紡織品色牢度智能評級系統的研制

劉錦瑞 袁園園 張向麗 孫麗霞

(河北出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，河北石家莊，050051)

紡織品色牢度等級是評價紡織品質量的一個重要指標，色牢度評級是色牢度檢測中最關鍵的一個環節。目前國內外色牢度評級方法主要有人工評級、儀器評級兩種[1-5],以人工評級為主。但是人工評級容易受外部因素和人為因素的影響，對相同級別的結果評定差異較大。儀器評級比較客觀，不受外部因素的影響，對相同級別的結果評定也相對穩定。GB/T 6151—2016《紡織品 色牢度試驗 試驗通則》明確規定在評級有爭議時，以儀器評級為準[6]。

近年來主流的儀器評級方法有測色儀評級法和影像評級法兩種[7-10]。由于現在國內市面上的儀器測試數據與人工評級一致率較低，造成儀器評級的方法并沒有得到很好的推廣。測色儀評級法的評級結果較準，但是人為因素影響較大，如定位不準、布面容易凸起等因素會影響結果的準確性[11-12]；影像評級法因為圖像信息采集的準確性、顏色的多次轉換等因素影響評級結果的準確性[13]。本文闡述的紡織品色牢度智能評級系統(以下簡稱評級系統)結合了兩種評級方法的優點，自動對樣品準確定位，消除了人為操作、顏色多級轉化的影響，實現了準確評級的目的。以下就該系統的方案設計和準確性進行探討。

1 方案設計

根據GB/T 32598—2016《紡織品 色牢度試驗貼襯織物沾色的儀器評級方法》[14]、GB/T 32616—2016《紡織品 色牢度試樣變色的儀器評級方法》[15]的規定，通過色牢度自動評級工作站控制圖像信息采集及分光測色系統，分別獲取試樣位置及色差信息，并計算、輸出結果，實現樣品色牢度等級的自動評定。評級系統的結構組成見圖1。

評級系統中最核心部分是高性能圖像采集系統和測色系統，這兩部分性能的優劣直接影響色牢度評級的準確程度，因此選型上也較嚴格。

1.1 圖像采集系統

評級系統主要是通過圖像采集系統對被測樣品進行位置和顏色采集，后經人眼對顏色深淺進行辨別、移動定位系統，實現對被測樣品色牢度的評定。在這個過程中要求圖像采集系統在2400 萬像素以上。

1.2 測色儀

測色儀是評級系統的核心部件，因此選擇一臺合適的測色儀尤為關鍵。目前國內外的測色儀主要有美國愛色麗的X-RITE DATA COLOR自動評級系統、日本美能達CM-2300D型測色儀、國產測色儀1、國產測色儀2。美國愛色麗的X-RITE DATA COLOR自動評級系統可用于測定紡織品色牢度，雖然評級結果通常較為準確，但其價格過高(80萬元左右)，不利于推廣和使用。日本美能達CM-2300D型測色儀的照明光源為脈沖氙燈，測量壽命約為15萬次，價格較低(3.5萬元左右)，但該測色儀不能用于測定紡織品色牢度。國產測色儀1可用于測定紡織品色牢度，光源壽命為10年300萬次，價格較低(3.6萬元左右)，但不能提供數據端口，不能進行二次開發。國產測色儀2可用于測定紡織品色牢度，光源壽命為5年150萬次，價格低(1.9萬元)，可以按照用戶的需求提供數據端口，且購買方便、售后服務快捷。通過以上比較發現，國產測色儀2較X-RITE DATA COLOR自動評級系統、日本美能達CM-2300D型測色儀、國產測色儀1更有優勢，因此評級系統研制時選用國產測色儀2。

1.3 定位系統

定位系統可三維移動，運行范圍要足夠大且無盲點；定位誤差小于0.3 mm；升降力度可控，既能壓緊樣品又不會使樣品變形。

1.4 最終方案的確定

評級系統包括圖像采集、色牢度評級、定位、操作及數據處理等部分，色牢度評級工作流程見圖2。

該評級系統的特色在于將圖像采集系統、定位系統與測色系統、色牢度評級軟件進行無縫連接。通過操作及數據處理系統控制圖像采集系統，對被測樣品進行拍照后，傳輸至電腦，僅用鼠標點擊圖像中的某一點，定位系統攜帶測色系統精準地自動移動到被測位置，進行色牢度等級評定，最后通過評級軟件進行計算和結果輸出。

2 評級系統性能驗證

2.1 準確性

目前國際上最具有代表性的測色儀是擁有前沿技術的美國X-RITE DATA COLOR型分光測色儀，在影像評級法中最具有代表性的儀器是英國的VeriVide DigiEye，為了更好地驗證評級系統的準確性，我們對比了兩種儀器評級與評級系統測定結果的差異。

分別用評級系統、美國X-RITE DATA COLOR型分光測色儀(以下簡稱測色儀A)以及英國VeriVide DigiEye(以下簡稱測色儀B)，采用GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》[16]和GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》[17]中規定的各個級別灰卡進行測定，結果見表1和表2。

表1 沾色用灰色樣卡測定結果的比較

表2 變色用灰色樣卡測定結果的比較

通過表1和表2的數據比較發現，該評級系統與測色儀A的測定數據沒有顯著差異，但與測色儀B的測定數據有一定的差異，雖然在合理的評級誤差范圍內，但是評級系統、測色儀A的測定數值與沾色用灰色樣卡和變色用灰色樣卡的標準值更為接近，直接驗證了該評級系統的準確性，說明該評級系統可以用于評定紡織品沾色牢度和變色牢度級別。

2.2 穩定性

使用評級系統分別對GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》和GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》中的各個級別分別測定6次，結果見表3和表4。

表3 評級系統沾色牢度穩定性

表4 評級系統變色牢度穩定性

由表3和表4可知，使用評級系統測定沾色用灰色樣卡和變色用灰色樣卡的各個級別，多次測定結果基本一致，各級別的最大極差僅為0.03，相對標準偏差在0～0.81%之間，說明系統的穩定性良好。

2.3 適用性

使用評級系統、測色儀A及人工評級對不同顏色、不同沾色形式的樣品進行測定，結果見表5。對不同顏色、種類的變色樣品進行測定，結果見表6。由表5和表6可見，評級系統可用于測定不同顏色的耐摩擦色牢度樣品以及不同顏色、不同貼襯類型的耐水色牢度樣品，由于耐水色牢度與耐汗漬色牢度、耐唾液色牢度、耐皂洗色牢度試驗的貼襯種類一致，因此評級系統也可測定此類試驗的樣品。同樣，評級系統也可用于測定不同顏色、不同種類紡織品的變色牢度。

對比評級系統與測色儀A的數據發現，對于同一樣品的測定結果，兩個系統的最大差值僅為0.06，且均與人工評級結果一致。說明系統可用于不同顏色、不同類型樣品的沾色牢度、變色牢度級別的評定。

表5 對不同顏色、不同沾色形式的樣品沾色牢度測定結果

表6 對不同顏色、不同種類的樣品變色牢度測定結果

3 結論

該評級系統實現了對色牢度樣品準確定位、自動評級的功能，且操作簡單，不僅降低了勞動強度，還消除了人為影響因素。同時，該評級系統具有較高的準確性、良好的穩定性、適用范圍廣，可對不同顏色、不同種類、不同試驗類型的沾色及變色樣品進行測定，且數據均與測色儀A測試結果基本一致。該評級系統的研制填補了國內紡織品色牢度級別自動評定領域的空白，提高了工作效率，較人工評級法更客觀、高效。