汽車涂裝同色異譜的評價(jià)方法

楊浪 侯穎 尚俊虎 鄭旋 鄭禮寧

（東風(fēng)本田汽車有限公司，武漢430056）

1 前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展與升級，市場對乘用車性能要求提高的同時(shí)，對汽車裝飾性的要求也越來越高，顏色外觀作為顧客對整車的第一印象，其和諧統(tǒng)一已成為顧客最基本要求，直接影響顧客對整車的滿意度[1]。汽車外觀由車身及眾多外飾件組成，如何保證車身與外飾件顏色的一致性一直是各大整車廠涂裝領(lǐng)域色差控制及質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)某車型新顏色開發(fā)過程中車身與保險(xiǎn)杠出現(xiàn)的同色異譜現(xiàn)象，對汽車涂裝同色異譜產(chǎn)生的原因、評價(jià)方法和管理方法進(jìn)行探討，以期完善汽車涂裝新色開發(fā)顏色評價(jià)體系，提高新色開發(fā)效率。

2 汽車涂裝同色異譜

2.1 同色異譜

顏色的形成離不開光譜，任何1個(gè)物體都有其特定的光譜反射率曲線。1個(gè)物體在指定光源下，其光譜曲線是入射光在通過物體的吸收、透射、反射等過程后最終形成。反射出的可見光譜被標(biāo)準(zhǔn)觀察者所捕獲，就會產(chǎn)生光譜三刺激值（即紅、綠、藍(lán)三原色），再由觀察者做出視覺反應(yīng)。當(dāng)光譜反射率曲線不同的2個(gè)物體在某一光源下的光譜三刺激值相等時(shí)，就認(rèn)為這2個(gè)顏色為該條件下相等色。由于不同光源是由不同波長的光組成，當(dāng)光源發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的光譜三刺激值就不再相等，顏色結(jié)果也不相同，這種現(xiàn)象為同色異譜[2]。

汽車外觀由車身和保險(xiǎn)杠、門把手、后視鏡等多個(gè)外飾部品組成。由于外飾件多是塑料件，與車身材質(zhì)不同，因此使用的涂裝材料、涂裝工藝以及涂裝設(shè)備也不盡相同，這也造成車身與外飾件組裝時(shí)更易產(chǎn)生色差。也正是由于涂料設(shè)計(jì)上的差異，導(dǎo)致在太陽光下顏色相同的車身與部品在陰天或是其它光源下常出現(xiàn)顏色不匹配的現(xiàn)象，即汽車涂裝同色異譜。這種現(xiàn)象本質(zhì)上是車身與外飾件的匹配在異色光源下差異擴(kuò)大出現(xiàn)了色差。

2.2 車身與外飾件同色異譜的主要原因

同種材質(zhì)、同種成分的2個(gè)部品在不同的光源下，呈現(xiàn)的顏色始終相同。汽車車身及外飾件涂料一般由不同的供應(yīng)商提供，不同供應(yīng)商的涂料體系一般也不相同，這也加劇了整車色差管控的難度，同時(shí)也更易出現(xiàn)同色異譜。

在汽車涂裝領(lǐng)域，金屬車身水性涂裝工藝已有數(shù)十年的使用實(shí)績，而外飾件多以改性PP、ABS為主，更多的仍使用油性涂裝工藝，其涂料組成有著本質(zhì)的不同。由于溶劑的不同，車身及外飾件涂料選擇的樹脂組成、顏料組成及珠光組成都會不同，那么其光譜反射曲率也會存在較大差異。當(dāng)光源發(fā)生變化時(shí)，不可避免存在匹配發(fā)生變化的現(xiàn)象。近些年，水性涂料在塑料件的涂裝領(lǐng)域應(yīng)用越來越普及，盡管涂料體系更加趨于接近，但由于基材的不同和承受烘烤溫度的差異，車身與外飾件涂料的涂料體系依然不同，這也使得同色異譜在汽車涂裝領(lǐng)域始終存在。

