Видимость и контрастная чувствительность глаза

Под видимостью понимают степень различимости объектов при их наблюдении. Для визуального контроля существенное значение имеет видимость близко располо- женных объектов. Эта видимость, помимо психофизиологических свойств зрения, зави- сит от продолжительности рассматривания, а также от следующих основных факторов: контраста, яркости, цвета, угловых размеров объектов, резкости их контуров и условий освещения.

Каждому из указанных свойств соответствует свой абсолютный порог видимости, ни- же которого предмет не может быть виден, сколь бы благоприятны ни были условия на- блюдения с точки зрения других факторов. Например, при слишком малой яркости или очень малом контрасте предмет нельзя сделать видимым никаким увеличением угловых размеров или продолжительности рассматривания.

Видимость близко расположенных объектов зависит также от положения источников света (при ослепляющем их воздействии видимость снижается), спектрального состава их излучения, усталости контролера, степени адаптации глаза к условиям освещения, монокулярности или бинокулярности зрения, степени приближения условий его работы (уровень шума, вибрация, тепловое воздействие и др.) к комфортным. Однако наиболее важными условиями видимости считают контраст и угловые размеры объекта.

Под контрастом понимают свойство объекта выделяться на окружающем фоне благодаря различию их оптических свойств. Различают контрасты последовательный и одновременный. Последовательный контраст заключается в изменении визуальной оценки объекта в зависимости от того, какой свет ранее действовал на тот же участок сетчатки. Явление последовательного контраста должно учитываться при оборудовании рабочих мест, при выборе цвета окраски помещения и поверхностей столов, на которых проводится осмотр деталей и изделий.

Одновременный контраст объясняется различием излучения нескольких видимых одновременно объектов, которые кажутся контролеру находящимися в непосредствен- ном соприкосновении. Способность глаза замечать различие таких объектов называют

 

контрастной чувствительностью зрения. Контрасты, различаемые контроле- ром, разделяют на яркостные и цветовые.

В первом случае два излучения производят на глаз впечатления, одинаковые по цветности, но разные по яркости (рис.2.27). Во втором случае впечатления различаются по цветности (рис.2.28).

За меру яркостного контраста чаще всего принимают отношение:

К= Во/ Вф,

где Во - яркость рассматриваемого объекта, кд/м2; Вф - яркость окружающего фона, кд/м2. При К£ 0,5 контраст считается большим; при 0,5< К <0,8 - средним; при К³ 0,8 - малым.

Наиболее отчетливое восприятие изображения возможно при максимальном контра- сте между объектом и фоном. При этом сила действия контраста прямо пропорциональ- на разности коэффициентов отражения поверхностей объекта и фона. Максимального яркостного контраста можно достигнуть при использовании белого и черного цветов, ко- торые имеют соответственно наибольший и наименьший коэффициенты отражения. При солнечном освещении коэффициент отражения составляет 65 - 80% для белого и 3 -10% для черного цвета. В этом случае яркостный контраст 85 - 95%.

Сравнение величин контраста между черным и белым цветами и хроматическими цветами показывает, что наибольший контраст черного цвета с фоном достигается при желтом и белом цвете последнего. Белый цвет образует наибольший контраст из числа хроматических цветов с красным цветом. Меньше величина контраста белого с зеленым, еще меньше белого с синим цветом.

Рис. 2.27. Яркостный контраст

Рис. 2.28. Цветовой контраст

Рис. 2.29. Зависимость размера выявляемого дефекта от его яркостной контрастности

На рис. 2.29 представлены зависимости яркостного контраста, необходимого для вы- явления пятна определенного диаметра. В левой части графиков (К<1) пятна темнее фона (пример, цветной метод капиллярного контроля); при К>1 пятно светлее фона

 

(пример, люминесцентный метод контроля). Из графиков видно, что для пятна диамет- ром более 0,08 мм действительно не имеет значения, темное пятно на светлом фоне или светлое пятно на темном фоне. Однако при уменьшении размера темного пятна на светлом фоне его обнаружение будет затруднено даже при увеличении его контраста с фоном. Для светлых пятен на темном фоне размером менее 0,003 мм могут быть обна- ружены при условии высокого контраста между пятном и фоном.

Из выше отмеченного следует ответ на вопрос: почему люминесцентный метод име- ет преимущество над цветным для поиска мелких дефектов. Данные, представленные Е. Де Граф (Graaf Е.) и П.Де Райк (De Rijk Р.), подтверждают это утверждение). Они осмот- рели усталостные изломы образцов, испытанных в идентичных условиях, используя красный и люминесцентный (флуоресцентный) пенетранты. Использование флуорес- центного пенетранта позволило выявить 60 дефектов, а цветной пенетрант – только 39.

Рис.2.30. Цветовой круг Рис.2.31. Соотношение размера объекта и его контраста по насыщенности окраски

 

Под цветовым контрастом понимают меру различия цветов по их цветовому тону и насыщенности. Контраст по цветовому тону (Кт) характеризуется степенью разли- чия цветов на цветовом круге (рис.2.30). По окружности цветового круга состоящего из десяти частей, в спектральной последовательности отложены цвета: красный, оранже- вый, желтый, желто-зеленый, зеленый, зелено-голубой, голубой, синий, фиолетовый. Круг замыкается пурпурным цветом, отсутствующим в спектре, который расположен ме- жду красным и фиолетовым. Каждый цвет занимает сектор, составляющий десятую часть окружности. В центре круга помещен белый цвет. Вдоль каждого радиуса распо- ложены цвета одинакового тона, но различной насыщенности, которая снижается от единицы на периферии до нуля в центре. Примерный интервал между сравниваемыми цветами на этом цветовом круге: при большом контрасте 110°< Кт ≤180°; при среднем 70°< Кт ≤ 110°; при малом Кт < 70°. Вращая цветовой круг, можно оценить контраст по цветовому фону для пары цветов.

Контраст по насыщенности окраски (Км) характеризует отношение разности ве- личин насыщенности двух красок к большей насыщенности

Км = (М1- М2)/ М1,

где М1, и М2 — насыщенность сравниваемых цветов; М1 > М2.

При осмотре крупных цветных объектов оптимальные условия для работы глаза со- ответствуют при среднем контрасте по насыщенности окраски между объектом и фо- ном; при поиске мелких дефектов на поверхности детали контраст по насыщенности ок- раски между ними и поверхностью должен быть максимальным (рис. 2.31).