Instrumente zur Bestimmung von Farbunterschieden. Farben messen oder was Farbmetrik ist. Spektralfotometer, Kolorimeter und Farbmessung an Drucken

Obwohl das menschliche Auge ein perfektes Datenübertragungssystem ist, ist es nicht in der Lage, Farben genau zu charakterisieren. Dazu benötigen wir zusätzliche physikalische Werkzeuge, die eine genaue Beschreibung ermöglichen Quantitative Bewertung Grundparameter von Farbmustern. In diesem Fall hilft die Farbmetrik – die Wissenschaft der Messung und Quantifizierung von Farben. Visuelle und fotoelektrische Kolorimeter, Farbkomparatoren, Spektralfotometer – Instrumente zur Farbuntersuchung. Sie werden in allen möglichen Bereichen menschlichen Handelns eingesetzt. Zum Beispiel Leichtindustrie, Geologie, heterogenes Design usw.

Das Auge kann mit Hilfe von Geräten bis zu 13.000 Farbtöne und ohne sie etwa 200 Töne unterscheiden. Während der Fortschritt wächst geometrischer Verlauf, war ein klares System zur Gruppierung von Farben erforderlich. Genau das leistet die Farbmetrik.

Kolorimetrie ist die Wissenschaft der Farbmessung.

Heutzutage gibt es mehrere Farbsysteme – CIE, RGB, CMYK, TGL, NCS, HLS, YIQ usw. Die Grundlage jedes einzelnen ist ein Atlas. Einige reproduzieren mehr als 20.000 Farbtöne. Es dient als wesentliches Werkzeug, das Ordnung in die Produktion bringt. Farbzusammensetzungen. Jedes von ihnen wird durch Mischen der reinsten Farbpigmente gewonnen. Zusätzlich werden ihnen schwarze oder weiße Pigmente zum Abdunkeln oder Aufhellen zugesetzt. Somit erhält jeder neue Farbton eine eigene persönliche Nummer. Darüber hinaus werden auch seine anderen Eigenschaften genutzt. Dadurch erhalten Hersteller präzise Rezepturen zur Herstellung von Farbzusammensetzungen. Anschließend kann der Hersteller den vom Kunden gewünschten Farbton exakt reproduzieren. In der Farbmetrik werden folgende Tonkoordinaten verwendet:

• Farbton – gemessen anhand der Wellenlänge der Strahlung, die im Spektrum vorherrscht dieser Farbe
• Helligkeit – gemessen an der Anzahl der Schwellenwerte für die Unterscheidung von einer bestimmten Farbe zu Schwarz
• Relative Helligkeit – das Verhältnis der von einer bestimmten Oberfläche reflektierten Flussmenge zur auf sie einfallenden Flussmenge (Reflexionskoeffizient)
• Die Sättigung ist der Grad des Unterschieds zwischen einer chromatischen Farbe und einer achromatischen Farbe gleicher Helligkeit, gemessen an der Anzahl der Unterscheidungsschwellen von einer bestimmten Farbe zu einer chromatischen Farbe
• Reinheit ist der Anteil des reinen Spektrals an der Gesamthelligkeit einer bestimmten Farbe.

Farbmischprozesse

Der erste Prozess umfasst die folgenden Untertypen:

• Unter räumlicher Addition versteht man die Kombination unterschiedlich farbiger Lichtstrahlen in einem Raum. Zum Beispiel unterschiedliche Beleuchtung – Theater, Zirkus.
• Optische Ergänzung – zum Beispiel wird ein Bild mit kleinen Farbstrichen gemalt, eine Person sieht aber nur das Gesamtbild der Farbe
• Temporäre Zugabe – Farben werden zu einer gemischt, wenn plötzliche Bewegungen– drehen Sie den Globus und überzeugen Sie sich selbst
• Binokulare Addition – beobachtet mit Brillen mit mehrfarbigen Gläsern

Der zweite Farbmischvorgang ist die subtraktive bzw. subtraktive Mischung. Sein Wesen liegt in der teilweisen Absorption farbiger Strahlen Lichtstrom. Es ist in fast jedem materiellen Körper vorhanden. Sein Grundgesetz besteht darin, dass jeder chromatische Körper Strahlen seiner eigenen Farbe reflektiert oder durchlässt und eine zu seiner eigenen Farbe komplementäre Farbe absorbiert.

Farbtheorie aus der Sicht eines Kindes

Der Einfachheit halber werden Kataloge, Referenzskalen, Farbbücher, Farbfächer und Farbbibliotheken erstellt, die dabei helfen, harmonische Farbkombinationen in allen möglichen Bereichen menschlichen Handelns auszuwählen und zu erstellen. Sie können beispielsweise selbst eine Farbbibliothek zusammenstellen. Für sie eignen sich Zeitschriftenausschnitte und Fotos.

Farbmessungen (Kolorimetrie) sind eine Reihe von Methoden zur Messung und Quantifizierung von Farben. Was ist Farbe? Es gibt eine weit verbreitete Definition von Farbe als einer besonderen Empfindung, die im menschlichen visuellen System entsteht. Diese Definition ist so klar wie möglich, da jeder Mensch seine eigenen Gefühle direkt kennt. Für die Beurteilung und Diskussion von Farben ist es jedoch nutzlos, da keine Worte diese Empfindungen anderen Menschen vermitteln können. Daher ist es notwendig herauszufinden, welche objektiven Phänomene und Prozesse die Farbempfindung von Objekten hervorrufen. Die lichtempfindlichen Rezeptoren der Netzhaut reagieren unterschiedlich auf Licht unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung und Intensität, was es einem Menschen ermöglicht, eine Strahlung von einer anderen zu unterscheiden. In diesem Sinne ist Farbe ein Merkmal der spektralen Zusammensetzung der Strahlung unter Berücksichtigung ihrer Intensität. Die Namen einzelner Farben können manchmal ersetzt werden physikalische Eigenschaften Strahlung, zum Beispiel z monochromatische Strahlung Die Farbangabe ersetzt manchmal die ungefähren Wellenlängenangaben: gelbe Natriumlinie, grüne Kupferlinie usw. Allerdings bestimmt die Farbe nicht vollständig die spektrale Zusammensetzung beliebiger Emissionen, da Emissionen selbst sehr unterschiedlicher Zusammensetzung in manchen Fällen visuell nicht unterscheidbar sein können, in anderen Fällen sind jedoch selbst kleine Änderungen in der spektralen Zusammensetzung leicht erkennbar. Insbesondere ist eine Mischung bestimmter monochromatischer Strahlungen (sog. Komplementärfarben) in genau definierten Mengen, beispielsweise nur zwei Farben mit den Wellenlängen λ = 560 μm und λ = 465 μm, nicht von „weißem“ Tageslicht mit kontinuierlichem Spektrum zu unterscheiden . Es gibt viele andere Paare sogenannter metamerer Strahlungen, die trotz der unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung visuell nicht unterscheidbar sind. Berühmter Physiker E. Schrödinger definierte Farbe als eine Eigenschaft der spektralen Zusammensetzung von Strahlung, die für Strahlung üblich ist, die für den Menschen visuell nicht unterscheidbar ist. Diese Definition von Farbe als Merkmal der spektralen Zusammensetzung der Strahlung liegt der Farbmessung zugrunde.

Visuelle Vorstellungen über Farbe weichen oft von dieser wissenschaftlichen Definition ab. Im Alltag wird eine visuelle Beurteilung der Farbe von Gegenständen als Farbe des Gegenstandes bezeichnet und implizit als objektive Eigenschaft betrachtet. Aber wir sehen Objekte in der Regel nicht in ihrem eigenen Glanz, sondern aufgrund der Reflexion und Streuung von Licht von einer Fremdquelle (Sonne, Streulicht vom Himmel, von Lampen usw.). Daher hängt die Zusammensetzung des von Objekten reflektierten Lichts von der Art der Beleuchtung ab, die anhand der hellsten Stellen im Sichtfeld, anderer Objekte, deren Farbe bekannt ist usw., beurteilt wird. Anhand der Verteilung heller und dunkler Stellen im Sichtfeld (Helldunkel) werden die volumetrische Form des Objekts und die Ausrichtung der Oberflächenbereiche in Bezug auf die Lichtquelle bestimmt. Sobald die Beleuchtung und die Form eines Objekts bekannt sind, kann seine Farbe ziemlich genau geschätzt werden. Basierend auf diesen Überlegungen kam Helmholtz zu dem Schluss, dass es möglich ist, die Art der Beleuchtung und ihre Verteilung im Raum sowie die volumetrische Form und Farbe von Objekten nur aus der Gesamtheit dessen zu beurteilen, was wir sehen, und nicht aus der Beobachtung eines separaten Gesichtsfeldes, dessen Farbe bestimmt wird.

Eine unbewusste Korrektur der Beleuchtung ermöglicht es, die Farbe von Objekten in einer vertrauten Umgebung auch bei sehr unterschiedlichen Lichtverhältnissen mit großer Genauigkeit zu bestimmen. Die Farbe eines Objekts wird als etwas Unverändertes wahrgenommen, selbst wenn sich die spektrale Zusammensetzung des von ihm reflektierten Lichts erheblich ändert. Wenn die Lichtverhältnisse für einen Menschen jedoch ungewöhnlich sind, werden seine Urteile über die Farbe von Objekten falsch und unsicher.

Farbe wird manchmal beschreibend durch die Begriffe Farbton, Sättigung und Helligkeit beschrieben. Diese Beschreibung ist wichtig für indikative visuelle Beschreibungen der Farbgebung. Farbton und Sättigung können als visuelle Beurteilung des Farbstoffs und seiner Konzentration interpretiert werden.

Diese visuellen Darstellungen der Farbe von Objekten sind überwiegend qualitativ und subjektiv. Sie werden jedoch in der Praxis häufig eingesetzt. Es gibt Farbklassifizierungssysteme – ihre systematische Bezeichnung – in Form von Farbatlanten und Referenzmustern, die auf der Grundlage durchschnittlicher Farbdefinitionen erstellt und von der International Commission on Illumination (CIE) genehmigt wurden. Farbatlanten und Referenzmuster sind in der Regel undurchsichtig und für die Betrachtung im Auflicht konzipiert; sie werden in der Praxis häufig in der Druckindustrie, Textilindustrie, im Baugewerbe usw. eingesetzt.

Um die Farbe selbstleuchtender Objekte zu charakterisieren, ist die relative spektrale Zusammensetzung der Strahlung wichtig. Wie bei der Erkennung der Farbe von Objekten, die unabhängig von der spektralen Zusammensetzung der die Objekte beleuchtenden Strahlung nicht durchgeführt werden kann, kann ein Mensch die spektrale Zusammensetzung der Strahlung unabhängig von ihrer Helligkeit und ohne Zusammenhang mit der Erkennung umgebender Objekte nicht erkennen . Beides wird nur durch den Vergleich verschiedener, von derselben Lichtquelle beleuchteter Objekte erreicht und ist nicht immer vollständig erfolgreich. Wenn ein Bediener beispielsweise die Farben zweier Gesichtsfelder in einem Farbmessgerät (Kolorimeter) unabhängig von der Helligkeit als gleich beurteilt, weisen diese Farben in vielen Fällen nicht die gleiche relative spektrale Zusammensetzung auf. Beispielsweise erscheint ein gelbes Feld neben einem identischen, aber helleren Feld olivgrünlich. Mit anderen Worten: Die subjektive Farbbeurteilung hängt von der Helligkeit ab. Dieses Phänomen wird Betzold-Brücke-Effekt genannt und wird auch in anderen Teilen des sichtbaren Lichtspektrums beobachtet.

Die Wissenschaft der Kolorimetrie ist die Untersuchung von Methoden zur Messung und Quantifizierung von Farben und Farbunterschieden. In der Farbmetrik wurden Systeme geschaffen, bei denen die Farbe quantitativ gemessen und durch in bestimmten Anteilen gemischte Referenzstrahlungen ausgedrückt wird. Eine solche objektive Darstellung der Farbe durch reproduzierbare Messungen erfolgt unter streng festgelegten (standardisierten) Beobachtungsbedingungen.