3 汽車涂裝顏色評價(jià)方法

3.1 汽車涂裝顏色開發(fā)流程

新車型研發(fā)的同時(shí)，會根據(jù)車身的外型設(shè)計(jì)確定相應(yīng)的顏色，并由設(shè)計(jì)部門提供相應(yīng)的色板，即標(biāo)準(zhǔn)色板。各涂料供應(yīng)商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色板的五角度色相值、金屬粉感等顏色指標(biāo)進(jìn)行涂料的設(shè)計(jì)、調(diào)配，通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬噴涂和與標(biāo)準(zhǔn)板的反復(fù)對色調(diào)整，最終找到與標(biāo)準(zhǔn)色板顏色一致的涂料配方。為了節(jié)約開發(fā)時(shí)間，一般車身涂料與外飾件涂料會并行開發(fā)，當(dāng)2類涂料顏色均與標(biāo)準(zhǔn)板顏色一致時(shí)，會在整車廠進(jìn)行實(shí)車的噴涂后對色修正，最終實(shí)現(xiàn)車身顏色與外飾件顏色的一致。

3.2 整車色差控制方法

在顏色開發(fā)階段保證涂料色板與標(biāo)準(zhǔn)色板無色差是新顏色導(dǎo)入色差控制的關(guān)鍵一環(huán)。由于消費(fèi)者主要通過肉眼進(jìn)行外觀評價(jià)，目前汽車涂裝色差的判定主要以目視為主。由于目視帶有一定的主觀性和隨機(jī)性，同時(shí)效率低下，因此還需要儀器測量輔助判定。即依據(jù)目視的結(jié)果，結(jié)合儀器實(shí)測色相值進(jìn)行判定。

對于目視評價(jià)一般要求在戶外（陽光直射區(qū)域）或具有標(biāo)準(zhǔn)光源的AUDIT（汽車外觀質(zhì)量評審）房間環(huán)繞整車，從不同的角度進(jìn)行觀察[3]。當(dāng)車身與外飾件匹配超過目視限度存在明顯差異時(shí)即判定為色差不合格。

色相的測量一般采用分光測色法，目前汽車涂裝公司和相關(guān)供應(yīng)商均采用X-Rite（愛色麗）公司生產(chǎn)的MA9X系列色差儀，以D65模擬日光光源，10°視野角為主，從5個(gè)角度來進(jìn)行色差管控[4]。采用最多的允差公式（公式1），修正后，是以標(biāo)準(zhǔn)為中心，在四周繪出1個(gè)橢圓形球體允差范圍，進(jìn)行色差控制[5]。

式中，ΔE為色差值；ΔL為明度差值；Δa為紅相差值；Δb為黃相差值。

一方面由于肉眼對不同顏色色差的容忍程度不同，另一方面由于不同主機(jī)廠對顏色的管控要求不同，所以不同廠商顏色的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。通過目視評價(jià)為主數(shù)據(jù)測量為輔的顏色評價(jià)方法，能夠有效的保證汽車涂裝車身與外飾件色相的一致性。幾乎所有的主機(jī)廠都規(guī)定了顏色評價(jià)的要求及標(biāo)準(zhǔn)，均是以太陽光下的目視及D65光源下的測量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。但由于不同部品同色異譜現(xiàn)象的普遍存在，在這一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下，當(dāng)光源發(fā)生變化時(shí)，匹配完好的部品可能出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，這使得色差的評價(jià)存在一定隱患。

4 汽車涂裝同色異譜的評價(jià)方法

4.1 汽車涂裝同色異譜案例分析

以H廠新色導(dǎo)入過程中出現(xiàn)的同色異譜為例，對新色導(dǎo)入過程進(jìn)行探討。該廠顏色開發(fā)流程為：實(shí)驗(yàn)室顏色確認(rèn)，新色色板納入，車身、保險(xiǎn)杠涂料廠家顏色開發(fā)，色板與標(biāo)準(zhǔn)板對比判定，實(shí)物噴涂對色，標(biāo)準(zhǔn)板決定，新色試制。

