見(jiàn)，評(píng)級(jí)系統(tǒng)可用于測(cè)定不同顏色的耐摩擦色牢度樣品以及不同顏色、不同貼襯類(lèi)型的耐水色牢度樣品，由于耐水色牢度與耐汗?jié)n色牢度、耐唾液色牢度、耐皂洗色牢度試驗(yàn)的貼襯種類(lèi)一致，因此評(píng)級(jí)系統(tǒng)也可測(cè)定此類(lèi)試驗(yàn)的樣品。同樣，評(píng)級(jí)系統(tǒng)也可用于測(cè)定不同顏色、不同種類(lèi)紡織品的變色牢度。

對(duì)比評(píng)級(jí)系統(tǒng)與測(cè)色儀A的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一樣品的測(cè)定結(jié)果，兩個(gè)系統(tǒng)的最大差值僅為0.06，且均與人工評(píng)級(jí)結(jié)果一致。說(shuō)明系統(tǒng)可用于不同顏色、不同類(lèi)型樣品的沾色牢度、變色牢度級(jí)別的評(píng)定。

表5 對(duì)不同顏色、不同沾色形式的樣品沾色牢度測(cè)定結(jié)果

表6 對(duì)不同顏色、不同種類(lèi)的樣品變色牢度測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

該評(píng)級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)色牢度樣品準(zhǔn)確定位、自動(dòng)評(píng)級(jí)的功能，且操作簡(jiǎn)單，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還消除了人為影響因素。同時(shí)，該評(píng)級(jí)系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性、良好的穩(wěn)定性、適用范圍廣，可對(duì)不同顏色、不同種類(lèi)、不同試驗(yàn)類(lèi)型的沾色及變色樣品進(jìn)行測(cè)定，且數(shù)據(jù)均與測(cè)色儀A測(cè)試結(jié)果基本一致。該評(píng)級(jí)系統(tǒng)的研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)紡織品色牢度級(jí)別自動(dòng)評(píng)定領(lǐng)域的空白，提高了工作效率，較人工評(píng)級(jí)法更客觀、高效。