Comment la brillance est-elle mesurée?

Un brillancemètre (également brillant mètre) est un instrument utilisé pour mesurer la réflexion spéculaire (brillance) d'une surface. Le brillant est déterminé en projetant un faisceau de lumière à une intensité et un angle fixes sur une surface et en mesurant la quantité de lumière réfléchie à un angle égal mais opposé.

Comment mesurer la brillance

Il existe un certain nombre de géométries différentes disponibles pour la mesure du brillant, chacune dépendant du type de surface à mesurer. Pour les non-métaux tels que les revêtements et les plastiques, la quantité de lumière réfléchie augmente avec une augmentation de l'angle d'éclairage car une partie de la lumière pénètre dans le matériau de surface et y est absorbée ou diffusée de manière diffuse en fonction de sa couleur. Les métaux ont une réflexion beaucoup plus élevée et sont donc moins dépendants angulairement.

De nombreuses normes techniques internationales sont disponibles qui définissent la méthode d'utilisation et les spécifications des différents types de brillancemètres utilisés sur divers types de matériaux, notamment la peinture, la céramique, le papier, les métaux et les plastiques. De nombreuses industries utilisent des brillancemètres dans leur contrôle qualité pour mesurer la brillance des produits afin d'assurer la cohérence de leurs processus de fabrication. L'industrie automobile est un utilisateur majeur du brillancemètre avec des applications allant de l'usine à l'atelier de réparation.

La construction d'un brillancemètre

Un brillancemètre typique se compose d'un ensemble mécanique fixe composé d'une source de lumière normalisée qui projette un faisceau de lumière parallèle sur la surface d'essai à mesurer et d'un détecteur filtré situé pour recevoir les rayons réfléchis par la surface, Figure 1. La méthode ASTM indique que l'éclairage doit être défini de manière à ce que la combinaison source-détecteur soit corrigée spectralement pour donner l'efficacité lumineuse CIE, V (l), avec l'illuminant CIE SC[i].

Un certain nombre d'instruments sont disponibles dans le commerce qui sont conformes aux normes ci-dessus en termes de géométrie de mesure. Les instruments sont étalonnés à l'aide d'étalons de référence qui sont généralement fabriqués à partir de verre noir très poli, plan, avec un indice de réfraction de 1,567 pour la ligne Sodium D, et une valeur de brillance de 100 pour chaque géométrie est attribuée.[ii].

Choisir l'angle correct pour la mesure de la brillance

L'angle de mesure fait référence à l'angle entre la lumière incidente et réfléchie. Trois angles de mesure (20 °, 60 ° et 85 °) sont spécifiés pour couvrir la majorité des applications de revêtements industriels. L'angle est sélectionné en fonction de la plage de brillance prévue, comme indiqué dans le tableau suivant.

Par exemple, si la mesure effectuée à 60 ° est supérieure à 70 GU, l'angle de mesure doit être changé à 20 ° pour optimiser la précision de la mesure. Deux types d'instruments sont disponibles sur le marché: les instruments à angle unique de 60 ° et un type qui combine 20 °, 60 ° et 85 °. Deux angles supplémentaires sont utilisés pour d'autres matériaux. Un angle de 45 ° est spécifié pour la mesure des céramiques, des films, des textiles et de l'aluminium anodisé, tandis que 75 ° est spécifié pour le papier.

Comprendre les unités de brillance

L'échelle de mesure, unités de brillance (GU), d'un brillancemètre est une échelle basée sur un étalon de verre noir de référence hautement poli avec un indice de réfraction défini ayant une réflectance spéculaire de 100GU à l'angle spécifié. Cette norme est utilisée pour établir un étalonnage du point supérieur de 100 avec le point final inférieur établi à 0 sur une surface parfaitement mate. Cette mise à l'échelle convient à la plupart des revêtements et matériaux non métalliques (peintures et plastiques) car ils entrent généralement dans cette plage. Pour d'autres matériaux, d'aspect hautement réfléchissant (miroirs, composants plaqués / en métal brut), des valeurs plus élevées peuvent être atteintes atteignant 2000 unités de brillance. Pour les matériaux transparents, ces valeurs peuvent également être augmentées en raison de multiples réflexions dans le matériau.

Normes de brillancemètre

Comparaison des normes pour la mesure du brillant

Calibration du brillancemètre

Chaque brillancemètre est configuré par le fabricant pour être linéaire sur toute sa plage de mesure en l'étalonnant sur un ensemble de tuiles d'étalonnage principales traçables au NIST (National Institute of Standards and Technology).