在進(jìn)行高明度高彩度的新顏色“閃烈黃”的導(dǎo)入過程中，涂料廠家根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)色板及涂膜體系進(jìn)行顏色開發(fā)，并按常規(guī)評價(jià)方法在室外自然光及色差儀D65光源下對試制色板進(jìn)行定性定量評價(jià)通過后，在主機(jī)廠進(jìn)行了實(shí)物的噴涂。實(shí)車對色過程選擇了陽光充足的室外，車身與保險(xiǎn)杠及標(biāo)準(zhǔn)板目視匹配良好，同時(shí)在X-Rite、MA-96、D65光源下色相數(shù)據(jù)也基本接近，判定無色差，顏色通過。但在新車試制階段，發(fā)現(xiàn)顏色匹配完好的車身與保險(xiǎn)杠在熒光燈下出現(xiàn)了顏色不匹配的現(xiàn)象，如圖1所示，圖1a為車身與保險(xiǎn)杠在日光燈下的匹配效果，目視無差異；圖1b為同一車身與保險(xiǎn)杠在熒光燈下的匹配效果，保險(xiǎn)杠偏綠，目視存在明顯的差異。由于熒光燈下車身與保險(xiǎn)杠顏色不匹配，工廠判定存在色差，保險(xiǎn)杠涂料進(jìn)行重新開發(fā)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其它外飾件與車身在太陽光下匹配完好，在熒光燈下匹配時(shí)也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，且在實(shí)驗(yàn)室色板開發(fā)階段便存在這一現(xiàn)象。由于顏色評價(jià)過程中，未考慮車身與飾品存在的同色異譜，導(dǎo)致在新色開發(fā)初期以及實(shí)物評價(jià)階段均未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)色相異常，進(jìn)而造成了這一色差事故的出現(xiàn)。在隨后的顏色重新開發(fā)過程中，涂料廠家在評價(jià)時(shí)加入了D65、A光源、F光源下的目視評價(jià)，通過調(diào)整顏料和珠光種類、含量等，最終在開發(fā)階段實(shí)現(xiàn)了保險(xiǎn)杠色板與車身色板在不同光源下均匹配完好的要求。但由于前期顏色開發(fā)過程的失誤，最終導(dǎo)致整體項(xiàng)目的延期，造成不小的損失。

通過以上案例，說明了在新顏色開發(fā)以及整車顏色的評價(jià)過程中，提前識別同色異譜并作出準(zhǔn)確判斷及調(diào)整對于項(xiàng)目推進(jìn)及色差的防范至關(guān)重要。

4.2 同色異譜評價(jià)體系建立

對于車身與外飾件的涂裝，不論顏色的同色異譜程度如何，只要光源變化，顏色的變化方向相同（L、a、b值的變化趨勢），變色程度相同（ΔE值），那么它們的匹配依然不存在色差。由于車身與外飾件涂裝材料的差異，不同光源下同色異譜的程度不可避免出現(xiàn)不同。在現(xiàn)今的汽車涂裝行業(yè)，對于車身與外飾件色差的評價(jià)與管理各個(gè)整車廠都有其嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，而對于同色異譜的評價(jià)卻少有討論。以“閃烈黃”的開發(fā)為例，在發(fā)現(xiàn)因顏料的同色異譜造成色差后，管理層迫切希望將同色異譜的評價(jià)納入到新色開發(fā)的評價(jià)中，完善色差評價(jià)體系，防止再次出現(xiàn)同樣的不良。

在車身與保險(xiǎn)杠色差的評價(jià)及管控過程中，行業(yè)內(nèi)設(shè)立了差值管控的方法，通過肉眼定性的評價(jià)，明確色差的允許范圍，采用色差儀進(jìn)行定量的管理。這種方式下色差的表征為公式（2）。

式中，ΔL D65為保險(xiǎn)杠相對車身在D65光源下明度差值；Δa D65為保險(xiǎn)杠相對車身在D65光源下紅相差值；Δb D65為保險(xiǎn)杠相對車身在D65光源下黃相差值。

當(dāng)ΔL D65、Δa D65、Δb D65在管控范圍內(nèi)時(shí)，色差判定合格。

由于色差的評價(jià)僅在室外目視和色差儀D65光源下進(jìn)行，無法對同色異譜進(jìn)行判定，對此需要引入新的光源。在同色異譜的研究中，CIE推薦以D65為參照光源，A光源、F光源為待測光源。由于F2光源與目前通用的室內(nèi)照明設(shè)備色溫相近，更貼近日常使用，且作為色差儀中常用光源，因此選擇了F2光源作為汽車涂裝同色異譜的評價(jià)光源[6]。