Farbmessungen basieren auf Grassmanns Gesetzen zur Addition von Farben, die das Auge visuell wahrnimmt. Es sind drei Grassmann-Gesetze bekannt:

1) Gesetz der Kontinuität. Bei jeder kontinuierlichen Änderung der Strahlung ändert sich ihre Farbe kontinuierlich. Sie können beispielsweise ein Prisma drehen, das zerfällt Sonnenlicht in das Spektrum und beobachten Sie eine kontinuierliche (ohne Sprünge) Änderung der Farbe der Strahlung.

2) Das Gesetz der Additivität. Die Farbe der Summe zweier Strahlungen hängt nur von den Farben der summierten Strahlungen ab, nicht jedoch von deren spektraler Zusammensetzung.

3) Das Gesetz der Dreidimensionalität. Alle vier Farben sind linear miteinander verbunden, existieren aber, es gibt jedoch Tripel linear unabhängiger Farben.

Die Grassmannschen Gesetze weisen auch auf das Vorhandensein von Strahlungsempfängern mit drei linear unabhängigen spektralen Empfindlichkeitskurven in der menschlichen Netzhaut hin. Gemäß dem dritten Grassmannschen Gesetz ist die Farbeigenschaft der Farbmetrik dreidimensional, d. h. Farbe wird quantitativ durch drei miteinander verbundene Parameter ausgedrückt. Die Farben der drei Strahlungen, die einen Farbreiz ausdrücken, werden Primärfarben genannt. Die Primärfarben können drei beliebige Farben sein, die jeweils nicht von den anderen beiden reproduziert werden. Es gibt viele solcher Farbtriaden, die ein Farbkoordinatensystem bilden. Das am weitesten verbreitete RGB-System besteht aus den Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B). Aus einer Mischung dieser Farben lassen sich nahezu alle tatsächlich vorkommenden Farben erhalten. Farbe S in der Farbmetrik werden sie durch einen Dreikomponentenvektor dargestellt:

In Analogie zur Definition eines Vektors im dreidimensionalen Größenraum r,g Und B werden Farbkoordinaten genannt und R, G Und B–Einheitsvektoren des Farbkoordinatensystems.

Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) standardisierte 1931 ein Farbsystem mit monochromatischen Strahlungen als Primärfarben R(λ= 700 nm), G(λ = 546,1 nm) und B(λ = 435,8 nm). Einzelne Mengen Primärfarben ( R, G Und B) werden so gewählt, dass ihre Energiehelligkeitsverhältnisse jeweils 72,1:1,4:1 betragen. Addiert man diese Einzelmengen, erhält man eine unbunte (also ungefärbte) Farbe. In diesem System sind die Farbkoordinaten monochromatischer Strahlung (d. h. die Koordinaten r,g Und B) zeigen, wie viele Einheiten von Primärfarben beim Mischen die wahrgenommene Farbe reproduzieren.

Die Abbildung zeigt ein Diagramm des additiven Kolorimeters von Demkina

Optisches Diagramm eines visuellen Dreifarbenkolorimeters des L. I. Demkina-Systems. Durch das Okular beobachtet OK Das Sichtfeld wird unterteilt (mittels eines fotometrischen Würfels). FC) in zwei Teile – einer hat die Farbe der Probe Um, das andere ist die Bildschirmfarbe E, auf dem die Grundfarben des Geräts gemischt werden. Licht vom Illuminator Betriebssystem trifft durch die Blende auf den Bildschirm D, enthält drei Lichtfilter (rot ZU, Grün Z und Blau MIT) und drei bewegliche Klappen. Durch den Wechsel der Filterflächen mittels Blenden verändert der Beobachter die Intensitäten der Flüsse roter, grüner und blauer Strahlung und stellt so sicher, dass sich die Farbe ihrer Mischung nicht von der Farbe der Probe unterscheidet. UND- Beleuchtungslampe; L- Linse; A- Quelle, die die Probe beleuchtet; Z1, Z2, Z3 – Spiegel; DK Und F- Dämpfungsfilter.

Die Vorteile eines visuellen Kolorimeters sind die einfache Messung und die hohe Genauigkeit der Koordinatenbestimmung (bis zu 0,03). Nachteil: subjektive Beurteilung der Farbidentität durch den Betrachter. Darüber hinaus wird Farbe im Primärfarbsystem des Kolorimeters und zur internationalen Darstellung ausgedrückt System R,G, B muss neu berechnet werden. Außerdem ist es mit dieser Methode schwierig, die Farbe von Objekten direkt zu messen. Es ist nur zum Messen der Farbe von Proben nützlich.

Zu den additiven Kolorimetern gehört auch das Donaldson-Kolorimeter. Darin erfolgt die Summierung der Referenzfarben in einer photometrischen Kugel (in der Abbildung mit dem Buchstaben Ш gekennzeichnet), in die durch das Fenster O 1 Strahlen dreier Farben eintreten. Membran D enthält drei Filter – rot ZU, Grün Z und Blau MIT. Licht verlässt die Kugel durch das Loch O 2 und wird von einem Prisma auf das Vergleichsfeld des photometrischen Würfels gelenkt FC. Von der Probe reflektiertes Licht (im Diagramm nicht dargestellt) beleuchtet ein anderes Feld des Würfels. Die Beobachtung erfolgt durch das Okular OK.

Wird auch für Farbmessungen verwendet Sechsfarben-Kolorimeter von Donaldson. Es verfügt über sechs Filter: Rot, Orange, Gelbgrün, Grün, Blaugrün, Blau. Die Verwendung von sechs statt drei Filtern erweitert den Farbraum des Geräts.

Subtraktive Kolorimeter verwenden Absorptionsfilter für das Referenzlicht. Filter haben die Form optischer Keile, das heißt, ihre Absorption ändert sich linear von einer Kante des Filters zur anderen. Der Bediener, der die Farbmessungen durchführt, bewegt die Keile und führt sie in einen Strahl ein, der das Vergleichsfeld mit mehr oder weniger Dicke von jedem von ihnen beleuchtet und eine Farbgleichheit der Felder erreicht. Das Kolorimeter muss so kalibriert sein, dass die Messwerte der Position der Keile sofort die Farbe der Probe bestimmen oder zumindest eine Berechnung ermöglichen.

Als objektive Instrumente zur Farbmessung werden Spektrographen mit fotoelektrischer Aufzeichnung eingesetzt. Um das Erforderliche hervorzuheben Spektralbereiche Masken dienen. Eine Maske ist ein Profilspalt, der den gewünschten Teil des Strahlungsspektrums an den Fotodetektor überträgt. Es gibt auch Mehrkanalanlagen mit Interferenzfiltern und einzelnen fotoelektrischen Empfängern für jeden Kanal, zum Beispiel das Kolorimeter Rainbow 2B. Es verwendet 26 Filter mit einer Bandbreite von ~13 nm, was den Wellenlängenbereich von 387 nm bis 712 nm abdeckt. Das Gerät ist mit einem Computer ausgestattet, der Farbkoordinaten berechnet.

Atlanten und Farbmuster.

Der Vergleich zweier Farben kann nicht nur mit Instrumenten erfolgen, die Farbkoordinaten liefern, sondern auch direkt mit dem Auge. Wenn es eine bestimmte Anzahl von Farben gibt, deren Farbkoordinaten bekannt sind (sie wurden mit zuvor beschriebenen Methoden gemessen), kann die Farbe der unbekannten Farbe näherungsweise bestimmt werden, indem die Probe ausgewählt wird, die ihr am nächsten kommt.

Ein systematischer Satz von Musterfarben wird als Farbatlas bezeichnet. Es gibt viele Farbatlanten, die in verschiedenen Ländern erstellt wurden. Der erste Blumenatlas wurde Anfang des 20. Jahrhunderts vom amerikanischen Künstler Albert Munsell erstellt. Er systematisierte Farben nach Farbton (hue auf Englisch), Sättigung und Helligkeit. Physiologen haben ermittelt, dass ein Mensch etwa 159 Farbtöne unterscheiden kann. Die Anzahl der unterscheidbaren Abstufungen der Helligkeit (dies entspricht der Helligkeit des Tons) beträgt etwa 120. Die Anzahl der Abstufungen der Reinheit des Tons (dies ist ein anderer Name für Tonsättigung) beträgt ~ 15. Formal die Anzahl der Kombinationen davon Drei Farbkomponenten sind 150 x 15 x 120 = 270.000. Es gibt jedoch keine solche Anzahl von Farben. Für das Auge sichtbar Farben verändern sich nicht in einer, sondern in zwei oder allen drei Komponenten. Beispielsweise wird eine hellere Farbe meist weniger gesättigt und verändert gleichzeitig oft ihren Farbton. Moderne Munsell-Atlanten enthalten mehr als 1.200 Farben. 1956 wurde in der UdSSR der Farbatlas von E.B. gedruckt. Rabkina. Auf den Seiten des Atlas sind Farbmuster in Form von farbigen Kreisen mit einem Durchmesser von 12 mm dargestellt. 1966 wurde ein Farbatlas erstellt, der am Allrussischen Forschungsinstitut für Metrologie erstellt wurde. DI. Mendelejew, das aus einzelnen Pappbögen mit Farbmustern besteht, die in einer Mappe eingeschlossen sind. Jedes Blatt stellt Muster eines Farbtons dar, der sich in Helligkeit und Reinheit des Farbtons unterscheidet. Der Atlas enthält die notwendigen Erläuterungen und ermöglicht die Identifizierung von Farben anhand von Farbton und Sättigung. Es enthält 1000 Farbmuster.

Menschliche Aktivität. Diese Option ist am beliebtesten in Produktionsbereiche Umgang mit Nichteisenprodukten. Auch in Druckereien und Lackierereien ist die Farbmessung wichtig.

Mit der Farbmetrik können Sie die Übereinstimmung der Farben verarbeiteter Produkte und gelieferter Rohstoffe mit den zugewiesenen Standards überwachen und die verwendeten Farbtöne und Schattierungen in einer einzigen Datenbank für alle am Prozess beteiligten Partner organisieren. Im Mehrfarbendruck sorgt es für das gleiche Ergebnis der Projektumsetzung Verschiedene Materialien, als Substrat verwendet. Branchen, die in ihren Arbeitsabläufen auf gemischte Farben angewiesen sind, verwenden Farbmetrik, um Bestandteile zu testen und Farbmischformeln zu erstellen.
Die Beurteilung der Qualität von Farben ist nicht nur in Produktions- oder Druckbetrieben notwendig, sondern auch in kleineren Prozessen gefragt: für Design oder Kunstwerk, Drucker kalibrieren, Monitore oder Fernseher aufstellen.
Abhängig von der Spezialisierung der Arbeit und Zielorientierung Dabei kommen verschiedene Arten von Messgeräten und Geräten zum Einsatz.

Spektralphotometer

Die Farbquantifizierung ist ein grundlegendes Funktionsprinzip für diesen Instrumententyp. Das Prinzip umfasst folgende messbare Merkmale:

• Die tatsächliche Farbe (Schattierung). Bewertet anhand der Wellenlänge des von einer Oberfläche emittierten oder reflektierten Lichts. Die Maßeinheit ist Nanometer (nm).
• Reinheit des Tons (Sättigung). Zeigt den Grad der Abweichung vom Spektralprototyp an, ausgedrückt durch die Menge des vorhandenen Weißtons. Je mehr Weiß, desto geringer die Sättigung.
• Reflexionsvermögen (Helligkeit). Zeigt den Unterschied zwischen einfallendem und reflektiertem Licht aufgrund des Schwarzanteils in der Probe an.

Die Ergebnisse werden im Farbkoordinatensystem Lab, XYZ, HSB und anderen angegeben und verkörpern die Grundlagen der Farbmetrik.
Um die Farbe mit einem Spektralfotometer an Proben mit glänzenden, metallischen oder perlmuttartigen Effekten in der Produktionshalle zu messen, ist eine tragbare Mehrwinkelversion des Instruments (z. B. das X-Rite MA9X) erforderlich. Es ist auch für strukturierte Oberflächen (Stoffe, poröse Materialien) geeignet. Für glatte, matte Oberflächen unter gleichen Bedingungen eignet sich ein normales tragbares Modell (Ci6X oder SP6X).

