DE60036115T2

DE60036115T2 - Verfahren und system zum bestimmen einer farbzusammenfassung

Info

Publication number: DE60036115T2
Application number: DE60036115T
Authority: DE
Inventors: John Frederick Ballston Lake GRAF
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: EP1212591B1; ATE371172T1; DE60036115D1; JP2003508741A; EP1212591A1; WO2001016568A1; US6108095A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Entwicklung zum Entwickeln einer Farbformel und insbesondere zum Ermitteln einer Farbformel für die Reproduktion eines Farbstandards.
Kunststoffhersteller erhalten in der Regel Aufträge von Kunden über gefärbten Kunststoff in Höhe von 10.000 Pfund bis 100.000 Pfund. Gefärbter Kunststoff erfordert in der Regel eine bestimmte Farbformel, die sich in der Regel aus vier bis fünf Pigmenten oder Farben in bestimmten Konzentrationen zusammensetzt. Ein Verfahren nach dem Stand der Technik 10 für die Massenproduktion eines gefärbten Kunststoffs zeigt 1.
Zunächst erteilt ein Kunde bei 12 einen Auftrag über eine bestimmte Menge Kunststoff in einer bestimmten Farbe und stellt dem Hersteller eine Farbprobe bereit.
Entspricht die Farbe nicht einer der Standardfarben des Herstellers, dann entwickelt der Hersteller eine Farbformel bei 14 und stellt mit einer Labor-Waageneinrichtung ein 1- bis 5-Pfund schweres Los her, aus dem bei 15 eine Farbprobe oder eine Platte hergestellt wird. Die Platte oder Farbprobe wird dem Kunden dann zur Abnahme geschickt.
Bei 16, wenn der Kunde die Farbprobe abgenommen hat, wird die Farbprobe zum Farbstandard. Dann beginnt der Hersteller bei 17 mit der Produktion auf einer Produktionslinie mit der entwickelten Farbformel.
Jedoch hat sich gezeigt, dass eine Farbformel, die eine Farbe auf einer Labor-Waageneinrichtung erzeugt, eine leicht abweichende Farbe hervorbringt, wenn sie auf einer Produktionslinie hergestellt wird. Die Farbveränderung ist in der Regel geringfügig, wird aber vom Kunden häufig bemerkt, der dann eine Korrektur fordert.
Bei 18 verändert der Hersteller die Farbformel durch Anpassen der relativen Pigment- oder Farbkonzentrationen, um eine bessere Übereinstimmung mit dem von dem Kunden abgenommenen Farbstandard zu erhalten.
Wenn beispielsweise der gefärbte Kunststoff, der zunächst auf der Produktionslinie hergestellt wird, im Vergleich zum Farbstandard geringfügig schwächer gelb ist, dann fügt ein Farbtechniker an der Produktionslinie etwas mehr Gelbpigmente hinzu, um die Farbe anzupassen. Dieses Farbkorrekturverfahren erhöht die Arbeitskosten und verringert die Produktivität an der Produktionslinie. Ferner wird durch den Lauf der Produktionslinie, bevor der gefärbte Kunststoff an den Farbstandard angepasst ist, Material verschwendet und Abfall erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es notwendig, die Farbformeln zur Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder auf mehreren Produktionslinien zu erweitern.
In einem ersten Gedanken der Erfindung ist ein computer-implementiertes Verfahren zum Ermitteln einer Farbformel bereitgestellt, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder auf mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das computer-implementierte Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Messen einer Farbeigenschaft des Farbstandards; Zurückgewinnen von Daten (46) bezüglich mehrerer auf einer Produktionslinie produzierter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet werden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden; und Verarbeiten (48) der Eigenschaft und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um die Reproduktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
In einem zweiten Gedanken der Erfindung ist ein System zum Ermitteln einer Farbformel bereitgestellt, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das System ein Spektralphotometer zum Lesen einer Eigenschaft des Farbstandards umfasst, das durch einen Prozessor zum Zurückgewinnen von Daten bezüglich mehrerer Farbproben gekennzeichnet ist, die auf einer Produktionslinie hergestellt wurden, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten unter Verwendung früherer Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannter Farbformel berechnet werden, und zum Verarbeiten der Eigenschaft und der Daten, um die Farbformel zu ermitteln, um die Reproduktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
In einem dritten Gedanken der Erfindung ist ein Herstellungsgegenstand bereitgestellt, der mindestens ein computernutzbares Medium umfasst, das mit Computer-lesbaren Programmcodemitteln ausgestattet ist, die darin enthalten sind, um eine Farbformel zu ermitteln, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder auf mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei die Computer-lesbaren Programmcodemittel in dem Herstellungsgegenstand Computerlesbare Programmcodemittel zum Messen einer Eigenschaft des Farbstandards umfassen, gekennzeichnet durch Computerlesbare Programmcodemittel zum Zurückgewinnen von Daten bezüglich mehrerer Farbproben, die auf einer Produktionsli nie hergestellt wurden, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und die Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet wurden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden; und Computer-lesbare Programmcodemittel zum Verarbeiten der Eigenschaft und der Daten, um die Farbformel zu ermitteln, um die Reproduktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
In einem vierten Gedanken der Erfindung ist mindestens eine maschinenlesbare Programmspeichervorrichtung bereitgestellt, welche berührbar mindestens ein Programm mit Anweisungen verkörpert, die durch die Maschine ausführbar sind, um ein Verfahren zur Ermittlung einer Farbformel durchzuführen, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder auf mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das Verfahren das Messen einer Eigenschaft des Farbstandards umfasst, gekennzeichnet durch: Zurückgewinnen von Daten bezüglich mehrerer auf einer Produktionslinie hergestellter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet werden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden, und Verarbeiten der Eigenschaft und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um eine Reproduktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach dem Stand der Technik für die Massenherstellung von gefärbtem Kunststoff.
