三維測量解決色差問題

三維測量解決色差問題
  針對汽車廠商及其供應商對彩特殊效果涂料的車身和部件的色彩一致性需求，色彩測量儀器制造商引進了全新的三信測量技術，以幫助對金屬涂料、珠光涂料以及其他特殊效果涂料的質量進行控制，有效解決色差問題。
  汽車消費者對特殊效果涂料急速增長的需求，給生產企業的質量控制售貨員帶來了嚴峻挑戰。如何對閃光的特殊效果涂層進行可靠的、可重復的測量？如何對特殊效果涂料的顏色偏差進行精確測定？因為汽車廠商需要裝配由不同供應商生產的車身、保險杠以及其他部件，這些部件表面所采的特殊效果涂料在不同的照明與觀察角度情況下都必須一致。
 
  從三維角度進行研究
  大部分色彩測量儀器制造商掌握了二維測量技術，并通過這種技術對特殊效果涂料的閃光效果問題（實際上是三維的問題）進行測量和分析，這顯然是不夠的。
  現在，全球領先的色彩測量儀器制造商愛色麗公司引進了一種可采集到三維數據并進行分析的新技術，該技術可以對三維的特殊效果涂料的反射擊光譜進行解讀，能夠確定問題是與工藝相關還是與配方相關，并且能夠進一步幫助技術人員預測工藝或配方調整到何種程度以符合視覺標準。該項技術方案還能夠提供供應鏈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，以指導不同公司生產的部件在色彩和外觀上均相互匹配。
  由于該技術能夠對第一種特殊效果涂料都生成惟一的色彩描述，類似于每個人都具有獨特DNA結構一樣，因此，愛色麗公司將這種三維測量技術的全套解決方案命名為“xDNA”，包括用于數據采集的MA98儀器以及用于數據分析的軟件。

  技術背后的光能原理
  為了解開特殊效果涂料色彩與外觀的屬性秘密，愛色麗公司的技術工程師們進行了不懈的努力。能量守恒定律使他們相信他們能夠為特殊效果涂料建立一個像指紋一樣可以表征其特性的參數，此外，他們還深入考慮了有關光線的定律，即：當光線投射到物體上時，總是會發生反射、折射、散射或吸收的情況。
  通過了解投射到被子測試表面的光線數量后，工程師們就能得出能量守恒等式的一邊。隨后，他們使用按特定角度排列的傳感器對反射自測試表面的光線強度和光譜進行測量，并將整個能量值按反射、折射與散射不同類別進行分解。據此，工程師們就可以建立起涂料的惟一色彩特性文件以及它們在測試表面的分布。
  光線在產生反射、折射、散射或吸收時穿透到物質表面下方，這一事實正是解開特殊效果涂料配方與工藝的關鍵所在。然而，現代涂層是一個涉及混合、分層以及應用工藝的非常復雜的相互作用過程，工程師們也需要在有介質理論的基礎上進行假設，以進一步了解這個相互作用的過程。 有效介質理論指的是含有眾多成分的復雜涂層在對其測試表面進行測量時，可以將其看作是一整曜的均質物質。
 
  解讀特殊效果涂料的三維信息
  盡管按照這個理論可以將特殊效果涂料看作是一種簡單物質，但它實際上是金屬或礦物質微片、添加劑、顏料、粘合劑以及針對特殊應用特別設計的多種溶劑混合物。例如，分為3層并含有9種成分的涂層可將其看作是種單一物質，其方法是按各成分在各層當中的分布自乘以平均數、層厚以及與相鄰層之間的邊緣結構等諸多因素確定。
  借助這種由理論支持的總體方法，工程師們采取兩個步驟解決實際數據和人們對特殊效果涂料感覺聯系的問題：首先，設計一種能夠比受過更好訓練的檢驗員還能更好地“看出”兩種樣本之間的差異儀器；第二，開發一種能夠以易于理解的方式分析和解讀這些數據的程序。
  第一個步驟要求增設一些傳感器，采集反射自測試表面第三坐標軸光線的信息。幸運是，在性能可靠的光電二極管、照明光源、彩色分析儀以及其他光學組件的基礎上，該項新技術能夠圓滿地完成這項工作。而不太幸運的地方是，哪怕增設一條額外的軸都意味著儀器需要多出1倍的傳感器與照明裝置，以采集所需數據。
  有一款新型儀器采用了2個照明裝置以及11個傳感器，對可見光譜的31個波段進行測量——從400nm范圍代表最短波長的藍色到700nm范圍代表最長波長的紅色。
  該儀器的照明光源為充氣式鎢絲燈，其色彩矯正設為約4000K，這樣產生的結果可被子換為C、D65、D50、A、F2、F7、F11以及F12等不同的標準光源。
  兩個照明光源與測試表面法線呈15°與45°角。當光源進行強烈的白色閃光時，儀器在10個角度上懼測試表面反射回來的光：-15°、15°、25°、45°、75°、110°、25°az125.3以及60°az-125.3（“az”指從鏡面反射開始算起的旋轉方位角）。
  從以止各個角度懼到的光線通過光纖被子輸送到顏色分析儀，它利用一臺堅固的步進電機。精確地驅動圓周上帶有31個干擾濾波器的轉輪旋轉。干擾濾波器是一些能夠透過白色光中某一特定波長的薄膜。位于濾波器轉輪另外一側的10個光電二極管（每個二極管負責一個角度）在試樣光通過干擾濾波器時對其強度進行測量。舉例來說，負責測量與法線呈15°角的光電二極管在儀器啟動后將對31個不同的數據點進行測量，每個數據點代表著可見光譜中的一個波長。這種方法的優異之處在于轉輪轉動一次就能夠懼到所有11個角度中每個角度的光譜曲線當中的31個點，而所需時間來到1s。
  對測試表面進行一次測量點，通過這些數據便能夠得到詳細的特殊效果涂料的三維信息及其分布情況。所有這一切都是在1s內發生的，技術人員可以在下1秒鐘就從儀器顯示器讀取測量結果。
  為了使測量具有可重復性以及可重現性，技術工程師在儀器測量口上配置了3個外置壓力傳感器，在操作人員通過儀器對所測量的測試表面施加了足夠的壓力后，祖國統一們能夠向操作人員發出信號。研究顯示，一臺儀器在白色校準板上的重復性低于0.02Deab_1DEab對應的是一名經過訓練的觀察者能夠在顏色空間中感覺到的一個微小差異量.