Wprowadzenie

Ocena olśnienia przykrego w pomieszczeniach i na stanowiskach pracy polega na porównaniu wyznaczonej w projekcie oświetleniowym wartości ujednoliconego wskaźnika ograniczenia olśnienia (UGR) z wartością graniczną (maksymalną akceptowalną) tego parametru, zgodnie z normą EN 12464-1 [1]. Przyjmuje się zatem, że olśnienie przykre jest ograniczone jeśli w projekcie oświetlenia spełnione są wymagania odnośnie UGR. Jednak nawet taka  ocena nie jest wykonywana, gdyż zazwyczaj pracodawca nie posiada dokumentacji projektu oświetlenia. W ten sposób olśnienie nie jest parametrem monitorowanym i ocenianym w sposób obiektywny w środowisku pracy, głownie ze względu na brak znormalizowanej metody pomiaru i urządzenia pomiarowego. Jednak ocena taka powinna być wykonywana w celu sprawdzenia spełnienia zapisów 26.2, 39.1 oraz 40.1 rozporządzenia MPiPS w sprawie ogólnych przepisów bhp [2].

Bezpośrednią konsekwencją tej sytuacji jest częste uskarżanie się pracowników, zwłaszcza wykonujących pracę umysłową, na jaskrawe i czy nadmierne oświetlenie ich miejsca pracy. Pracownicy często radzą sobie z tym problemem wyłączając część opraw lub wykręcając część źródeł światła w oprawach oświetleniowych. Istnieje zatem potrzeba sprawdzania obiektywnego tego parametru oświetlenia na stanowiskach pracy podczas standardowych badań oświetlenia elektrycznego [2]. W tym celu opracowano i zaproponowano taką metodę pomiaru, której wytyczne omówiono poniżej.

Aparatura pomiarowa

Przede wszystkim w celu wyznaczenia wskaźnika UGR potrzebne jest wiarygodne urządzenie pomiarowe, które umożliwiałoby określenie wszystkich parametrów, które występują we wzorze na wskaźnika UGR, tj.: luminancje źródeł olśnienia, luminancję tła, kąty bryłowe, w których widziane są przez obserwatora źródła olśnienia i wskaźniki położenia, zgodnie ze wzorem:



gdzie:
L_b – luminancja tła,
L– luminancja świecących części każdej oprawy w kierunku oka obserwatora,
ω – kąt bryłowy świecących części każdej oprawy przy oku obserwatora,
p – wskaźnik położenia Gutha dla każdej indywidualnej oprawy, który odnosi się do położenia oprawy względem linii wzroku.

Dane takie można uzyskać na podstawie analizy obrazu uzyskanego w wyniku odwzorowania rozkładu luminancji w polu widzenia człowieka na detektorze matrycowym (CCD lub CMOS) i zapisanego w formie zdjęcia panoramicznego (z wykorzystaniem np. obiektywu „rybie oko”). Cyfrowe wartości reprezentujące natężenie oświetlenia na powierzchni poszczególnych elementów matrycy tworzą mapę rozkładu luminancji (po wcześniejszym uwzględnieniu w obliczeniach współczynników korekcji widmowej i przestrzennej wyznaczonych dla danej matrycy i stosowanego układu optycznego: obiektyw i filtry). Analiza komputerowa uzyskanej mapy, z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania, dostarcza danych do liczbowej oceny olśnienia. Zatem do tego rodzaju urządzeń pomiarowych wykorzystuje się najczęściej aparaty fotograficzne z ww. matrycami, które są odpowiednio kalibrowane, aby możliwy był pomiar rozkładu luminancji.

W proponowanej metodzie badań wykorzystywana jest następująca aparatura:

• miernik luminancji MINOLTA LS-110
• przenośny system pomiaru luminancji LMK Mobile Advanced Imaging Photometer, zwany również dalej „fotometrem LMK” wraz z oprogramowaniem LMK LabSoft (produkcji TechnoTeam, Niemcy).