2 zeigt ein Diagramm des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Systems.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das die Verwendung eines Farbmodells in der Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das die Bestimmung der Absorptions- und Streuungskoeffizienten zeigt, die in einem Farbmodell für mehrere Produktionslinien verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
2 zeigt ein Diagramm, das ein System 20 zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um eine Farbformel für die Massenherstellung eines Farbstandards zu ermitteln, der auf einer Laborwaagen-Einrichtung ausgebildet wurde. In diesem beispielhaften System 20 wird eine Farbformel ermittelt, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer Produktionslinie zu ermöglichen, wodurch die Farbformel beim Anlauf der Produktionslinie in geringerem Maße oder gar nicht mehr angepasst werden muss. Ferner, was im Folgenden ausführlicher zu beschreiben ist, erlaubt dieses beispielhafte Verfahren dem Hersteller auch, eine Farbformel zu ermitteln, um die Reproduktion des Farbstandards auf einer beliebigen von mehreren verschiedenen Produktionslinien zu ermöglichen.
Das beispielhafte System 20 enthält eine Prozessor 22, etwa einen Personalcomputer mit einem Intel-Pentium-Prozessor mit einem 64-MB-Arbeitsspeicher. Der Prozessor wird von der Anwendungssoftware betrieben, die sich auf einer Festplatte 24 befindet, etwa das Windows-Betriebssystem von Microsoft. Ein Anwender kommuniziert mit dem Pro zessor 22 und einer Datenspeichereinheit 28 mit Hilfe einer Maus 28 oder einer anderen Zeigevorrichtung und einer Tastatur 30. Die Ergebnisse, z.B. eine Farbformel, werden auf einem Display 32 angezeigt oder können von einem Drucker (nicht gezeigt) ausgedruckt werden. An den Prozessor 22 ist ein Spektralphotometer 34, etwa ein MacBeth 7000 oder 2020 angeschlossen, um optische Messungen des Farbstandards zu lesen oder zu erhalten.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Umgebung begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann in jeder beliebigen Computer-Umgebung und in viele Computersysteme eingebettet sein und eingesetzt werden. Anhand der folgenden Beschreibung ist das Computer-lesbare Programmcodemittel zur Verwendung in der Computerumgebung oder dem Prozessor 22 und zum Implementieren der Verfahren zum Vorausberechnen der Farbformel gemäß der vorliegenden Erfindung vom Fachmann leicht programmierbar und in den vorhergehend beschriebenen Speichermedien oder den Vorrichtungen speicherbar oder leicht in eine integrierte Schaltung einzubetten.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden beispielhaften Prozess 40 zeigt. Dieser beispielhafte Prozess beginnt bei 42, wo der Farbstandard in das Spektralphotometer 34 (2) eingegeben wird, und eine optische Messung, etwa die des Farbspektrums des Farbstandards, wird dann gelesen. Dann wählt der Anwender bei 44 eine aus mehreren Produktionslinien aus, auf der der Farbstandard reproduziert werden soll. Eine Herstellungsanlage kann beispielsweise mehrere verschiedene Produktionslinien aufweisen, etwa einen 38-mm-Einschneckenextruder, einen 108-mm-Doppelschneckenextruder usw.
Der Prozessor 22 gewinnt die Daten bezüglich mehrerer Farbproben nach dem Stand der Technik bei 46 (1) aus der Datenspeichereinheit 26 zurück, die auf der ausgewählten Produktionslinie hergestellt wurden. Die Eigenschaft des Farbstandards und die zurückgewonnenen Daten werden dann bei 48 verarbeitet, um eine Farbformel zum Reproduzieren des Farbstandards auf der ausgewählten Produktionslinie zu ermitteln.
