颜色管理在重型卡车中的应用实践

周智勇

（安徽华菱汽车有限公司，安徽 马鞍山 243061）

引言

我们的生活是多彩的，我们的生活中离不开颜色。早晨的第一缕阳光是金色的，金色让我们看到希望；路上的交通显示绿色时，我们可以通行；工作台上，我们用红色表示重要工作，用绿色表示已经完成的工作；在回家的路上，各种色彩的汽车从我们身边经过……

颜色在我们的生活中扮演着重要的角色，我们在选择商品时很大程度上取决于商品的颜色。

颜色到底是什么？颜色实际上是不同波段的光照射到我们的眼睛，刺激视网膜从而形成的一种感受。为什么不同的物体表现出不同的颜色？这是由于白光实际是由红橙黄绿蓝靛紫等丰富的色光组合而成的，白光照在不同的物体上后，物体会对这些色光产生一定的吸收和反射，反射的色光就是这个物体的颜色。比如我们看到的玫瑰花是红色的，这是由于白色的光照射在花上后，玫瑰花瓣吸收了大部分的绿蓝色光，反射了大部分的红光到我们的眼睛中，如图1所示。

图1 颜色产生的原理

可见，通常情况下，颜色的形成需要三个要素：一是光源，比如太阳；二是物体，比如小草；三是观察者，比如人。相同的物体，当光源发生变化时，它表现出的颜色是不同的，所以早晨和中午草的颜色是不同的（同色异谱）；另外，不同的人对颜色的感受性是不同的，极端的表现是全色盲，他们无法感受色彩的存在。

基于颜色的重要性，我们的产品除了按照底盘配置、动力、功能等进行区分外，还设计了丰富的、专门的色彩来满足不同客户的要求，涵盖实色漆及金属闪光漆，如表1所示。

表1 颜色代码

1 颜色数据化和标准化模型

颜色作为物体的一种属性，是人的大脑对颜色的主观感觉。对于象我们这样的定位于高端重卡的制造商，需要对其作出精确的表述，但通过日常语言很难完成准确表达。比如我们产品颜色中的金属闪光漆HNJ23，塑料外饰件与驾驶室的颜色控制往往不能达到满意的效果。

其次，为了保持同一辆、同一批及不同批产品颜色的一致性，我们需对色差有严格的要求，希望相同车型的颜色差异视觉可以接受。但在实践中有一定的难度，因为我们每个参与者的色差感受有时差异很大，特别是对于外饰件供应商的管理控制，常规办法无法达到都可以接受的标准。为了避免这种情况，这种色差属性也需要精确的表述。

可见，颜色和色差的数据化和标准化非常重要。实际上国际上已经有许多颜色数据化和标准化的模型系统（比如：孟塞尔颜色系统、OSA均匀颜色标尺系统、自然颜色系统等），并且在其它车厂尤其是轿车厂有很多成功的案例。

图2 CIELAB颜色模型

现在国际上比较流行的是应用CIELAB颜色模型（或颜色空间）来实现颜色的数据化和标准化。CIE全称为Commission Internationale de L'Eclairage（法） 或 International Commission on Illumination（英），中文为国际照明委员会。这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。CIELAB颜色空间的来源和计算非常复杂，我们可以认为它是一个理想的实心球体，内部包含了世界上所有的颜色。其中颜色的排布是非常有规律的：上下为颜色明度（即深浅）的变化，越靠近上端颜色越浅越白；周向移动为色相（即色调）的变化，包含了所有彩色；半径的变化代表饱和度（即纯度）的变化，越向外越鲜艳。

在CIELAB颜色空间上，定义了三维坐标，分别为L*、a*、b*。其中L*为上下方向，最下部值为0，代表纯黑；a*为左右方向，0点定于球心，正方向为红色，负方向为绿色；b*为前后方向，0点亦是定于球心，正方向为黄色，负方向为蓝色。这样模型中的每一点都可以用L*a*b*的值来精确表示。可见，通过这个模型，任何颜色可以实现数据化和标准化，三位坐标见图3。

图3 CIELAB颜色空间三维坐标

对于色差，我们也是通过CIELAB模型来实现的。我们可以找到两个样品的颜色坐标，比如：

A样品为L*1、a*1、b*1值

B样品为L*2、a*2、b*2值

A和 B色差可以通过坐标差来表示，我们用Δ来表示Delta即差异，则：

若ΔL*、Δa*、Δb*皆等于0，则样品A和B没有色差；若ΔL*、Δa*、Δb*绝对值较大，比如都在2左右，则样品A和B有一定色差；若ΔL*、Δa*、Δb*绝对值很大，比如都大于10，则样品A和B色差很大。

为了便于色差表述，CIE制定了总色差的表述方法，比如ΔE*，其计算公式为：

可见ΔE*为ΔL*、Δa*、Δb*的综合值，其值越大，代表色差越大。一般情况下，ΔE*小于 1，我们普通人的眼睛看不出色差。许多客户应用ΔE*值来控制产品的色差，对于不同的行业和企业，他们设定的容差范围是不同的。有些涂料企业的涂料要求ΔE*控制在1以内，有些塑料产品生产企业控制在3以内。L A B 偏向的方向不一样，肉眼评判都会有所出入。总色差的表示参数有很多种，改进的目的是力求其值与人眼观测一致。比如某轿车厂ΔEcmc*。

其中AL，Aa，Ab为修正系数。对于特定颜色的油漆，有特定的经验修正系数。

2 颜色管理的建立

2.1 颜色管理建立背景

企业关注汽车颜色的流行趋势和过程颜色质量的控制就是最大程度上满足客户对颜色的个性化需求；最大程度上把色差控制在肉眼可接受的范围内；建立一个长效的、可追溯的颜色管理系统；建立集团化颜色管理系统，实现整个集团资源共享及规范化管理。