假定保險(xiǎn)杠與車身的顏色在D65光源下無色差，由于同色異譜的存在，那么在F2光源下保險(xiǎn)杠與車身的顏色相對D65均會發(fā)生變化，又由于同色異譜程度的差異，保險(xiǎn)杠與車身的匹配也相應(yīng)發(fā)生變化，見公式（3）。

式中，ΔL F2為保險(xiǎn)杠相對車身在F2光源下明度差值；Δa F2為保險(xiǎn)杠相對車身在F2光源下紅相差值；Δb F2為保險(xiǎn)杠相對車身在F2光源下黃相差值。

那么當(dāng)ΔL F2、Δa F2、Δb F2在目視容忍范圍內(nèi)時(shí)，也即保險(xiǎn)杠與車身在F2光源下的差異可被接受，即判定無同色異譜。根據(jù)同色系顏色開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際的目視效果，對“閃烈黃”在F2光源下的色差容忍度進(jìn)行了標(biāo)定。在D65和F2光源下，當(dāng)車身與保險(xiǎn)杠的色相差值均在管控范圍內(nèi)時(shí)判定無同色異譜。

根據(jù)“閃烈黃”同色異譜的評價(jià)方法，其它顏色也可以用類似的方法進(jìn)行表征。以H廠顏色管控為例，如表3所示，根據(jù)顏色的不同將顏色按肉眼色差容忍度由小到大依次標(biāo)定為S級、A級、B級、C級、D級、E級。當(dāng)飾品與車身在D65光源下無色差，即色差值ΔL D65、Δa D65、Δb D65在管控范圍內(nèi)，那么切換至F2光源，飾品與車身的色差值ΔL F2、Δa F2、Δb F2也在表1所示范圍內(nèi)時(shí)，判定無同色異譜。

表1 不同顏色同色異譜容許范圍

結(jié)合新色開發(fā)的流程，在涂料廠家新色開發(fā)，顏色評價(jià)過程中，加入熒光燈下的目視判定，以及F2光源下同色異譜程度的定量測量，能夠提前識別新顏色導(dǎo)入同色異譜的風(fēng)險(xiǎn)，封閉顏色開發(fā)的色差隱患。作為主機(jī)廠，在顏色評價(jià)中加入異色光源定性、定量評價(jià)，能夠提前發(fā)現(xiàn)色差異常，提高質(zhì)量控制能力。

4.3 評價(jià)體系的應(yīng)用

同色異譜現(xiàn)象是同一物體在不同光源下的顯色差異，是始終存在無法消除的，只能通過材料、工藝的調(diào)整去縮小這種差異。傳統(tǒng)車身與部品的對色僅在太陽光下評價(jià)，未考慮同色異譜的存在，在新的評價(jià)體系中加入了熒光燈下的目視以及F2光源下的定量評價(jià)，對于同色異譜的識別至關(guān)重要。同時(shí)也完善了汽車涂裝顏色的評價(jià)體系，提高了新顏色開發(fā)的準(zhǔn)確度及效率。在生產(chǎn)制造過程中定期的開展車身與部品同色異譜的評價(jià)，也能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)涂料及生產(chǎn)工藝的變化。

5 結(jié)論

汽車車身與外飾件的同色異譜，本質(zhì)上來說是不同部品匹配出現(xiàn)的色差問題，但在汽車涂裝行業(yè)卻很少討論這一現(xiàn)象。通過分析某H車廠新顏色開發(fā)過程中出現(xiàn)的同色異譜案例，進(jìn)一步證實(shí)了汽車涂裝同色異譜的客觀存在。通過在顏色的評價(jià)體系中引入熒光燈下目視的定性評價(jià)及色差儀F2光源下的定量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，完善了顏色的評價(jià)體系。同時(shí)對汽車涂裝同色異譜的可接受程度進(jìn)行了規(guī)定，即飾品與車身在F2光源下的色差變化在其D65光源下設(shè)定的色差管控范圍內(nèi)時(shí)，同色異譜可接受。