Für komplexere Messungen unter Laborbedingungen ist ein stationäres Gerät mit sphärischer Messmethode (Color Eye 7000 oder Ci7800) erforderlich.
Um den Drucker zu kalibrieren, benötigen Sie ein spezielles Gerätemodell, zum Beispiel SpyderPrint. Für einen Computerbildschirm, einen Projektor oder eine Digitalkamera – das i1Publish Pro 2-Kit. Spyder4TV HD hilft Ihnen, die Farben auf Ihrem HD-Fernseher anzupassen.
Im Druckbereich werden neben Spektralfotometern auch Densitometer eingesetzt, um die Dichte der auf den Untergrund aufgetragenen Farbschicht zu beurteilen.

Besichtigungsstände

Wenn Sie aufgrund der Besonderheiten der Arbeit mit einer visuellen Beurteilung der Farbeigenschaften der Produkte auskommen, können Sie eine solche Kabine (wie The Judge II) erwerben, die eine Betrachtung bei verschiedenen Beleuchtungsarten ermöglicht.

Storozhenko, Alexey Ivanovich

Akademischer Grad:

Kandidat der technischen Wissenschaften

Ort der Dissertationsverteidigung:

Sankt Petersburg

HAC-Spezialcode:

Spezialität:

Optische und optoelektronische Geräte und Komplexe

Seitenzahl:

METHODEN ZUR MESSUNG VON FARB- UND CHROMINATITÄTSKOORDINATEN

1.1 Allgemeine Informationen zu Prinzipien, Methoden und Instrumenten zur Farbbestimmung

1.2 Visuelle Farbmessung

1.3 Berechnungsmethode (spektrophotometrisch).

1.4 Prinzipien der objektiven Farbmessung

1.4.1 Vergleichsmethode

1.4.2 Methode zur direkten Messung von Farb- und Farbkoordinaten

1.5 Instrumente zur Bestimmung von Farb- und Farbkoordinaten

1.5.1 Instrumente zur visuellen Farbmessung

1.5.2 Instrumente für die Berechnungsmethode zur Bestimmung von Farb- und Farbkoordinaten

1.5.3 Instrumente zur objektiven Farbmessung

1.6 Vergleichende Analyse Fehler von Methoden zur Messung von Farb- und Chromatizitätskoordinaten

1.7 Untersuchung der Abhängigkeit der Farbkoordinaten von der Messgeometrie

LICHTQUELLEN FÜR FARBMESSUNGEN

2.1 Arten von Lichtquellen für Farbmessungen

2.2 Untersuchung von Fehlern in Methoden zur Messung der Farbkoordinaten von Strahlungsquellen

2.2.1 Methode zur Bestimmung der Farbkoordinaten einer Quelle im Vergleich mit einer bekannten Quelle

2.2.2 Methode zur direkten Bestimmung des Quellspektrums und Berechnung der Farbkoordinaten

2.2.3 Untersuchung von Fehlern in Methoden zur Messung der Farbkoordinaten der Quelle

2.2.4 Merkmale der Messung der Farbkoordinaten von Autolampen und der Farbauswahl in LED-Ampeln

NACHBILDUNG STANDARDLICHTQUELLEN FÜR FARBMESSUNGEN

3.1 Standardlichtquellen

3.2 Farbe der Standardquellen A, B, C, D

3.3 Wiedergabe der Standardquellen A, B, C

3.4 Wiedergabe von Quelle D

3.5 Untersuchung der Möglichkeit der Reproduktion der D65-Quelle mit einer Blitzlampe

3.6 Bewertung der Möglichkeit, die erforderliche Strahlungsquelle bestehend aus mehreren LEDs zu entwickeln

3,7 D65-Quelle bestehend aus mehreren LEDs

REDUZIERUNG DER FEHLER BEI DER MESSUNG VON FARB- UND CHROMINATITÄTSKOORDINATEN MITTELS DER KONVERTIERUNGSMETHODE

4.1 Herleitung von Umrechnungsformeln

4.2 Theoretische Untersuchung von Methodenfehlern

4.3 Untersuchung des Fehlers der Neuberechnungsmethode

ENTWICKLUNG EINES FILTER-COLORIMETERS UNTER VERWENDUNG DER KONVERTIERUNGSMETHODE

5.1 Funktionsprinzip eines Filterkolorimeters

5.2 Schätzung des theoretischen Fehlers des Geräts

Einleitung der Dissertation (Teil des Abstracts) Zum Thema „Fehlerbewertung visueller und fotoelektrischer Methoden zur Messung von Farbkoordinaten“

Heutzutage immer mehr breite Verwendung Erhalten Sie kolorimetrische Messungen in einer Vielzahl von Anwendungen. Historisch gesehen gelten daher die Hauptbereiche solcher Messungen in der Druck-, Textil- und optischen Industrie. Mit dem Aufkommen neuer Materialien im Bereich Verkehrszeichen, Markierungen und Ampeln und dementsprechend neuer Standards haben Farbmessungen stark an Bedeutung gewonnen sehr wichtig. Darüber hinaus spielt die Farbkontrolle eine besondere Rolle bei der Herstellung von Kosmetika und Verpackungen, wo es darauf ankommt, für jeden Produkttyp den gleichen ausgewählten Farbton zu erhalten.

Mit der Ausweitung der farbmetrischen Messungen erscheinen neue automatische Geräte zur Farbmessung und veraltete Geräte werden einfach ersetzt. Daher werden visuelle Kolorimeter, die sowohl eine gute Farbwahrnehmung des Bedieners als auch besondere Fähigkeiten im Umgang mit solchen Geräten erfordern, nicht mehr verwendet. Allerdings am häufigsten der Hauptgrund Der Austausch von Geräten ist mit der weit verbreiteten Meinung verbunden, dass alle modernen Geräte an einen Computer angeschlossen und möglichst automatisiert sein müssen. Dieses Übergewicht der Automatisierung führt dazu, dass einige Methoden weiter verbreitet werden, während andere verschwinden. Wenn Sie jedoch versuchen, die Fehler zu vergleichen verschiedene Geräte, dann stellt sich am häufigsten heraus, dass die meisten modernen Instrumente Fehler aufweisen, die in verschiedenen Farbsystemen gemessen werden. Darüber hinaus liefern ausländische Instrumente fast immer Fehler, die unter ihren eigenen Laborbedingungen, nach ihren eigenen Methoden und an ihren eigenen Referenzprobensätzen gemessen wurden. IN Russische Föderation Nach wie vor wird der absolute Messfehler im gebräuchlichsten XYZ-Farbsystem verwendet, der es ermöglicht, das Gerät sofort einer bestimmten Klasse zuzuordnen: einem Arbeitsmessgerät oder einem Arbeitsnormal. Allerdings zeichnet sich bereits eine Tendenz zu einer fremden Darstellungsweise von Fehlern ab.

Derzeit ist das Problem der Fehlerbewertung verschiedener Farbmessmethoden sehr relevant: Untersuchungen auf der Grundlage von Tests verschiedener Gerätetypen können nicht nur eine detaillierte Analyse der Vor- und Nachteile liefern bestehende Methoden Messungen, sondern auch die Fähigkeit, alle Komponenten des Messfehlers qualitativ zu beschreiben und quantitativ zu bewerten sowie Möglichkeiten zur Reduzierung des Fehlers vorzuschlagen.

Um das gestellte Problem zu lösen, ist es daher notwendig:

1. Vergleichen Sie die Möglichkeiten und vergleichen Sie die Fehler der vergessenen klassische Methoden Messungen von Farb- und Farbkoordinaten mit Methoden, die sich erst in den letzten Jahren verbreitet haben;

2. Prüfverfahren zur Messung der Farbe von Strahlungsquellen;

3. den Einfluss der Messgeometrie auf die Farbkoordinaten untersuchen;

4. basierend auf den Ergebnissen der Analyse der wichtigsten Komponenten der Messfehler von Farb- und Farbkoordinaten verschiedene Methoden schlagen Algorithmen und Schaltungslösungen für einzelne Komponenten und Elemente von Messanlagen und Instrumenten vor, die die Genauigkeit von Messungen verbessern können.

Durch den Einsatz moderner mikroelektronischer Technologie können die Kosten für die Herstellung neuer Kolorimeter gesenkt werden. Dazu ist es notwendig, bestehende Methoden zur Fehlerreduzierung zu analysieren und zu modernisieren, damit sie in ein Mikroprozessorgerät integriert werden können. Durch die Nutzung aller vorhandenen Errungenschaften wird das Gerätedesign erheblich vereinfacht und der Messfehler der Farbkoordinaten bleibt für den praktischen Einsatz akzeptabel.

Fazit der Dissertation zum Thema „Optische und optoelektronische Geräte und Komplexe“, Storozhenko, Alexey Ivanovich

Ergebnisse theoretischer und praktische Forschung Methode

Die Neuberechnung zeigt, dass der Algorithmus mit einem Fehler arbeitet.

aber der absolute Fehler der Farbkoordinaten bleibt bestehen

akzeptable Grenzen für ein funktionierendes Messgerät - 0,02-0,03. Jedoch

Bei einigen Proben wurden etwas höhere Werte erhalten

Fehler. Dies liegt daran, dass die Studien am durchgeführt wurden

visuelles Kolorimeter und damit auf das Ergebnis

der Messfehler wird auch durch die Farbanpassung des Auges beeinflusst,

Augenempfindlichkeit gegenüber Farbe, Augenermüdung und anderen subjektiven Faktoren

Ursachen. Eine Untersuchung der Anwendbarkeit der Neuberechnungsmethode zeigte, dass dies der Fall ist

Der Algorithmus kann angewendet werden, um Messfehler zu reduzieren

Herstellung eines objektiven Filterkolorimeters, in dem die Kurven

Ergänzungen stimmen nicht genau überein oder weichen sogar erheblich davon ab

standardisiertes XYZ-System. Ein auf diese Weise kalibriertes Kolorimeter

Methode und misst nur Farbkoordinaten, kann als funktionierendes Messwerkzeug verwendet werden, und wenn

Optimale Auswahl an Kalibrierfiltern kann das Gerät auch

Maß- und Farbkoordinaten. Anwendung der Divisionsumrechnungsmethode

Mit der Ortskurve auf der Fläche können Sie den Fehler jedoch weiter reduzieren

erschwert Berechnungen. Da die Ausgabe von Umrechnungsformeln nur durchgeführt wird

einmal, dann ist diese Methode der Genauigkeitssteigerung wirtschaftlich gerechtfertigt. Folglich ermöglicht uns die Neuberechnungsmethode eine wesentliche Weiterentwicklung

einfachere, aber gleichzeitig recht genaue Instrumente. KAPITEL 5

ENTWICKLUNG DES FILTERS

Verwendung eines Kolorimeters

KONVERTIERUNGSMETHODE

5.1 Funktionsprinzip des Filters

Kolorimeter

Derzeit bei der Herstellung eines Filterkolorimeters

Rechner versuchen, Lichtfilter zu entwickeln und herzustellen,

deren Transmissionsspektren allgemein anerkannten Kurven ähneln

Zusätze XYZ , , Erstellen von kurvenähnlichen Filtern

Der Zusatz XYZ ist möglich, aber lösen Sie dieses Problem mit dem erforderlichen

Fehler sind sehr schwierig, da Gläser mit dem erforderlichen Spektralbereich

Komposition existiert nicht. Erzielen Sie ein ausreichend enges Spektralspektrum

Die Zusammensetzung ist mit mehreren unterschiedlichen, oft seltenen und sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen möglich

teure, farbige optische Gläser. Allerdings Farbfilter, Spektren

deren Durchlässigkeiten beispielsweise anderen Additionskurven ähneln -

Das RGB-System ist relativ einfach herzustellen. Es ist bekannt, dass einige Geräte speziell dafür entwickelt wurden

Bereitstellung einer Lösung besondere Aufgaben. In ihnen sind die Spektralkoeffizienten