Stosowany do pomiaru UGR fotometr LMK wyposażony jest w skalibrowany do pomiaru luminancji obiektyw tzw. rybie oko” SIGMA FishEye: o stałej ogniskowej  4,5 mm, kąt połówkowy widzenia wynosi 72°(H) x 63°(V). System pomiaru luminancji LMK charakteryzuje się:

• rozdzielczością matrycy 5284(H)x 3456(V),
• 14 bitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym obrazów formacie RAW (matryca z filtrem kolorowym Bayera)
• rozdzielczością obrazu przy pomiarze luminancji 2592(H) x 1728(V)
• rozdzielczością dynamiczną: pojedynczy pomiar 1:4000; wysoko dynamiczny (High-Dyn) pomiar: 1:32000 (1/1250s < t < 8 s)
• dopasowaniem do krzywej czułości oka ludzkiego V(λ),
• zakresem pomiarowym luminancji od 0,15 cd/m² do 1 Mcd/m² (wzorzec iluminant A),
• dokładnością pomiaru luminancji poniżej 3% potwierdzoną certyfikatem kalibracji (dla wzorca - iluminant A),
• skalibrowanymi ustawieniami apertury do pomiarów luminancji: F4 - F11

System wyposażony jest w oprogramowanie LMK LabSoft standard monochrom ActiveX 11.11.17 oraz makro arkusza Excel do wyznaczania UGR. Wyznaczanie UGR wykonywane jest w tym arkuszu po dokonaniu poprzez komponent ActiveX transferu wyników z oprogramowania LMKLabSoft.

Sposób wykonywania pomiaru UGR

W celu wykonania prawidłowego pomiaru  UGR na stanowisku pracy należy:

• określić położenie oczu obserwatora względem źródła (źródeł olśnienia) i tak ustawić na statywie fotometr LMK, aby środek jego matrycy detektorów znajdował się na wysokości oczu pracownika i w miejscu, w którym pracownik się znajduje, a oś optyczna pokrywała się z przyjętą linią obserwacji; wówczas obraz rejestrowany przez aparat powinien pokrywać się z polem widzenia obserwatora,
• określić maksymalną luminancję źródła (źródeł) olśnienia z punktu położeniu oka obserwatora z wykorzystaniem standardowego miernika luminancji,
• prawidłowo naświetlić serię zdjęć wykonanych w trybie HDRI tzn. o rozszerzonym zakresie tonalnym [2], tak aby zakres mierzonych przez system luminancji (źródła i tła) odpowiadał ich wartościom rzeczywistym (wyznaczonym wcześniej z wykorzystaniem standardowego miernika luminancji),
• zaimplementować do oprogramowania LMKLabSoft wykonanych kilku serii zdjęć w trybie HDRI i na podstawie wyznaczonej skali zakresu luminancji wybranie tej serii zdjęć, która najlepiej odpowiada zakresowi wartości rzeczywistych zmierzonym miernikiem luminancji,
• prawidłowe wybranie wartości luminancji progowej w algorytmie obliczeniowym UGR, która oddziela tło od źródeł olśnienia poprzez nałożenie „maski” na ten obszar zdjęcia, któremu odpowiada luminancja mniejsza od założonej luminancji progowej; po wybraniu wartości luminancji progowej należy sprawdzić na obrazie prezentującym obraz źródła olśnienia z nałożoną maską, czy do analizy brane będą pod uwagę:
• całe źródło (lub wszystkie źródła) olśnienia
• elementy tła odbijające światło, które nie powinny być uwzględniane w analizie;

Każda z ww. czynności wykonana nieprawidłowo wprowadza błąd w wyznaczanym UGR, który może być znaczący i przekraczać nawet sześć jednostek, co oznacza różnicę w odczuciu subiektywnym olśnienia o dwa stopnie na przyjętej skali.

Uwaga: Przy prawidłowym wykonywaniu pomiaru UGR zwraca się szczególną uwagę na pomiar luminancji maksymalnej źródła olśnienia z pozycji oczu obserwatora standardowym miernikiem luminancji, po to aby do analizy olśnienia wybrać serię zdjęć HDRI o odpowiednim czasie naświetlania. Ma on zasadniczy wpływ na zakres mierzonych wartości luminancji. Wybierany do analizy obraz powinien obejmować zmierzoną luminancje maksymalną źródła olśnienia, jednakże maksymalna wartość luminacji na analizowanym obrazie nie powinna zbytnio jej przekraczać. Wydaje się być uzasadnionym przyjęcie, że różnica między maksymalną wartością zmierzoną miernikiem luminancji a wartością maksymalną na obrazie rozkładu luminancji analizowanego zdjęcia HDRI nie powinna przekraczać 10% [ ].

Literatura

• PN-EN-12464-1: 2004. Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach.
• Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (tekst jednolity Dz. U. z 2003 r. Nr 169 poz. 1650 z późniejszymi zmianami).
• Sawicki D, Wolska A . Algorithm of HDR preparation for discomfort glare assessment, , Lumen V4 2012, 26-28 September 2012, Bratislava, Slovakia, Materiały Konferencyjne
• Wolska A., Sawicki D. Problemy przy wyznaczaniu UGR na podstawie pomiarów fotometrem LMK, Technika Świetlna 2012, 22-23 listopada 2012, Warszawa, Materiały konferencyjne