2.2 颜色管理建立过程

我们调研了大众、长安福特马自达、奇瑞、江淮等汽车制造企业；知名涂料供应商：湖南关西、PPG、阿克苏等企业的实际应用经验并进行对比评估，最终引进了美国一家公司的颜色管理系统。整个系统包括了多角度分光光度仪，Spectralight色彩观察箱，FM 100 Hue Color Vision Test辨色能力测试、Harmony Room标准光源室和Metallix QA颜色管理软件。

颜色的管理需要专人专管，所以工作人员必须对颜色的差异比较敏感，能敏锐的捕捉到颜色的变化，我们要求进行颜色管理的人员必须通过辨色能力测试才能从事专业的工作。

所有设备操作人员必须经过培训，考核并取得上岗操作证，具备独立作业的能力。

制定了符合我们产品要求的《颜色管理作业指导书》，内容包括：

1）颜色的名称定义及编号规则；

2）色板的制作流程；

3）3.色板的检测流程；

4）色板的保存、发放、回收流程；

5）整车颜色评审流程；

6）外协件颜色评审流程；

7）颜色的开发流程；

8）颜色数据库的管理；

9）设备管理流程；

10）其它。

3 颜色管理应用

3.1 颜色检测

前面介绍过，颜色的数据化可以通过CIE系统的L*、a*、b* 来实现，多角度分光光度仪可以通过测量产品或颜色样板来定义颜色在CIELAB模型中的准确位置，即得到L*、a*、b*值。如果存入标准值，亦可得到DE*等色差值。所以通过多角度分光光度仪可以实现颜色和色差的数据化和标准化。

现在金属漆在汽车行业非常流行，其特性是当片状铝粉在漆膜中平行于底材排列时，就像一面面小镜子，根据光的镜面反射原理，随着观察者视角的改变，因铝粉反射光强度的不同，可观察到不同深浅程度的金属色感和闪烁感。为了准确表达和测量金属漆的这些特性，MA68II型多角度分光光度仪内部有五个接收器从不同的角度检测涂层的颜色。

图4 多角度分光光度仪示意图

可见光源从45度位置发出后照射在样品上，在对称位置上产生镜面反射，从镜面反射位置开始，分别在 15度、25度、45度、75度、110度位置上产生颜色数据，分别代表高光区颜色、视觉综合区颜色和低光区颜色。通过这5个角度的颜色值，可以完整表述金属漆样品表面的颜色特性。

比如我们H系列车型的HNJ23颜色，通过多角度分光光度仪检测，得到的颜色坐标值见表2：

表2 HNJ23颜色坐标值

MA68II型多角度分光光度仪在汽车行业的应用非常广泛。其精度非常高，我们人眼可分辨的色差一般为 1ΔE*，而其精度可达0.01ΔE*，所以完全满足精度要求。其五角度测量设计，特别适用于金属漆、珠光漆等特殊效果涂料的颜色品质控制。用它可以测量标准色板、卡车车身、汽车保险杠、后视镜、轮毂、把手等的颜色。

3.2 数据统计及分析应用

图5 颜色管理软件Metallix QA应用界面

为了便于对颜色进行深入分析及对颜色进行分档管理，我们安装了多角度分光光度仪专用颜色管理软件 Metallix QA。通过Metallix QA软件可以将仪器测量的数据传输到电脑中，实现颜色的档案化和可追溯性。软件中除了用数字表示颜色和色差，还可以用文字描述颜色差异方向，并可用屏幕来模拟产品的颜色和色差。软件制作提供了若干图形，来帮助我们分析颜色的特性和差异。还可以为每种颜色预设容差，减少繁琐的判断工作，软件读取色板后的图表视窗见图5。

目前在整车外观颜色控制上外饰件与驾驶室特别容易产生色差，尤其是喷涂金属漆。下面举个实际的案例，具体如下：

案例：

在我们整车实际生产过程中我们发现外饰塑料件与驾驶室装配完成后从个别角度去看发现有色差。

针对此质量问题我们从原材料、涂料输送设备、喷涂设备、喷涂工艺、检测设备、颜色管控等多方面进行了分析，经过分析评估我们明确了产生色差的几个主要原因是：颜色数据没有及时更新修正，原材料的色差管控超出容差范围，色差检测设备不适用于金属闪光漆的色差控制（非多角度色差仪）、喷涂工艺需调整。

有了色差的产生原因则可以制定有效的处理措施，利用多角度色差仪采集数据通过颜色管理软件导出分析数据，指导原材料厂家调整涂料的颜色数据；

使用适宜的色差控制设备，避免不合格品的外饰件出厂；

适宜的喷涂工艺对产品的颜色影响非常明显，比如：采用的是空气喷涂还是静电喷涂将会直接影响金属粉的排列方式导致产品颜色差异大，所以对喷涂工艺进行调整。

批次件配套装配后在整车光源室进行色差评审，确保塑料件与驾驶室配合面色差在容差范围内，若超差应及时进行调整并再次重复评审流程；

经过多个措施的整改，外饰件的色差合格率明显提升，有效降低了质量成本，从另外的角度也说明了颜色管理系统的建立及应用符合对产品的品质管理、降本增效等的预期。

4 结束语

经过几年时间的应用，我们对车身颜色总体的质量控制有了明显的提升，颜色质量更加稳定，大量数据的采集及统计分析达到颜色数据化和标准化的目的，大量的数据采集有利于对不同角度的颜色趋向进行预测，提前采取有利措施避免色差的超差。我们会继续发掘颜色管理系统的潜力，助力企业标准的规范性和合理性，帮助我们企业降低成本、提升客户满意度。

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