Die Transmission von drei Filtern deckt den sichtbaren Teil vollständig ab

Spektrum, ähneln jedoch nicht allgemein anerkannten Additionskurven

(Beispiel: FM104M-Kolorimeter, hergestellt bei GOI, mit

Shklover-Farbsystem). Beim Versuch, direkte Messungen vorzunehmen

In einem solchen Gerät werden die Farb- und Farbkoordinaten der Testprobe ermittelt

einen erheblichen Fehler haben. Daher weisen solche Messtechniken einen erheblichen Fehler auf. Daher ist in der Messtechnik solcher

Geräten erfolgt immer eine Neuberechnung der Messergebnisse aus dem Farbsystem

Kolorimeter entsprechend den Vorgaben in ein standardisiertes XYZ-System umzuwandeln

Formeln. Diese Methode wurde vor fünfzig Jahren als Methode beschrieben

Kalibrierung anhand von drei Proben in der Beschreibung des visuellen Kolorimeters FM 18a. Mit dem Übergang zu neuen (hauptsächlich spektralen)

Geräte wurde diese Methode vergessen und beiseite geworfen - modern

Der Trend bei der Instrumentierung geht dahin, dass alle Komponenten vorhanden sind

Elemente des Geräts müssen so genau wie möglich reproduziert werden. Solch

Der Ansatz ist nicht immer gerechtfertigt – es gibt eine Reihe von Aufgaben, die ausgeführt werden müssen

Messungen dienen nur als „Indikator“ für die Farbe und den Fehler des Geräts

dieser Klasse mag durchaus bedeutsam, aber akzeptabel sein. Daher kann ein Filterkolorimeter-Layout beides haben

ein leichter reproduzierbares bekanntes Farbsystem, oder

spezielles Farbsystem. Natürlich, wenn möglich

Entwickeln Sie Ihr eigenes Farbsystem. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen.

solche wie:

Es können beliebige Aufnahmegeräte verwendet werden.

optische Strahlungsempfänger,

Lichtfilter können aus den gängigsten hergestellt werden

Glasmarken,

Sie können die Signale von Empfängern ohne Verwendung verstärken

zusätzliche elektrische Verstärkung, die das Spektral verändert

Zusammensetzung des entsprechenden Lichtfilters. Da die mathematische Neuberechnung nicht schwierig ist

Unter Berücksichtigung aller oben genannten Punkte gab es also moderne Elektronik

Es wurde ein schematisches Diagramm der Funktionsweise (Abbildung 5.1.1) des Filters vorgeschlagen

Kolorimeter. Probe

Messung

Signale

Neuberechnung

Formeln:

rez-tov auf

1 - Optische Einheit, 2 - Elektronische Signalaufzeichnungseinheit, 3 - Neuberechnung

Signale vom Kolorimeter-Farbsystem zum angegebenen System, 4-Display

Abbildung 5.1.1 – Schematische Darstellung der Funktionsweise eines Filterkolorimeters

Der optische Block (Abbildung 5.1.1) kann unter implementiert werden

mehrere Aufgaben. Daher einer der häufigsten

Heutzutage gibt es ein Schema, bei dem eine Quelle im optischen Block installiert ist

Strahlung und der Testprobe sowie drei korrigierte Empfänger

Strahlungssignale werden aufgezeichnet. Als Strahlungsquelle können Sie

Verwenden Sie beispielsweise eine Lampe mit geringerer Leistung als die oben getestete

IFP -8000, gepulste röhrenförmige Xenonlampe IPO -75. Probe,

in Reflexion arbeitend, wird auf Position A gestellt. Wenn die Probe

funktioniert für die Übertragung, dann wird es in Position B und in eingebaut

Position A stellt die Referenzprobe ein Weiß aus Glas

MS-20. Das vorgeschlagene optische Blocklayout kann geändert werden

Bereitstellung der Möglichkeit, die Farbkoordinaten von Quellen zu messen

Strahlung, und Sie können auch die vorgeschlagene Geometrie ändern

Messungen zu anderen. Zur Berechnung von Farb- und Chromatizitätskoordinaten

Es werden drei Strahlungsempfänger benötigt, spektrale Empfindlichkeiten

die alle sichtbare Strahlung in drei Bereiche mit den Farben Rot-Orange, Gelb-Grün und Blau-Violett unterteilen. Das können Sie zum Beispiel

Wählen Sie die folgenden Kombinationen von Empfängern und Filtern: Se+CC-8, Se+3C-

11, Se+OC-5. Die elektronische Registrierungseinheit muss bereitstellen

analoge Verstärkung und Filterung sowie Analog-Digital-Messung

Konverter von Signalen, die von Fotodetektoren empfangen werden. In drei

Bei digitalen Messwerten werden die Farbkoordinaten aus dem Farbsystem des Kolorimeters in ein vorgegebenes System umgerechnet

Geräte-Mikroprozessorprogramm. Nach Neuberechnungsergebnissen

werden vom selben Mikroprozessor sofort auf dem Display angezeigt. Die Vorteile dieses Schemas liegen auf der Hand:

Einfache Herstellung,

Vielseitigkeit,

Kompaktheit,

Niedrige Komponentenkosten auch bei Kleinserienfertigung

Produktion. Die Grundlage aller Vorteile ist die Verwendung der Konvertierungsmethode

die Grundlage moderner Elektronik. Trotz der Tatsache, dass diese Methode früher war

war sehr weit verbreitet, es war nicht möglich, Informationen über die Theorie zu finden

Methodenfehler, dh ein eigener Fehler, der durch verursacht wird

nämlich die Ungenauigkeit der Nachzählung selbst. Es wurde auch nicht gefunden

keine Angaben über die Grenzen der Anwendbarkeit der Methode, also in welchem ​​Umfang

Transmissionsspektren von Lichtfiltern können stark von den Kurven abweichen

Ergänzungen des Farbsystems, in das die Konvertierung durchgeführt wird. 5.2 Schätzung des theoretischen Fehlers

Der Hauptbestandteil jedes objektiven Filterkolorimeters ist

optisch-elektronische Schaltung, die Folgendes umfasst:

Strahlungsquelle(n),

Lichtfilter,

Strahlungsempfänger. Beim Entwerfen eines Geräts muss dies immer berücksichtigt werden

geschätzte Kosten. Wesentlicher Beitrag zum Gesamtpreis

Filterkolorimeter verwenden farbiges Glas

Lichtfilter sowie die Kosten für Fotodetektoren. Die Analyse der Fehler deutete darauf hin, dass eine Möglichkeit besteht

Sie können nicht nur Kalibrierproben, sondern auch Systeme frei wählen

Farben, die deutlich von standardisierten RGB-Systemen abweichen,

XYZ, LAB und Neuberechnung in das XYZ-System, in dem es akzeptiert wird

Präsentieren Sie die Ergebnisse von Farbmessungen. Dies ermöglicht Ihnen deutlich

Vereinfachen Sie die Schaltungs- und Designlösungen von Messgeräten und

entspricht moderne Trends beim Versuch zu reduzieren

Anzahl teurer optischer Elemente und deren Ersatz durch Mittel

Computertechnologie. Deshalb war die Durchführung notwendig

theoretische Untersuchung hypothetischer Muster. Dies machte es möglich, nicht

Erstellen mehrerer verschiedener funktionierender Prototypen von Geräten, Evaluierung

Fehler und Messbereiche der vorgeschlagenen Farbkoordinaten

Kolorimeterschaltungen. Die gebräuchlichste Schaltung ist jeder Filter

Kolorimeter zur Bestimmung der Farbkoordinaten und der Chromatizität von transparentem Material

oder reflektierende Proben ist ein Stromkreis mit einer Quelle und drei

korrigierte Empfänger, die üblicherweise als Strahlungsquelle verwendet werden

Verwenden Sie eine Glühlampe, die im Quellenmodus A arbeitet und

Beleuchtet das Testmuster, aber in dieser Anordnung des Gerätes kann man das problemlos tun

Installieren Sie eine D65-Impulsquelle basierend auf der untersuchten Lampe

IFP. Ein solches Schema kann beispielsweise im Folgenden implementiert werden

Kombinationen:

Die Glühlampe wird so eingeschaltet, dass ihre Farbe

die Temperatur betrug 2856 K, das heißt, ihr Spektrum entspricht dem Spektrum

Strahlung von Quelle A;

Als drei Empfänger kommen Siliziumchips zum Einsatz

Fotodetektoren mit Lichtfiltern aus den Gläsern SS-2*SZS-22, ZS 8*SZS-23 und OS-17*SZS-23 (spektrale Eigenschaften bei

unter Verwendung von Quelle A sind in Abbildung 5,2,1 dargestellt.

ae^oosposmoch"psogsosz)Osdet^tsegoospogchpgyu(ogsoo5Osm

Abbildung 5.2.1 – Additionskurven des XYZ-Systems und ausgewählte Spektralkurven

Ein weiterer möglicher Ansatz ist:

Beleuchten Sie die Oberfläche abwechselnd mit drei Farbquellen

Prüfling und die Signale werden von einem Empfänger aufgezeichnet. MIT

Mit dem Aufkommen verschiedener farbiger LEDs ist diese Methode sehr einfach

implementieren. Bei der Verwendung können Sie im Pulsmodus arbeiten

und reduzieren so den Einfluss der Hintergrundbeleuchtung weiter. Spektren

Die Emissionen von Farb-LEDs sind nicht sehr breit, aber dank

Große Auswahl an Wellenlängen, Sie können mehrere gleichzeitig einbeziehen

Quellen, um die erforderliche spektrale Zusammensetzung bereitzustellen. Erhalten Sie ein Spektrum ähnlich der Z-Additionskurve bei Winkelfeldgröße

Für die Y-Additionskurve – weiße LED mit Glasfilter

Marke ZhZS-18, für X - weiße LED mit Glasfilter

Marken OS-17 und SZS-23 zusammen mit der bereits erwähnten blauen LED, aber

bei deutlich geringerer Leistung. Erhaltene Spektralkurven

bei Verwendung eines Siliziumempfängers sind in Abbildung 5.2.2 dargestellt. Weiße LED * 0С17

0,08*Blaue LED

ooooohhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

Abbildung 5.2.2 – Additionskurven des XYZ-Systems und ausgewählte Spektralkurven

Empfindlichkeiten von drei korrigierten Empfängern (für Quelle A)

Die zweite Methode kann leicht modifiziert werden: mehrere

LEDs, die das gesamte sichtbare Spektrum abdecken, strahlen abwechselnd und ab

ein Empfänger registriert sie. Abbildung 5.2.3 zeigt das Spektralbild

Eigenschaften von sieben Farb-LEDs und einer weißen. Koordinaten

Chromatizitäten im standardisierten XYZ-System von 1931 sind markiert

Abbildung 5.2.4. Dieses Schema stellt nichts anderes dar als die Implementierung von Methoden

Mehrfarbenkolorimetrie. Mit einem solchen Kolorimeter arbeiten

Es ist ein komplexeres Berechnungssystem erforderlich, das aus vier Stufen besteht:

1. Vorläufige Messung der von den drei meisten empfangenen Signale

Vollständige Abdeckung des sichtbaren Spektrums, LEDs (z. B. blau).

440 nm + weiß + rot 690 nm);

2. Ungefähre Bestimmung der Farbkoordinaten des Motivs

Beispiel mit Umrechnungsformeln für ausgewählte LEDs;

3. Messung von drei Signalen der drei LEDs, deren Farbbereich vorgegebene Farbkoordinaten umfasst

(Ein Beispiel für die Auswahl von Bereichen ist in Abbildung 5.2.4 dargestellt.)