Der beispielhafte Prozess 40 kann beispielsweise Folgendes enthalten: ein Farbmodell auf der Grundlage der Kubelka-Munk-Theorie zum Ermitteln der Farbformel. Die Kubelka-Munk-Theorie beschreibt den Bezug der Absorption und der Streuung von Farbstoffen in einem Farbstandard zur sichtbaren Spektralkurve und ihrer Farbe. Gemäß der Kubelka-Munk-Theorie trägt jeder Farbstoff zur Absorption und Streuung des Farbstandards bei, wobei sich jede Beteiligung des Farbstoffs proportional zur seiner Konzentration verhalt, z.B. der Höhe seines Vorhandenseins, multipliziert mit einem Absorptions- und Streuungskoeffizienten.
4 zeigt die Verwendung eines Farbmodells 50 im Prozess 40 in 3. Eine Eigenschaft, etwa das Farbspektrum des Farbstandards und die Daten bezüglich der mehreren Farbproben, die auf der Produktionslinie hergestellt wurden, etwa die Absorptions- und Streuungskoeffizienten jedes Bestandteils, werden jeweils bei 52 und 54 in das Farbmodell 50 eingegeben und verarbeitet, um eine Farbformel 56 zu ermitteln.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln oder Charakterisieren der Absorptions- und Streuungskoeffizienten 60 für eine oder mehrere Produktionslinien zeigt. Die Absorptions- und Streuungskoeffizienten 60 werden durch Verwendung früherer Produktionsserien von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln 62 (Bestandteile und Mengen) erhalten. Für jede Farbprobe 64 wird eine Eigenschaft der Farbprobe 64 unter Verwendung einer Gerätschaft, etwa einem Spektralphotometer 34, gemessen.
Mit den Farbformeln und den gemessenen Eigenschaften der Farbproben kann nach der Methode der Summe der kleinsten Fehlerquadrate (LSF) ein Farbmodell 68 zu den Daten bestimmt werden, um die Absorptions- und Streuungskoeffizienten 60 für jeden Bestandteil für die Produktionslinie zu ermitteln. Die Absorptions- und Streuungskoeffizienten 60 können dann in der Datenspeichereinheit 26 (2) gespeichert und in der vorhergehend in 4 beschriebenen Weise verwendet werden.
Wünschenswert ist, dass das in 5 gezeigte Verfahren für mehrere Lose wiederholt wird, die auf mehreren verschiedenen Produktionslinien hergestellt wurden, so dass die Streuungs- und die Absorptionskoeffizienten für jeden Bestandteil für jede der mehreren Produktionslinien charakterisiert werden können. Die vorliegende Beschreibung zeigt, dass jede Produktionslinie Fehler und Verzerrungen aufweist, die auf dem Verbund- und Formverfahren (z.B. verschiedene Verarbeitungsanlagen) und Farbmessungen (z.B. durch Spektralphotometer) beruhen, was bewirkt, dass eine hergestellte Farbe eine auf einer gegebenen Produktionslinie erzeugte Farbformel hat, die von der Farbe abweicht, die auf anderen Produktionslinien hergestellt wurde.
Mit den für jeden Bestandteil für jede Produktionslinie gekennzeichneten Koeffizienten kann eine Farbformel zum Reproduzieren eines Farbstandards auf einer beliebigen Produktionslinie ermittelt werden, indem eine Eigenschaft des Farbstandards, etwa das Farbspektrum, gemessen wird, die Koeffizienten bezüglich der gewünschten oder gewählten Produktionslinie zurückgewonnen werden und das Farbspektrum zusammen mit den Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil in ein Farbmodell eingegeben wird, um die Farbformel vorauszuberechnen. Vorzugsweise kann die Farbformel zum Reproduzieren des Farbstandards vor dem Anlaufen der Produktionslinie ermittelt werden, was zu Zeiteinsparungen und geringeren Materialabfällen bei der Ausführung des Kundenauftrags zur Herstellung von gefärbtem Kunststoff führt. Ferner wird die Kapazität der Produktionslinien erhöht.
Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann, dass der gefärbte Kunststoff, der auf jeder Produktionslinie für einen Kunden hergestellt wird, verwendet werden kann, um die Absorptions- und Streuungskoeffizienten im Datenspeicher bei 26 zu aktualisieren.