Afin de maintenir les performances et la linéarité du brillancemètre, il est recommandé d'utiliser une tuile standard de contrôle. Cette tuile standard a assigné des valeurs d'unité de brillance pour chaque angle de mesure qui sont également traçables aux normes nationales telles que NIST. L'instrument est étalonné selon cette norme de contrôle qui est communément appelée «mosaïque d'étalonnage» ou «étalon d'étalonnage». L'intervalle de vérification de cet étalonnage dépend de la fréquence d'utilisation et des conditions de fonctionnement du brillancemètre.

On a vu que les carreaux d'étalonnage standard conservés dans des conditions optimales peuvent être contaminés et changer de quelques unités de brillance sur une période de plusieurs années. Les carreaux standard utilisés dans des conditions de travail nécessiteront un étalonnage ou un contrôle régulier par le fabricant de l'instrument ou le spécialiste de l'étalonnage du brillancemètre.

Une période d'un an entre le réétalonnage standard des carreaux doit être considérée comme une période minimale. Si un standard d'étalonnage est rayé ou endommagé de manière permanente à tout moment, il faudra un réétalonnage ou un remplacement immédiat car le brillancemètre peut donner des lectures incorrectes.

Les normes internationales stipulent que c'est la tuile qui est l'artefact calibré et traçable et non le brillancemètre, cependant il est souvent recommandé par les fabricants que l'instrument soit également vérifié pour vérifier son fonctionnement à une fréquence dépendant des conditions de fonctionnement.

Progrès dans la mesure du brillant

Le brillancemètre est un instrument utile pour mesurer la brillance d'une surface. Cependant, il n'est pas sensible à d'autres effets courants qui réduisent la qualité de l'apparence tels que la brume et la peau d'orange.

Brume: causée par une structure de surface microscopique qui change légèrement la direction d'une lumière réfléchie, provoquant une floraison adjacente à l'angle spéculaire (brillant). La surface a un contraste moins réfléchissant et un effet laiteux peu profond

Peau d'orange: formation de surface inégale causée par de grandes structures de surface déformant la lumière réfléchie.

Deux surfaces très brillantes peuvent mesurer de manière identique avec un brillancemètre standard mais peuvent être visuellement très différentes. Des instruments sont disponibles pour quantifier la peau d'orange en mesurant la distinction de l'image (DOI) ou la qualité d'image réfléchie (RIQ) et la brume.

Plus d'informations sur la théorie des brillancemètres sont disponibles ici:

• Pourquoi mesurer la brillance?
• Comment la brillance est-elle mesurée?
• Quelle norme de brillance dois-je utiliser pour mesurer la brillance?
• Quelle différence d'unités de brillance est visible à l'œil humain?

Applications de mesure de brillance

Le brillancemètre est utilisé dans de nombreuses industries, des papeteries à l'automobile, et est utilisé par le producteur et l'utilisateur.

Les exemples comprennent:

• Peintures et revêtements
• Revêtements en poudre
• Additifs
• Encres
• Plastiques
• Revêtements de bois, vernis et parquets
• Fabrication de yachts
• Fabrication automobile et re-finis
• Aérospatial
• Pierre et métaux polis
• Electronique grand public
• Métaux anodisés

Revêtements de bois, vernis et parquets

La brillance des planchers de bois franc est généralement mesurée à 60 °.

Les lignes de finition des fabricants de revêtements de sol en bois utilisent des compteurs de brillance depuis de nombreuses années pour mesurer le niveau de brillance lors du contrôle de la qualité (CQ) afin de s'assurer qu'elles obtiennent toujours une finition visuelle cohérente et quantifiable.

Les distributeurs de parquets veulent vérifier leur stock pour maintenir l'intégrité de leur allocation de stock. Lorsque les commandes en gros sont exécutées à partir de deux ou plusieurs cycles de production différents, un appareil de mesure de la brillance peut vérifier si la fin de ce cycle est suffisamment proche d'un cycle précédent pour être envoyé sur un chantier.

Les marchands de parquet comparent toujours la finition de leurs échantillons de salle d'exposition au produit réel qu'ils reçoivent des distributeurs et des fabricants. Les compteurs de brillance peuvent aider à vérifier une incohérence majeure qui pourrait avoir un impact négatif sur l'installation d'un projet plus tard.

Les entrepreneurs en pose de planchers de bois qui effectuent des opérations de ponçage et de finition sur place (finisseurs de chantier) doivent connaître le niveau de brillance du type de finition qu'ils utilisent; uréthanes à base d'eau, uréthanes modifiés à l'huile, huile à pénétration profonde, vernis de conversion, etc.

Les inspecteurs de planchers de bois sont parfois invités à vérifier les niveaux de brillance de deux lots ou séries en conflit ou plus pour déterminer s'il y a eu ou non un problème avec une commande précédente. Le mélange des cycles de production ne semble pas toujours bon pour un consommateur averti et attentif. Cela arrive plus souvent que les gens ne le pensent.