4. Endgültige Neuberechnung der Signale anhand der ausgewählten Formeln

LEDs auf Farbkoordinaten im erforderlichen System. hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

Abbildung 5.2.3 – Spektralkurven von LEDs

o 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

Abbildung 5.2.4 – Farbkoordinaten von LEDs im XYZ1931-System. Die Tests wurden basierend auf einem Vergleich der berechneten Koordinaten durchgeführt

Chromatizität mit neu berechneten Werten von zufällig ausgewählten 100

Proben. IN andere Zeit An verschiedene Installationen sie wurden gemessen

Spektraldaten und erhaltene Farb- und Chromatizitätskoordinaten für

Quelle A im XYZ-Farbsystem von 1931. Bei der ersten Methode handelt es sich um die Erstellung von Additionskurven, Spektralkurven

deren Eigenschaften in Abbildung 5.2.1 dargestellt sind, wurden berechnet

Farbkoordinaten im resultierenden Farbsystem wie

standardisiertes XYZ-System. Anschließend erfolgte eine Neuberechnung

Kolorimeter-Farbsysteme in ein standardisiertes XYZ-System. Berechnete Werte und erhaltene Farbkoordinaten vorher und nachher

Die Neuberechnung ist in Abbildung 5.2.5 dargestellt (dargestellt sind nur Komponenten).

"X"). Die Ergebnisse für die zweite und dritte Methode werden angegeben:

jeweils in den Abbildungen 5.2.6 und 5.2.7. Berechnete Werte

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100

Abbildung 5.2.5 – Farbkoordinaten vor und nach der Neuberechnung im ersten Schema

Berechnete Werte

Koordin. Farbe vor der Neuberechnung

Koordin. Farbe nach Neuberechnung

über Fi"i"i"i"i"i"."P

Abbildung 5.2.6 – Farbkoordinaten vor und nach der Neuberechnung im zweiten Schema

Berechnete Werte

Koordin. Chromatizität nach Vorberechnung

Koordin. Farbe nach der zweiten Neuberechnung

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Abbildung 5.2.7 – Farbkoordinaten nach vorläufiger und genauerer Darstellung

Wandlungen in einer Schaltung mit acht LEDs

Die Ergebnisse aller Berechnungen sind in einer Tabelle 5.2.1 zusammengefasst, in der

die entsprechenden Felder geben die Anzahl der Proben an,

den festgelegten Fehlerbereich erfüllen. Tabelle 5.2.1 – Anzahl der Proben (von 100), die in den Fehlerbereich fallen

Reichweite

Fehler

1. Methode

1 Source-W-Empfänger

Neuberechnung

Neuberechnung

2. Methode

3 Quellen – 1 Empfänger

Neuberechnung

Neuberechnung

3. Methode

8 LEDs

nach dem 1

Neuberechnung

nach dem 2

Neuberechnung

Aus Tabelle 5.2.1 geht hervor, dass der kleinste Fehler vorliegt

Kolorimeter nach dem in der ersten Methode vorgeschlagenen Schema. Der Grund dafür ist

dass bei dieser Methode die Additionskurven den Kurven am ähnlichsten sind

Zusätze des Systems, in das die Umrechnung durchgeführt wird (System XYZ

1931, Quelle A). Es lässt sich zeigen, dass es keinen Unterschied macht, welches der ersten ist

Additionskurven wurden auf zwei Arten erhalten (1 Quelle und 3 Empfänger bzw

3 Quellen und 1 Empfänger), aber desto genauer werden sie wiedergegeben

Der Fehler wird kleiner sein. Obwohl der Messfehler

Die Farbkoordinaten mit einem solchen Kolorimeter überschreiten nicht mehr als 0,01

des tatsächlich reproduzierbaren Teils des Ortes bleibt es dennoch bedeutsam. Um es jedoch zu reduzieren, ist es vorzuziehen, das Gerät in zu verwenden

als Komparator oder als funktionierendes Messgerät

Farbkoordinaten für den ausgewählten Teil des Farborts. Das

ermöglicht es Ihnen, das Gerät für bestimmte Anforderungen zu spezialisieren (z. B. -

, , -, , , ), ein spezielles Farbsystem entwickelt

um die Genauigkeit der Messungen im erforderlichen Ortsbereich zu verbessern. Die Verwendung von acht LEDs mit einem Empfänger brachte keinen Erfolg

akzeptables Ergebnis, da ihre Spektralkurven breit sind

Methode. Farbsysteme für jeden Teil des Ortes sind signifikant

von dem standardisierten System abweichen, in dem es produziert wird

Neuberechnung, und der Fehler nach der zweiten genaueren Neuberechnung bleibt bestehen

immer noch bedeutsam. Implementierung der spektrophotometrischen Methode

Es ist erforderlich, mindestens 16 schmalbandige LEDs zu verwenden, die gleichmäßig über das Spektrum verteilt sind, wie in implementiert

einige Filterkolorimeter mit Interferenz

Spektralzusammensetzung der Probe und berechnen Sie basierend auf diesen Daten die Koordinaten

Farbe im gewünschten System. Zum Vergleich mit Weltanaloga die Testergebnisse des Prototyps

mit dem in der ersten Methode vorgeschlagenen Schema wurden in das System neu berechnet

LAB-Blumen. Derzeit ist es in diesem System am häufigsten

Geben Sie den Hauptfehler fast aller Kolorimeter an. Bei

In diesem Fall werden die Messungen normalerweise an einem Satz von 12-13 Referenzen durchgeführt

Glas Beispielsweise für ein kompaktes Densitometer von X-Rite:

Bei der Messung der Farbkoordinaten wird der Durchschnittswert angegeben

Fehler MU = 0,4. Im vorgeschlagenen Layout beträgt der Messfehler

Es stellte sich heraus, dass die Farbkoordinaten AE = 0,5 waren, die Tests wurden jedoch durchgeführt

basierend auf 100 Transmissions- und Reflexionsspektren. Trotz der Tatsache, dass

Gerätefehler entsprechen ungefähr den Herstellungskosten

Das entwickelte Kolorimeter ist deutlich kleiner als sein importiertes Gegenstück. FAZIT

Die Hauptleistung der Studie ist eine detaillierte Analyse und

Prüfmethoden zur Messung von Farbkoordinaten sowie

Entwicklung eines neuartigen tragbaren Kolorimeters,

Im Rahmen der Dissertationsarbeit wurden folgende Aufgaben durchgeführt und gelöst:

Forschung und Aufgaben:

1. Überprüfung und Erprobung von Bestimmungsmethoden

Farbkoordinaten von Proben, die für die Übertragung arbeiten und

Reflexion sowie Methoden zur Messung von Farbkoordinaten

Strahlungsquellen. Das zeigten die Ergebnisse der Studie

die Genauigkeit von Messungen an Instrumenten und Anlagen zur Bestimmung

Farbkoordinaten verschiedener Typen, verwendet als

funktionierende Messgeräte sind ungefähr gleich, aber abhängig

je nach Art des Prüfobjekts Einsatz eines Gerätes

dem anderen vorzuziehen. 2. Als Ergebnis der Überprüfung und Prüfung von Methoden zur Koordinatenmessung

Die Farbe der Strahlungsquellen zeigt an, dass die Messungen darauf basieren

an einen Referenzempfänger einer spektrophotometrischen Anlage, genauer gesagt,

als im Vergleich zu einer bekannten Lichtquelle. 3. Es wurde eine Analyse des Einflusses von Fehlerkomponenten auf das Ergebnis durchgeführt

Bestimmung von Farbkoordinaten anhand von Messungen an Instrumenten und

Es wurden Methoden zur Reduzierung von Messfehlern vorgeschlagen. 4. Unter Verwendung von Fehlerreduzierungsmethoden wird ein Prinzip vorgeschlagen

Aufbau eines objektiven Kompaktkolorimeters mit Arbiträrfunktion

eine Reihe von Lichtfiltern, die als verwendet werden können

Farbkomparator oder funktionierendes Messgerät, seine Methodik

Kalibrierung und eine Methode zur Reduzierung von Messfehlern basierend auf

Konvertierungsmethode.5. Ein einfacher und kostengünstiger Aufbau eines tragbaren Geräts

Kolorimeter unter gleichzeitiger Verwendung der Ergebnisse

photoelektrische und klassische visuelle Farbmetrik und neu

Mikroschaltungen zur Miniaturisierung und allen Berechnungen,

einschließlich Algorithmen zur Reduzierung von Mess- und Ausgabefehlern

Ergebnisse. Testergebnisse zeigten, dass das Gerät dies kann

als funktionsfähiges Messgerät genutzt und hergestellt

seriell. Darüber hinaus ist der Schaltplan dargestellt

Das Kolorimeter lässt sich problemlos an die meisten Aufgaben anpassen. 6. Eine Variante der D65-Impulsquelle basierend auf

FPI-Impulslampe mit Glasfilter für

Verwendung in tragbaren Geräten und Anlagen. Tests

Das Layout zeigte, dass es den Anforderungen entspricht, hoch

Effizienz und Einsatzmöglichkeit für vielfältige Aufgaben. 7. Es wurden Vergleichsmessungen der Farbkoordinaten durchgeführt

reflektierende Proben bei verschiedenen Messgeometrien und es wird gezeigt, dass

dass die Ergebnisse auch für stark von der Messgeometrie abhängen

Standardfarbmuster.

Referenzliste für Dissertationsforschung Kandidat der technischen Wissenschaften Storozhenko, Alexey Ivanovich, 2007

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7. GOSTR 41.20-99 Einheitliche Vorschriften zur amtlichen Zulassung von Autoscheinwerfern mit asymmetrischem Abblendlicht und (oder) Fernlicht, die für die Verwendung mit Halogenglühlampen (P4-Lampen) vorgesehen sind.

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LEKTION Nr. 2

Thema:	Die wichtigsten Eigenschaftsgruppen von Dentalmaterialien: Adhäsions- und Klebeeigenschaften, ästhetische Eigenschaften, Biokompatibilität von Dentalmaterialien. Qualitätskontrolle von Dentalmaterialien.
Ziel:	- Untersuchung der Klassifizierung von Klebstoffverbindungen, Entstehungsmechanismen und Zerstörungsbedingungen; Studieren Sie die Einflussfaktoren ästhetische Wahrnehmung Restaurierungsmaterial und Methoden zur Beurteilung ästhetischer Eigenschaften; Studieren Sie das Konzept von Biomaterial, Bioinertheit, Biokompatibilität und die Arten der Wirkung von Biomaterial auf den Körper. Kategorien von Dentalmaterialien als Biomaterialien. Biokompatibilitätstestprogramm; Studieren Sie die Qualitätskriterien von Dentalmaterialien und das System internationaler und nationaler Standards.
Methode:			Gruppenunterricht.
Veranstaltungort:			Klassenzimmer, Klinikraum, Dentallabor, Raum für manuelle Fertigkeiten, Labor für zahnmedizinische Materialwissenschaften.
Sicherheit:		Technisches Equipment: Multimedia-Geräte, Dentaleinheiten, Dentalinstrumente, Dentalmaterialien. Tutorials: Phantome von Kopf und Kiefer, Ständer, Multimedia-Präsentationen, Lehrvideos. Kontrollen: Kontrollfragen, situative Aufgaben, Fragen zur Prüfungskontrolle, Hausaufgaben.

Unterrichtsplan

1. Überprüfen der Erledigung der Hausaufgaben.

2. Theoretischer Teil. Definition des Adhäsionsbegriffs. Klassifizierung von Adhäsivmassen in der Zahnheilkunde. Mechanismen der Bildung von Klebeverbindungen. Bedingungen für die Entstehung und Art der Zerstörung von Klebeverbindungen. Eigenschaften von Materialien, die die Ästhetik der Restaurierung charakterisieren. Einflussfaktoren auf die ästhetische Wahrnehmung von restauriertem Material und Methoden zur Bewertung ästhetischer Eigenschaften.

Biokompatibilität von Dentalmaterialien und Methoden zu ihrer Bewertung.

3. Klinischer Teil. Demonstration der Arten von Klebeverbindungen durch den Lehrer: zwischen Gelen, Lacken und Emaille (Keramik); zwischen Kompositen und hartem Zahngewebe (Klebstoffe mit vorgeätztem Typ „ZM Single Bond“ und ohne Vorätzung Typ „Pro Bond“).

Demonstration eines Modells einer kariösen Kavität mit mechanischer Adhäsion in Form von Materialverklemmung in Unregelmäßigkeiten zum Halten von Amalgam, speziellen Griffen und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines Metallrahmens, wenn auf dessen Oberfläche eine Kunststoffauskleidung aufgetragen wird; Fixierung von festsitzendem Zahnersatz mit anorganischem Zement (Zinkphosphatzement) usw.

