Контрастная чувствительность зрения

Под видимостью объектов контроля (ОК) понимают степень различимости объектов при их наблюдении. Для НК существенное значение имеет видимость близко расположенных объектов. Эта видимость, помимо психофизических свойств зрения, зависит от продолжительности рассматривания, а также от следующих основных факторов: цвета, контраста, яркости, угловых размеров объектов, резкости и условий освещения.

Каждому из указанных свойств соответствует свой абсолютный порог видимости, ниже которого предмет не может быть виден, сколько бы благоприятны ни были условия наблюдения 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 относительно ОК (при ослепляющем их воздействии видимость снижается), спектрального состава их излучения, степени адаптации глаза к условиям освещения, усталости контролёра, монокулярности или бинокулярности зрения, степени приближения условий его работы (уровень шума, вибрации, 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 контролёру находящимся в непосредственном соприкосновении. Способность глаза замечать различие таких объектов называют контрастной увствиительностью зрения. Контрасты, различаемые контролёром, разделяют на яркостные и цветовые. В первом случае два излучения производят на глаз впечатления, одинаковые по цветности, но разные по яркости. Во втором случае впечатления различаются по цветности. За меру яркостного контраста чаще всего принимают отношение, приведенное в формуле 1:

К=	Вф-Во
Вф

, (1)

где В_о – яркость рассматриваемого объекта;

В_ф – яркость окружающегося фона.

При К≥0,5 контраст считается большим; при 0,2< К<0,5- средним; при К≤0,2-малым.

Наилучшее восприятие изображения возможно при максимальном контрасте между объектом и фоном. При этом сила действия контраста прямо пропорциональна разности коэффициентов отражения поверхностей объекта и фона. Максимального яркостного контраста можно достигнуть при использовании белого и чёрного цветов, которые имеют соответственно наибольший и наименьший коэффициенты отражения. При солнечном освещении коэффициент отражения составляет 65-80% для белого и 3-10% для чёрного цвета; яростный контраст составляет 85-95%.

Сравнение величин контраста между чёрным и белым, хроматическими цветами показывает, что наибольший контраст чёрного цвета достигается при жёлтом и белом цвете оследнеего. Белый цвет образует наибольший контраст из числа хроматических цветов с красным цветом (т.е. красный наиболее различим на белом фоне). Меньше величина контраста белого с зелёным, ещё меньше белого с синим цветом.

В визуальном контроле существенную роль играет минимальная величина яркостного контраста, которую контролёр ещё способен различить. Это предельно малая величина контраста называется порогом контрастной чувствительности глаза. Порог контрастной чувствительности для большинства людей составляет 0,01-0,02 (т.е. 1-2%) при наблюдении в дневных условиях объектов с угловыми размерами не менее 0,5⁰ при оптимальных условиях осмотра.

В реальных условиях осмотра, особенно при поиске мелких дефектов на поверхности деталей, пороговый контраст составляет 0,05 (5%), а иногда и больше, что объясняется малой яркостью дефектов, их небольшими угловыми размерами и другими факторами. Пороговое значение контрастной чувствительности увеличивается также при снижении освещённости осматриваемых объектов.

Отношение величины наблюдаемого контраста К к величине порогового контраста К _пор в данных условиях определяет видимость объекта V (формула 2):

V=	К
Кпор

, (2)

где К – величина наблюдаемого контраста;

К_пор – величина порогового контраста.

При наблюдаемом контрасте 15-20% и пороговом контрасте 5% видимость дефектов на поверхности деталей составляет 3-4. Однако при наблюдаемом контрасте, близком к нулю, их видимость также будет близка к нулю. Следовательно, некоторые даже крупные дефекты не могут быть обнаружены глазом из-за малого контраста на поверхности деталей. Таким образом, при ВК при необходимости очень важно проводить мероприятия по повышению контраста наблюдаемых дефектов (например, предварительное травление поверхности ОК).

Под цветовым контрастом понимают меру различия цветов по их цветовому тону, насыщенности и яркости. Контраст по цветовому тону (Кт) характеризуется - степенью различия цветов на цветовом круге. По окружности цветового круга, состоящего из десяти частей, в спектральной последовательности отложены цвета: красный, оранжевый, жёлтый, жёлто-зелёный, зелёный, зелёно-голубой, синий, фиолетовый. Круг замыкается пурпурным цветом, отсутствующим в спектре, который расположен между красным и фиолетовым. Каждый цвет занимает сектор, составляющий десятую часть окружности. В центре круга помещён белый цвет. Вдоль каждого радиуса расположены цвета одинакового тона, но различной насыщенности, которая снижается от единицы на периферии до нуля в центре. Примерный интервал в градусах между сравниваемыми цветами на этом цветовом круге: при большом контрасте 110<К₁<110; при малом Кт< 70.

Контраст по насыщению окраски (Км) (формула 3) характеризует отношение разности величин насыщенности двух красок к большей насыщенности:

Км=	М1-М2
М1

, (3)

где М₁ и М₂-насыщенность сравниваемых цветов, М₁ >М₂.

При осмотре крупных цветных объектов оптимальные условия для работы глаза- при среднем цветовом контрасте между объектом и фоном. При поиске мелких дефектов на поверхности детали цветовой контраст между ними и поверхностью должен быть максимальным.