Dem Fachmann ist anhand der vorliegenden Beschreibung auch klar, dass auch andere Verfahren als das Verwenden eines Farbmodells verwendet werden können, um die Farbformel zum Reproduzieren des Farbstandards in einem Produktionslinienprozess vorauszuberechnen. Beispielsweise kann der Prozessor so konfiguriert sein, dass die gemessene Eigenschaft des Farbstandards einer Datenbank gemessener Eigenschaften mehrerer Lose von Farbproben entspricht, die auf mehreren Produktionslinien erzeugt wurden. Geeignete Anpassungsverfahren werden in den US-Patentschriften Nr. 5.668.633 ; 5.720.017 ; 5.740.078 und 5.841.421 offengelegt.
Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann auch, dass eine vom Kunden um Anpassen bereitgestellte Eigenschaft der Farbe, z.B. gefärbter Kunststoff, Papier, Textil, Keramik usw., direkt gemessen werden kann und die gemessene Eigenschaft der Farbe in das Farbmodell eingegeben werden kann, um die Farbformel für die Produktionslinie zu ermitteln.
Während mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist dem Fachmann somit klar, dass viele Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

Computer-implementiertes Verfahren zum Ermitteln einer Farbformel, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das Computer-implementierte Verfahren die Schritte aufweist: Messen einer Farbcharakteristik des Farbstandards; Zurückgewinnen von Daten (46) bezüglich mehrerer auf einer Produktionslinie produzierter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet werden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden; und Verarbeiten (48) der Charakteristik und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um eine Produktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
Computer-implementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurückgewinnen der Daten (46) den Schritt der Zurückgewinnung der Daten bezüglich der mehreren auf der Produktionslinie produzierten Farbproben aus Daten (54) bezüglich mehrerer auf mehreren unterschiedlichen Produktionslinien produzierten Farbproben aufweist.
Computer-implementiertes Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner den Schritt der Speicherung von Daten (60) bezüglich mehrerer auf den mehreren unterschiedlichen Produktionslinien produzierten Farbproben aufweist.
Computer-implementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschritt ein Farbmodell (68) aufweist.
System zum Ermitteln einer Farbformel, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das System aufweist: ein Spektralphotometer (34) zum Lesen einer Charakteristik (52) des Farbstandards; gekennzeichnet durch einen Prozessor (22) zum Zurückgewinnen von Daten (46) bezüglich mehrerer auf einer Produktionslinie produzierter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten unter Verwendung früherer Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannter Farbformel berechnet werden; und zum Verarbeiten (48) der Charakteristik und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um die Reproduktion des Farbstandards auf einer Produktionslinie zu ermöglichen.
System nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (22) eine Einrichtung zum Zurückgewinnen der Daten (46) bezüglich der mehreren auf der Produktionslinie produzierten Farbproben aus Daten (54) bezüglich mehrerer auf mehreren unterschiedlichen Produktionslinien produzierten Farbproben aufweist.
System nach Anspruch 6, wobei der Prozessor (22) eine Einrichtung zum Speichern von Daten (60) bezüglich mehrerer auf den mehreren unterschiedlichen Produktionslinien produzierten Farbproben aufweist.
System nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (22) ein Farbmodell (68) aufweist.
Gegenstand, bestehend aus wenigstens einem Computernutzbaren Medium mit darin verkörperten Computerlesbaren Programmcodemitteln zum Ermitteln einer Farbformel, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei die Computer-lesbare Programmcodemittel in dem Herstellungsgegenstand, aufweisen: Computer-lesbare Programmcodemittel zum Messen (42) einer Eigenschaft des Farbstandards; gekennzeichnet durch Computer-lesbare Programmcodemittel zum Zurückgewinnen von Daten (46) bezüglich mehrere auf einer Produktionslinie produzierter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet werden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden; und Computer-lesbare Programmcodemittel zum Verarbeiten (48) der Charakteristik und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um eine Reproduktion des Farbstandards auf der Produktionslinie zu ermöglichen.
Wenigstens eine durch eine Maschine lesbare Programmspeichervorrichtung, welche berührbar wenigstens ein Programm mit Anweisung verkörpert, die durch die Maschine ausführbar sind, um ein Verfahren zur Ermittlung einer Farbformel durchzuführen, um die Reproduktion eines Farbstandards auf einer oder mehreren Produktionslinien zu ermöglichen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen (42) einer Charakteristik des Farbstandards; gekennzeichnet durch: Zurückgewinnen von Daten (46) bezüglich mehrerer auf einer Produktionslinie produzierter Farbproben, wobei die zurückgewonnenen Daten die Absorptions- und Streuungskoeffizienten für jeden Bestandteil für die gewählte Produktionslinie enthalten und wobei die Koeffizienten berechnet werden, indem frühere Produktionsserien auf der gewählten Produktionslinie von einer Anzahl von Losen mit bekannten Farbformeln verwendet werden; und Verarbeiten (48) der Charakteristik und der Daten zum Ermitteln der Farbformel, um eine Reproduktion des Farbstandards auf jeder Produktionslinie zu ermöglichen.