Demonstration von Materialien und Produkten mit unterschiedlichen ästhetischen Eigenschaften (Amalgam, Keramik, Polymere) und Zahnfarben, wie z. B. „VITA“, sowie Materialien, die mit Zahngewebe biokompatibel sind, durch den Lehrer.

4. Selbstständiges Arbeiten. Einführung der Schüler in die wichtigsten Arten von Klebematerialien: Gele, Lacke, Versiegelungen, Verklebung durch Ätzen, Primer mit Klebstoffen (ohne Ätzen), Zemente zur Befestigung festsitzender Prothesen, mechanische Klebstoffe wie Haken, Rillen, Verklemmen von Füll- und Verblendmaterialien.

Einführung in Materialien mit unterschiedlichen ästhetischen Eigenschaften mit VITA-Zahnfarben sowie biokompatible Dentalmaterialien.

5. Analyse der Ergebnisse selbstständiger Arbeit und theoretischer Kenntnisse von Kontrollfragen und situative Aufgaben.

6. Wissenskontrolle testen.

7. Aufgabe für die nächste Lektion.
Anmerkung

Adhäsion- Dies ist ein Phänomen, das auftritt, wenn unterschiedliche Materialien in engen Kontakt gebracht werden und Kraft aufgewendet werden muss, um sie zu trennen. Bei vielen Anwendungen von Restaurationsmaterialien in der Zahnheilkunde kommt es zu Adhäsion. Zum Beispiel bei der Verbindung von Füllungsmaterial mit Zahngewebe, Versiegelung und Lack mit Zahnschmelz, bei der Befestigung von festsitzendem Zahnersatz mit Zement. In der Kieferorthopädie werden Zahnspangen nach dem Prinzip der Adhäsion auf der Zahnoberfläche befestigt. Adhäsion ist auch bei kombiniertem Zahnersatz vorhanden: bei Metallkeramik-Zahnersatz – zwischen Porzellan und Metall; in Metall-Kunststoff - zwischen Kunststoff und Metall usw.

Als Klebeverbindung wird das Material bzw. die Schicht bezeichnet, die zur Bildung einer Klebeverbindung aufgetragen wird Klebstoff. Als Material wird das Material bezeichnet, auf das der Kleber aufgetragen wird Substrat.

Abb.1. Klassifizierung der Arten von Klebeverbindungen in der Zahnheilkunde.
Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen der Haftung von Restaurierungsmaterialien an lebendem Gewebe und der Verbindung unterschiedlicher Materialien, die in Zahnprothesen verwendet werden.

Durch unterschiedliche Arten von Klebeverbindungen gibt es mehrere Mechanismen zur Entstehung einer Klebeverbindung.

Abb.2. Klassifizierung der Arten von Klebeverbindungen.

Mechanisch Bei der Adhäsion wird ein Klebstoff in die Poren oder Oberflächen eines Substrats eingeklemmt. Es kann passieren mikroskopische Ebene(Kombination eines Polymers mit geätztem Zahnschmelz) oder auf Makroebene (Aufbringen einer Kunststoffauskleidung auf die Oberfläche eines Metallrahmens, Fixieren von herausnehmbarem Zahnersatz mit anorganischem Zement – ​​Zinkphosphatzement).

Chemisch Die Haftung ist stärker und zuverlässiger. Es basiert auf chemische Wechselwirkung zwei Materialien, die wasserbasierten Zementen auf Basis von Polyacrylsäure innewohnen, die enthalten funktionelle Gruppen, in der Lage, mit hartem Zahngewebe chemische Verbindungen zu bilden - mit Calciumhydroxylapatit.

Diffus Die Verbindung entsteht durch das Eindringen von Bestandteilen eines Materials in die Oberfläche eines anderen und bildet eine „hybride“ Schicht, die beide Materialien enthält.

In der Praxis sind Klebstoffe in reiner Form nur schwer zu finden. In den meisten Fällen kommt es bei der Verwendung unterschiedlicher chemischer Natur zur Zahnrestaurierung zu adhäsiven Wechselwirkungen mechanischer, diffuser und chemischer Natur.

Voraussetzungen für die Herstellung einer starken Klebeverbindung.

1. Sauberkeit der Oberfläche, auf die der Kleber aufgetragen wird.

2. Eindringen des flüssigen Klebstoffs in die Oberfläche des Untergrunds, abhängig von der Fähigkeit des Klebstoffs, die Oberfläche des Untergrunds zu benetzen.

Unter Benetzbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Flüssigkeitstropfens, sich über die Oberfläche eines Substrats auszubreiten. Ein Maß für die Benetzung ist der Kontaktwinkel (θ - ( griechisch.) Theta), das zwischen der Oberfläche flüssiger und fester Körper an ihrer Grenzfläche gebildet wird (Abb. 3).

Abb. 3 Kontaktbenetzungswinkel – Adhäsionskriterium.

Bei vollständiger Benetzung beträgt der Kontaktwinkel 0°. Kleine Kontaktwinkelwerte kennzeichnen eine gute Benetzung. Bei schlechter Benetzung beträgt der Kontaktwinkel mehr als 90°. Eine gute Benetzung fördert die Kapillarpenetration und weist auf eine starke gegenseitige Anziehung von Molekülen auf den Oberflächen des flüssigen Klebstoffs hin solide– Substrat.

3. Minimale Schrumpfung und minimale Spannung beim Aushärten des Klebers auf der Oberfläche des Untergrundes.

4. Minimale thermische Belastung. Wenn Klebstoff und Untergrund unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kommt es bei Erwärmung zu einer Belastung der Klebenaht (Aufbringen eines Porzellanfurniers auf den Metallrahmen, Brennen des Produkts bei hohen Temperaturen, anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur). Wenn die Materialkoeffizienten nahe beieinander liegen, ist die Spannung minimal.

5. Einfluss einer korrosiven Umgebung. Die Anwesenheit von Feuchtigkeit in der Mundhöhle beeinträchtigt die Klebeverbindungen erheblich und begünstigt die Bildung ätzender Flüssigkeiten.

Haftfestigkeit.

Die Haftung wird anhand des Wertes der Haftfestigkeit beurteilt, d. h. zum Widerstand gegen Zerstörung von Klebeverbindungen. Wie sich aus der Adhäsionsdefinition ergibt, reicht es aus, die aufgebrachten Kräfte zum Trennen der Klebeverbindung zu messen. Für die Messung verschiedener Klebeverbindungen wurden viele Methoden vorgeschlagen, aber alle Methoden weisen nur drei Versagensmechanismen auf: Spannung, Scherung und ungleichmäßige Trennung. Die Bruchfläche verläuft bei der Prüfung entlang des schwächsten Gliedes der Verbindung.

Ästhetische Eigenschaften von Dentalrestaurationsmaterialien

Eine weitere wichtige Aufgabe der restaurativen Zahnheilkunde ist die Reproduktion Aussehen natürliche Zähne, ihre ästhetischen Indikatoren.

Zu den Indikatoren, die die ästhetischen Eigenschaften von Dentalmaterialien charakterisieren, gehören: Farbe, Transluzenz, Oberflächenglanz, Fluoreszenz .

Eigene Farbe Jedes Objekt (Zahn) ist das Ergebnis einer Interaktion dieses Objekts(Zahn) mit Licht von einer Lichtquelle. Das Material des Gegenstandes (Zahn) erhält dadurch Farbe Reflexionen ein Teil und Übernahmen ein weiterer Teil des Spektrums des darauf einfallenden Lichts.

Abb.4. Schema zur Bestimmung des Aussehens einer künstlichen Krone durch einen Beobachter.

Licht - Form elektromagnetische Energie, das das menschliche Auge mit einer Wellenlänge von 400 nm (violett) bis 700 nm (dunkelrot) wahrnehmen kann – man nennt es „sichtbares Licht“. Die Kombination der in einem Lichtstrahl enthaltenen Wellenlängen reflektiert von der Oberfläche eines Objekts bestimmt eine Eigenschaft, die wir nennen Farbe . Die blaue Oberfläche spiegelt sich nur den blauen Anteil und absorbiert alle anderen Farben des beleuchtenden Lichtspektrums; eine weiße Oberfläche reflektiert alle Wellenlängen des auf sie einfallenden Lichtspektrums; Die schwarze Oberfläche absorbiert das gesamte Lichtspektrum vollständig und reflektiert nichts.

Transluzenz oder Transluzenz hängt von der Lichtmenge ab, die ein Objekt durchlassen kann. Objekte mit hoher Transparenz erscheinen heller, aber je transparenter das Material, desto stärker wird seine Farbe durch den Hintergrund oder das darunter liegende Material beeinflusst.

Scheinen Oberflächen - eine optische Eigenschaft, die der Oberfläche ein glänzendes, spiegelähnliches Aussehen verleiht. Nicht glänzende und glänzende Oberflächen unterscheiden sich im Verhältnis von spiegelnder und diffuser Lichtreflexion. Glanz zeichnet sich aus durch Spiegelmenge reflektiertes Licht, das in Form eines Strahls paralleler Strahlen darauf fällt. Für die Spiegelreflexion gilt das folgende Gesetz: Einfallswinkel des Lichts gleich Winkel sein Spiegelbild. Wenn der einfallende Lichtstrahl gestreut wird, wird die Oberfläche des Objekts als matt, matt oder rau wahrgenommen. Mit zunehmender Streuung des einfallenden Lichts nimmt der Oberflächenglanz ab. Scheinen verbunden mit der perfekten Glätte der Oberfläche, die als spiegelnd bezeichnet wird.

Fluoreszenz bezeichnet Strahlung oder Emission von Licht durch ein Objekt mit einer Wellenlänge, die sich von der Wellenlänge des einfallenden oder beleuchtenden Lichts unterscheidet Dieser Gegenstand. Die Fluoreszenzemission endet unmittelbar nach Beendigung der fluoreszenzfähigen Beleuchtung des Objekts. Natürliche Zähne fluoreszieren im blauen Lichtbereich, wenn sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden.

Jeder der ästhetischen Indikatoren aus Sicht des Zahnarztes, Zahntechnikers und Patienten wird beeinflusst durch:

1. Lichtquelle;

2. eigene optische Eigenschaften des Restaurationsmaterials;

3. Wahrnehmung des vom Beobachter erzielten Ergebnisses.

Charakteristisch Lichtquelle extrem wichtig. In der restaurativen Zahnheilkunde ist es besser, eine Lichtquelle zu verwenden, die Tageslicht oder tageslichtähnliches Licht hat. Unter solchen Bedingungen sehen Füllungen und Zahnersatz natürlich aus.

Das menschliche Auge ist das empfindlichste Instrument dafür Wahrnehmung von Licht und Vergleich von Farbunterschieden, aber es ist individuell (die Wahrnehmung von Farbe durch einen Künstler und eine Person mit Farbsehbehinderung oder völlige Abwesenheit Farbwahrnehmung – Farbenblindheit). Die Farbbestimmung durch das Auge erfolgt durch einen Farbreiz, der Informationen von den Zellen der Netzhaut erhält.

Zur objektiven Beurteilung des Lichts sowie anderer ästhetischer Eigenschaften von Restaurierungsmaterialien werden Standardbedingungen unter Verwendung von Spektralfotometern und Kolorimetern verwendet. Für den Einsatz in der restaurativen Zahnheilkunde wurden mehrere Messsysteme vorgeschlagen, beispielsweise das Munsell-Farbsystem, das drei Koordinaten umfasst:

Farbe, das Hauptmerkmal, das die beobachtete Farbe eines Objekts bestimmt, verbunden mit dem Lichtspektrum, dem reflektierten Objekt;

Helligkeit – charakterisiert das Licht als hell oder dunkel; wenn der Indikator niedrig ist, erscheint die Farbe des zu restaurierenden Zahns grau und leblos;

Die Sättigung ist ein Maß für die Intensität einer Farbe (hellere Töne oder dunklere Töne derselben Farbe).

