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三维测量解决色差问题

发布日期:2014-07-08 点击:2092

三维测量解决色差问题
  针对汽车厂商及其供应商对彩特殊效果涂料的车身和部件的色彩一致性需求,色彩测量仪器制造商引进了全新的三信测量技术,以帮助对金属涂料、珠光涂料以及其他特殊效果涂料的质量进行控制,有效解决色差问题。
  汽车消费者对特殊效果涂料急速增长的需求,给生产企业的质量控制售货员带来了严峻挑战。如何对闪光的特殊效果涂层进行可靠的、可重复的测量?如何对特殊效果涂料的颜色偏差进行精确测定?因为汽车厂商需要装配由不同供应商生产的车身、保险杠以及其他部件,这些部件表面所采的特殊效果涂料在不同的照明与观察角度情况下都必须一致。
 
  从三维角度进行研究
  大部分色彩测量仪器制造商掌握了二维测量技术,并通过这种技术对特殊效果涂料的闪光效果问题(实际上是三维的问题)进行测量和分析,这显然是不够的。
  现在,全球领先的色彩测量仪器制造商爱色丽公司引进了一种可采集到三维数据并进行分析的新技术,该技术可以对三维的特殊效果涂料的反射击光谱进行解读,能够确定问题是与工艺相关还是与配方相关,并且能够进一步帮助技术人员预测工艺或配方调整到何种程度以符合视觉标准。该项技术方案还能够提供供应链中所有公司都能接受的特殊效果涂料事表面的色彩描述文件,以指导不同公司生产的部件在色彩和外观上均相互匹配。
  由于该技术能够对第一种特殊效果涂料都生成惟一的色彩描述,类似于每个人都具有独特DNA结构一样,因此,爱色丽公司将这种三维测量技术的全套解决方案命名为“xDNA”,包括用于数据采集的MA98仪器以及用于数据分析的软件。

  技术背后的光能原理
  为了解开特殊效果涂料色彩与外观的属性秘密,爱色丽公司的技术工程师们进行了不懈的努力。能量守恒定律使他们相信他们能够为特殊效果涂料建立一个像指纹一样可以表征其特性的参数,此外,他们还深入考虑了有关光线的定律,即:当光线投射到物体上时,总是会发生反射、折射、散射或吸收的情况。
  通过了解投射到被子测试表面的光线数量后,工程师们就能得出能量守恒等式的一边。随后,他们使用按特定角度排列的传感器对反射自测试表面的光线强度和光谱进行测量,并将整个能量值按反射、折射与散射不同类别进行分解。据此,工程师们就可以建立起涂料的惟一色彩特性文件以及它们在测试表面的分布。
  光线在产生反射、折射、散射或吸收时穿透到物质表面下方,这一事实正是解开特殊效果涂料配方与工艺的关键所在。然而,现代涂层是一个涉及混合、分层以及应用工艺的非常复杂的相互作用过程,工程师们也需要在有介质理论的基础上进行假设,以进一步了解这个相互作用的过程。 有效介质理论指的是含有众多成分的复杂涂层在对其测试表面进行测量时,可以将其看作是一整曜的均质物质。
 
  解读特殊效果涂料的三维信息
  尽管按照这个理论可以将特殊效果涂料看作是一种简单物质,但它实际上是金属或矿物质微片、添加剂、颜料、粘合剂以及针对特殊应用特别设计的多种溶剂混合物。例如,分为3层并含有9种成分的涂层可将其看作是种单一物质,其方法是按各成分在各层当中的分布自乘以平均数、层厚以及与相邻层之间的边缘结构等诸多因素确定。
  借助这种由理论支持的总体方法,工程师们采取两个步骤解决实际数据和人们对特殊效果涂料感觉联系的问题:首先,设计一种能够比受过更好训练的检验员还能更好地“看出”两种样本之间的差异仪器;第二,开发一种能够以易于理解的方式分析和解读这些数据的程序。
  第一个步骤要求增设一些传感器,采集反射自测试表面第三坐标轴光线的信息。幸运是,在性能可靠的光电二极管、照明光源、彩色分析仪以及其他光学组件的基础上,该项新技术能够圆满地完成这项工作。而不太幸运的地方是,哪怕增设一条额外的轴都意味着仪器需要多出1倍的传感器与照明装置,以采集所需数据。
  有一款新型仪器采用了2个照明装置以及11个传感器,对可见光谱的31个波段进行测量——从400nm范围代表最短波长的蓝色到700nm范围代表最长波长的红色。
  该仪器的照明光源为充气式钨丝灯,其色彩矫正设为约4000K,这样产生的结果可被子换为C、D65、D50、A、F2、F7、F11以及F12等不同的标准光源。
  两个照明光源与测试表面法线呈15°与45°角。当光源进行强烈的白色闪光时,仪器在10个角度上惧测试表面反射回来的光:-15°、15°、25°、45°、75°、110°、25°az125.3以及60°az-125.3(“az”指从镜面反射开始算起的旋转方位角)。
  从以止各个角度惧到的光线通过光纤被子输送到颜色分析仪,它利用一台坚固的步进电机。精确地驱动圆周上带有31个干扰滤波器的转轮旋转。干扰滤波器是一些能够透过白色光中某一特定波长的薄膜。位于滤波器转轮另外一侧的10个光电二极管(每个二极管负责一个角度)在试样光通过干扰滤波器时对其强度进行测量。举例来说,负责测量与法线呈15°角的光电二极管在仪器启动后将对31个不同的数据点进行测量,每个数据点代表着可见光谱中的一个波长。这种方法的优异之处在于转轮转动一次就能够惧到所有11个角度中每个角度的光谱曲线当中的31个点,而所需时间来到1s。
  对测试表面进行一次测量点,通过这些数据便能够得到详细的特殊效果涂料的三维信息及其分布情况。所有这一切都是在1s内发生的,技术人员可以在下1秒钟就从仪器显示器读取测量结果。
  为了使测量具有可重复性以及可重现性,技术工程师在仪器测量口上配置了3个外置压力传感器,在操作人员通过仪器对所测量的测试表面施加了足够的压力后,祖国统一们能够向操作人员发出信号。研究显示,一台仪器在白色校准板上的重复性低于0.02Deab_1DEab对应的是一名经过训练的观察者能够在颜色空间中感觉到的一个微小差异量.


 

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