Die Farbsysteme X, Y, Z und CIE L*a*b* basieren auf den spektralen Eigenschaften des Reflexionsgrads bei einer bestimmten Wellenlänge, sind jedoch umständlich und nicht praktisch praktischer Nutzen in der leichten Bewertung von Dentalmaterialien.

Internationales System CIE L*a*b* zur instrumentellen Farbmessung, wobei L* – den Weißgrad von Schwarz (0) bis Weiß (100) bestimmt; a* – definiert die Farben Grün und Rot; b* – definiert die Farben Blau und Gelb. Farbmuster sollten unter Berücksichtigung der Beschaffenheit des Restaurierungsmaterials, für das sie bestimmt sind, angefertigt werden.

In der Praxis werden zur Bestimmung der Zahnfarbe und zur Auswahl von Restaurationsmaterialien Standardfarbskalen verwendet. Diese Farbskala soll alle möglichen Farbtöne natürlicher Zähne abdecken. Am beliebtesten ist die VITA-Farbskala, in der der Buchstabe A Rot-Orange-Töne bezeichnet, der Buchstabe B – gelblich, C – gräulich – grün, D – bräunlich. Die Zahlen geben den Grad der Helligkeit und Sättigung einer bestimmten Farbe an (z. B. ist Farbe A1 weniger gesättigt und heller als A3,5).

Biokompatibilität von Dentalmaterialien und Methoden zu ihrer Bewertung

Egal wie langlebig und ästhetisch ansprechend ein Material ist, wenn seine Verwendung negative Reaktionen im Körper hervorrufen kann, sollte auf die Verwendung dieses Materials verzichtet werden. Bisher haben wir lediglich über Materialien unterschiedlicher chemischer Natur und deren Eigenschaften gesprochen, ohne deren Wechselwirkung mit den Geweben des Körpers des Patienten auf lokaler und systemischer Ebene zu berücksichtigen. Folglich handelt es sich bei Dentalmaterial nicht nur um ein Material bestimmter chemischer Natur, sondern es gilt auch der Begriff „biologisches“ Material (Biomaterial).

Biomaterial - Jegliches Fremdmaterial, das für einen beliebigen Zeitraum in das Körpergewebe eingebracht wird, um Deformationen oder Defekte zu beseitigen oder natürliches Körpergewebe zu ersetzen, das aufgrund einer Verletzung oder Krankheit beschädigt wurde oder verloren ging.

Das Biomaterial muss Eigenschaften haben Biokompatibilität . Dieser Begriff tauchte 1960 auf. Vorher war es üblich, darüber zu reden bioinertes Material in Bezug auf das umliegende Gewebe: Es hat keine schädlichen Auswirkungen auf diese und interagiert in keiner Weise mit ihnen. Derzeit erwartet man von einem Material, beispielsweise zur Wiederherstellung einer Zahnkrone, nicht nur die Bildung einer starken Verbindung mit dem Zahngewebe, sondern auch deren Heilung und Regeneration. Es ist falsch, ein solches Material als inert zu bezeichnen. Daher wird der Begriff verwendet bioakzeptabel, biokompatibel.

Grundvoraussetzungen für biokompatible und bioinerte Materialien:

Bioinertes Material:

Schädigt die Pulpa und die Weichteile der Mundhöhle nicht;

Enthält keine Schadstoffe;

Enthält keine sensibilisierenden Stoffe, die allergische Reaktionen hervorrufen;

Nicht krebserregend;

Bildet eine adhäsive Verbindung mit der Zahnhartsubstanz.

Biokompatibles Material:

Es hat die gleichen Eigenschaften wie Bioinert und hat darüber hinaus eine heilende und regenerierende Wirkung.

Bei der Beurteilung der Biokompatibilität werden Materialien nach der Art der Wirkung auf den Körper unterschieden:

Allgemein: toxisch, allergisch, psychisch;

Lokal: mechanisch, lokal giftig, Temperatur.

Um die Biokompatibilität eines Materials vor seiner klinischen Verwendung zu bestimmen, werden Tests durchgeführt, um festzustellen, ob das Material den Standards und Anforderungen gemäß den GOST R ISO 10993-Standards für Biokompatibilität und Toxizität entspricht. Das Programm wird auf der Grundlage des spezifischen Zwecks des Materials zusammengestellt.

Für einen standardisierten Ansatz werden alle zahnmedizinischen Biomaterialien in Kategorien eingeteilt, abhängig von den Körpergeweben, mit denen das Material in Kontakt kommen muss, und der Zeit des Kontakts.

Mit den Schleimhäuten der Mundhöhle;

Mit Knochengewebe, Zahnhartgewebe;

Bei parodontalem Gewebe Blut;

Mit Haut;

Mit Zahnmark.

Einmalig oder wiederholt, jedoch nicht weniger als 24 Stunden;

Ein- oder mehrmals für mehr als 24 Stunden, jedoch nicht weniger als 30 Tage;

Ständiger Kontakt seit mehr als 30 Tagen.

Nachdem wir diese Parameter ermittelt haben, beginnen wir mit der Erstellung eines Testprogramms, das eine Reihe von Methoden bzw. Tests umfasst, die in drei Ebenen unterteilt sind:

Stufe 1: erste Schnelltests;

Ebene 2: Tierversuche;

Stufe 3 – präklinische Zwecktests (an Tieren).

Toxikologische Tests an Versuchstieren sind langwierig und teuer. Daher wird für die vorläufige Bewertung häufig die Stufe „0“ verwendet – es handelt sich dabei um Hygiene- und Chemietests, die in unserem Land weit verbreitet sind. Dieser Wert ist relevant für den Gehalt an chemischen Stoffen in Dentalmaterialien, für die maximal zulässige Konzentrationen bei Körperkontakt bekannt sind.

Qualitätskontrolle von Dentalmaterialien

Die Hauptgruppen von Materialeigenschaften zur präklinischen Beurteilung ihrer Qualität:

Biologisch:

- Biokompatibilitätsindikatoren,

- hygienische Eigenschaften,

- organoleptisch.

Wichtig für die Sicherheit der Verwendung des Materials in der Klinik sind toxikologisch Tests, die eine Reihe von Materialeigenschaften ermitteln und bewerten Biokompatibilität.

Hygienisch Eigenschaften – die Fähigkeit von Dentalmaterialien, mit herkömmlichen Mitteln der hygienischen Zahnreinigung gereinigt zu werden und ihre Eigenschaften unter dem Einfluss verschiedener Hygieneprodukte nicht zu verändern.

ZU biologische Anforderungen angrenzen organoleptisch- Das Restaurierungsmaterial sollte nicht vorhanden sein schlechten Geschmack und riechen.

Technisch :

- physikalisch-chemische und physikalisch-mechanische Eigenschaften;

- ästhetisch: Farbe und Farbechtheit, Transluzenz, Oberflächenglätte, Fluoreszenz.

- technologisch: Mischzeit der Komponenten, Aushärtezeit, Konsistenz und Fließfähigkeit.

Die technischen Eigenschaften von Materialien werden in Laboren anhand von Standardproben ermittelt. Die Wahl der Qualitätsindikatoren hängt von seinem Zweck und seiner chemischen Natur ab (es ist sinnlos, die ästhetischen Qualitäten von Amalgam usw. zu bestimmen). In Russland gibt es ein Verfahren zur Entwicklung von Dentalmaterialien, bevor die Genehmigung für deren Verwendung in der klinischen Praxis eingeholt wird (GOST R 15013-94).

Struktur des Standards (GOST R):

I. Geltungsbereich der Norm.

II. Begriffe und Definitionen.

III. Einstufung.

IV. Anforderungen (Standards) an Immobilienindikatoren.

V. Testmethoden.

VI. Verpackungsanforderungen und Anweisungen.

Diese Normen (sowie die Methoden zu ihrer Bestimmung) sind der Hauptinhalt der Normen für Dentalmaterialien. Jedes neu entwickelte Material muss auf die entsprechenden Anforderungen gemäß der Klassifizierung von Dentalmaterialien geprüft werden.

Die Federation Dentaire Internationale (FDI) und die Internationale Organisation für Normung ISO arbeiten an neuen und verbesserten Standards.

SYSTEM

Standards für Dentalmaterialien

International Dental Federation, FDI

Internationale Organisation für Normung, ISO

TK 106 (gegründet 1963)

Russland - TK 279, 1980

USA – ADA, 1966

Australien – 1973

Skandinavische Länder – 1973

Europäisches Normalisierungskomitee, 1995

Abb.5. International und nationale Organisationen zur Standardisierung von Dentalmaterialien.

Die ISO-Normen für Dentalmaterialien werden vom Technischen Komitee TC 106 behandelt, dem Folgendes angehört: Nationale Komitees mehr als 80 Länder.

Russland ist auch Mitglied der ISO, vertreten durch das Technische Komitee zur Normung zahnärztlicher Apparate, Instrumente und Materialien TK 279 (Zahnmedizin). Die Normungsarbeit im Rahmen der Internationalen Organisation ISO umfasst die Festlegung von Anforderungen und Standards für die Eigenschaften jeder Klasse von Dentalmaterialien, die Standardisierung von Terminologie und Prüfmethoden. Ein Zahnarzt, der mit Materialien arbeitet, die den Anforderungen der Normen entsprechen, kann sicher sein, dass das verwendete Material keine nennenswerten Auswirkungen hat negative Ergebnisse während seiner klinischen Anwendung.

Das letzte Kriterium für die Qualität eines Dentalmaterials ist sein Verhalten im Mundraum des Patienten. Dies kann nur ein Kliniker anhand seiner Beobachtungen und der Analyse erfolgreicher Ergebnisse und Misserfolge beurteilen.

Schema der indikativen Handlungsgrundlage

Arbeitsschritte	Einrichtungen und Arbeitsbedingungen	Kriterien zur Selbstkontrolle
1	2	3
Ich Adhäsion
Konzentriert sich auf Lehrerinformationen über verschiedene Arten von Klebeverbindungen	Gele, Lacke, Versiegelungen, Haftvermittler mit Ätzung, Grundierungen mit Adhäsiven ohne Ätzung, Zemente zur Befestigung von festsitzendem Zahnersatz. Mechanische Klebstoffe zur Befestigung von Amalgam, Kunststoffveneers und Porzellanfacetten auf künstlichen Zahnmodellen.	Hintergrundwissen, Richtlinien, Diagramme, Ständer, Notizbücher. Modelle künstlicher Zähne mit mechanischen Haftungsarten.
II Ästhetik in der Zahnheilkunde
1. Vergleichen Sie im Allgemeinen Materialien unterschiedlicher chemischer Ausrichtung nach ihren ästhetischen Eigenschaften: Farbe, Transluzenz, Glanz und Fluoreszenz.	Metalle – Amalgam, Metallrahmen für herausnehmbaren Zahnersatz, Metallkronen, Keramik, Polymere.	Hintergrundwissen, Vorträge, methodische Weiterentwicklungen, Hausaufgaben.
2. Vergleichen Sie die Transluzenz von Zahnschmelz und Dentin eines natürlichen Zahns.	Natürliche Zähne, Schnitte von Zahngruppen.	Grundkenntnisse über Einflussfaktoren auf ästhetische Indikatoren: Beleuchtung, eigene Zahnfarbe, Wahrnehmung des Betrachters.
3. Bestimmen Sie die Farbe natürlicher Zähne und wählen Sie ein Restaurationsmaterial aus.	Standard-VITA-Farbskala, natürliche Zähne, Materialien: Keramik, Polymere.	Kenntnis der VITA-Farbskala: Bezeichnungen der Buchstaben A, B, C, D und Zahlen - 1, 2, 3, 4......

Kontrollfragen
Adhäsion und ihre Bedeutung in der restaurativen Zahnheilkunde .

1. Was ist Adhäsion und ihre Bedeutung in der Zahnheilkunde?

2. Was ist Kleber und Untergrund? Nennen Sie Beispiele aus dem Bereich der Zahnmedizin.

3. Nennen und charakterisieren Sie die Arten von Klebeverbindungen und nennen Sie Beispiele für Klebeverbindungen: mechanisch, chemisch, diffus.

4. Was ist der Kontaktwinkel? Welche Bedeutung hat dieses Merkmal für eine Klebeverbindung?

5. Welchen Einfluss hat die Schrumpfung des Klebstoffs beim Aushärten auf die Festigkeit der Klebeverbindung?

6. Welche Materialbedingungen und -eigenschaften beeinflussen die Qualität der Klebeverbindung?

7. Welche Methoden gibt es zur Bestimmung der Festigkeit einer Klebeverbindung in der Zahnheilkunde?

Ästhetische Eigenschaften von Restaurationsmaterialien

8. Welche Indikatoren charakterisieren die ästhetischen Eigenschaften von Dentalmaterialien?

9. Vergleichen Sie allgemein Dentalmaterialien unterschiedlicher chemischer Natur: Metalle, Keramik, Polymere nach ihren ästhetischen Eigenschaften.

10. Welche Faktoren beeinflussen die Farbwahrnehmung eines Restaurierungsmaterials?

11. Welche optischen Eigenschaften hängen mit Oberflächenglanz, Transparenzgrad und Fluoreszenz des Restaurationsmaterials zusammen?

12. Welche Systeme und Geräte zur objektiven Farbmessung können Sie nennen?

13. Was sind die Referenzfarben für Dentalrestaurationsmaterialien?

Biokompatibilität von Dentalmaterialien

14. Was ist Biokompatibilität und Bioinertheit?

15. Listen Sie die grundlegenden Anforderungen an biokompatibles und bioinertes Material auf. Nenne Beispiele.

17. Welche Stufen sollte ein Programm zur toxikologischen Prüfung von Dentalmaterialien umfassen?

18. Welche Hygieneprüfungen gibt es für Dentalmaterialien?

Qualitätskriterien für Dentalmaterialien

19. Listen Sie die Anforderungsgruppen auf, die Materialien für den Dentalbereich erfüllen müssen.

20. Welche technischen Prüfungen gibt es bei Dentalmaterialien?

21. Struktur des nationalen Standards Russlands – GOST R?

22. Internationale und nationale Organisationen zur Organisation der Standardisierung von Dentalmaterialien?

Situative Aufgaben
1. Markieren Sie die Art der adhäsiven biologischen Verbindung mit einem „+“-Zeichen:

2. Passen Sie die Arten der Klebeverbindungen an:

Klebeverbindungen	mechanisch	chemisch	diffus
1. Makromechanisch
2. Ionisch
3. Metall
4. Kovalent
5. Mikromechanisch
6. Eindringen eines Materials in die Oberfläche eines anderen unter Bildung einer „hybriden“ Schicht

3. Stellen Sie die notwendigen Voraussetzungen für eine starke Klebeverbindung her:

Die notwendigen Voraussetzungen	Haftfestigkeit	Geringfügige Bedingungen
1. Oberflächenreinheit
2. Erzeugung von flüssigem Klebstoff in der Oberfläche des Substrats
3. Minimale Schrumpfung des Klebers beim Aushärten
4. Minimal mögliche thermische Belastung: a) mit verschiedene Koeffizienten thermische Ausdehnung von Kleber und Untergrund; b) bei ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kleber und Untergrund
5. Kein Einfluss korrosiver Umgebung

4. Bei welchem ​​Winkel der Benetzung mit dem Klebstoff kommt es zu einer starken gegenseitigen Anziehung zwischen den Molekülen des Klebstoffs und dem Untergrund?

Kontaktwinkel	Keine Benetzung	Zufriedenstellende Benetzung	Gute Benetzung
θ 1 > 90 0
θ 2
θ 3

5. Korrelieren Sie die Indikatoren, die die ästhetischen Eigenschaften von Materialien charakterisieren:

Eigenschaften von Materialien	Ja	Nein
1. Farbe
2. Elastizität
3. Transluzenz
4. Haltbarkeit
5. Oberflächenglanz
6. Fluoreszenz
7.Härte
8. Plastizität

6. Korrelieren Sie die Methoden zur Bewertung ästhetischer Merkmale:

Methoden zur Messung und Bestimmung der Zahnfarbe	Hardware	Standardfarbskalen
1. Munsell-Farbsystem
2. Farbsystem X, Y, Z
3. CIEL*a*b*-Farbsystem, dreidimensionales Bild
4. VITA-Farben

7. Vergleichen Sie die Anforderungen an biokompatible und bioinerte Dentalmaterialien:

Anforderungen	Auf dem Weg zu biokompatiblen Materialien	Zu bioinerten Materialien
1. Beschädigen Sie nicht die Pulpa und die Weichteile der Mundhöhle
2. Sorgen Sie für eine heilende und regenerierende Wirkung
3. Keine Schadstoffe enthalten
4. Keine sensibilisierenden Stoffe enthalten, die Allergien auslösen können
5. Bilden Sie eine adhäsive Verbindung mit der Zahnhartsubstanz
6. Nicht krebserregend

8. Welches Testniveau zur biologischen Bewertung von Dentalmaterialien wird in Russland am häufigsten angewendet?

Art des Kontakts	Kategorien
	nach Kontaktdauer	durch die Art des Kontakts mit dem Körper
1. Mit den Schleimhäuten der Mundhöhle
2. Einmalig oder wiederholt, jedoch weniger als 24 Stunden
3. Mit Knochengewebe, Zahnhartgewebe
4. Ein- oder mehrmals, mehr als 24 Stunden, aber weniger als 30 Tage
5. Mit Blut
6. Mit parodontalem Gewebe
7. Mit Leder
8. Mit Zahnmark
9. Ständiger Kontakt, mehr als 30 Tage

10. Bestimmen Sie den Inhalt des GOST R (Russland)-Standards für Dentalmaterialien:

Inhalte der Norm	GOST R-Standard
	Ja	Nein
1. Geltungsbereich der Norm
2. Begriffe und Definitionen
3. Klassifizierung
4. Anforderungen (Normen) an Indikatoren für Materialeigenschaften
5. Testmethoden
6. Verpackungsanforderungen und -anweisungen
7. Physikalisch-chemische Eigenschaften
8. Klebeeigenschaften
9. Biokompatibilität des Materials

11. Korrelieren Sie internationale und nationale Organisationen zur Standardisierung von Dentalmaterialien:

Organisationen	International	National
1.FDI
2. ISO
3. TK 106
4. TK 279
5. ADA

Wissenskontrolle testen
1. Welche Versagensmechanismen liegen bei der Prüfung der Haftfestigkeit vor?

a) im gedehnten Zustand;

b) Verschiebung;

c) mit ungleichmäßiger Trennung;

d) während der Komprimierung;

d) während der Torsion.

2. Welcher Kontaktwinkel ist optimal, um eine starke Klebeverbindung zu erzeugen?

a) θ 1 > 90 0;

3. Welche Art von Licht wird als „sichtbar“ bezeichnet?

a) von 200 bis 300 nm;

b) von 400 bis 700 nm;

c) von 800 bis 1000 nm;

d) von 1100 bis 1500 nm.

4. Wie wird die blaue Farbfläche des beleuchtenden Lichtspektrums reflektiert und absorbiert?

a) Eine blaue Oberfläche reflektiert nur den blauen Anteil und absorbiert

alle anderen Farben;

b) Eine blaue Oberfläche absorbiert nur weiße Farbe und reflektiert

andere;

c) Eine blaue Oberfläche absorbiert nur schwarze Farbe und reflektiert

andere;

5. Wie reflektiert und absorbiert eine weiße Farboberfläche das Spektrum des Beleuchtungslichts?

a) Eine weiße Oberfläche reflektiert alle Wellenlängen des Spektrums

das Licht fällt darauf und absorbiert nichts;

b) Eine weiße Oberfläche absorbiert alle Wellenlängen des einfallenden Lichts

und spiegelt nichts wider;

c) eine weiße Oberfläche absorbiert schwarze Wellenlängen und

spiegelt alle anderen wider.

6. Was bestimmt die Lichtdurchlässigkeit eines Materials oder Objekts?

a) von der Lichtmenge, die ein Objekt durchlassen kann;

b) vom Grad des Streulichts;

c) vom Hintergrund (Substrat);

d) von der Glätte des Materials;

e) von der Rauheit des Materials.

7. Wie fluoreszieren natürliche Zähne, wenn sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden?

a) im rosa Farbbereich;

b) im weißen Farbbereich;

c) im blauen Bereich;

d) im grünlichen Farbbereich.

8. Unter welchen Bedingungen sehen Füllungen und Prothesen aus restaurierten Materialien natürlich aus?

a) bei natürlichem Licht nachts;

b) bei natürlichem Tageslicht;

c) im Licht einer normalen elektrischen Lampe;

d) im Licht von Leuchtstofflampen.

9. Was umfasst das Biokompatibilitätstestprogramm für Dentalmaterialien gemäß den GOST R ISO 10993-Standards?

Testmethoden :

c) Stufe 1 – erste Schnelltests;

d) Stufe 2 – experimentelle Tierversuche;

e) 3. Ebene – präklinische Zwecktests (an Tieren);

f) Stufe 0 – Hygiene- und Chemietests.

10. Wie ist das Verfahren zur Entwicklung von Dentalmaterialien, bevor die Genehmigung für deren Verwendung in der Klinik gemäß GOST R 15013-94 in Russland eingeholt wird?

a) Standards für Immobilienindikatoren:

Biegefestigkeit von Komposit-Restaurationsmaterialien

muss mindestens 50 MPa betragen;

Die Druckfestigkeit von Silikatzement beträgt nicht weniger als 190 MPa;

Haftfestigkeit der Verbindung zwischen Komposit und Zahnhartgewebe

Nicht weniger als 7 MPa;

Wasseraufnahme von Polymermaterial für herausnehmbare Prothesenbasen

sollte nicht mehr als 32 μg/mm 3 usw. betragen.

b) Diese Standards sind nur in Materialstandards festgelegt

Dentalmaterialien zur Verwendung in Kliniken;

c) diese Standards sind in den Standards für Labormaterialien festgelegt

klinische Arbeit;

d) diese Normen werden für jede Materialklasse entsprechend festgelegt

sie zu klassifizieren.
Hausaufgaben
1. Zeichnen Sie ein Diagramm von Klebeverbindungen in der Zahnheilkunde.

2. Zeichnen Sie ein Diagramm der Arten von Klebeverbindungen.

3. Beschreiben Sie die Bedingungen für die Herstellung einer starken Klebeverbindung.

Literatur

Hauptsächlich:

1. Bazikyan E.A. Propädeutische Zahnheilkunde. Anleitung für medizinische Universitäten. - M.: Verlag "GEOTAR-Media", 2008. - S. 482-489, 518-527.

2. Popkov V.A., Nesterova O.V., Reshetnyak V.Yu., Avertseva I.N. Zahnmedizinische Materialwissenschaft. - M.: Verlag "Mediapress-inform", 2006, - S.5-19.

3. Methodische Entwicklungen Abteilung für Propädeutik zahnmedizinischer Erkrankungen der St. State Medical Academy.

Zusätzlich:

1. Poyurovskaya I.Ya. Zahnmedizinische Materialwissenschaft. Lernprogramm. - M.: Verlagsgruppe "GEOTAR-Media", 2007. - S.5-10.

2. Vyazmitina A.V., Usevich T.L. Materialwissenschaft in der Zahnmedizin. Lernprogramm. - Rostow am Don, 2002. - S. 11-15.

3. Craig R., Powers J., Vataga J. Dentalmaterialien: Eigenschaften und Anwendungen. Übersetzung aus dem Englischen von Shulgi O.A. - M.: Verlag "MEDI", 2005. - S.9-38.

4. Trezubov V.N., Mishnev L.M., Zhulev E.N. Orthopädische Zahnheilkunde. Angewandte Materialwissenschaft. Lehrbuch für medizinische Fakultäten. - M.: MEDIpress-inform", 2008. - S.9-11.

5. Dmitrieva L.A. Moderne Füllungsmaterialien und Medikamente in der therapeutischen Zahnheilkunde. - M.: Medizin Informationsagentur, 2011. - S.6-13.