DE60211977T2

DE60211977T2 - Ein Verfahren zum Generieren einer Computerabbildung eines beschichteten dreidimensionalen Objektes

Info

Publication number: DE60211977T2
Application number: DE60211977T
Authority: DE
Inventors: Paul Rupieper; Christian Voye
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: ATE329320T1; US6731277B2; ES2266317T3; US20020122033A1; EP1236969A3; EP1236969B1; EP1236969A2; DE60211977D1; JP2002260006A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Computerabbildung eines beschichteten, dreidimensionalen Objekts.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die mit Computerunterstützung angefertigte dreidimensionale Abbildung eines tatsächlich existierenden oder virtuellen dreidimensionalen Objekts ist im Stand der Technik bekannt. Der Betrachter kann einen Eindruck von dem optischen Effekt eines einfarbigen beschichteten dreidimensionalen Objekts erhalten (vgl. die Broschüre zur OPUS-Software Version 3.2 von Opticore). Abweichungen bei den optischen Oberflächeneigenschaften, welche die Oberfläche des Objekts bestimmen und die das Ergebnis einer inhomogenen Schichtdickenverteilung einer Beschichtungsschicht auf dem dreidimensionalen Objekt sind, können nicht dargestellt werden.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zu entwickeln, das geeignet ist, die Darstellung solcher Abweichungen zu ermöglichen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erzeugen einer Computerabbildung eines beschichteten, dreidimensionalen Objekts, umfassend folgende Schritte:

a) Herstellen einer Beschichtung mit einer relevanten Beschichtungsschicht mit variabler Schichtdicke auf mindestens einer Prüftafel,
b) Durchführen einer Vielzahl von Messungen von mindestens einer optischen Oberflächeneigenschaft als Funktion der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht,
c) Speichern der optischen Daten in einer Datei unter Zuordnung der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht,
d) Facettierung der sichtbaren Oberflächen eines dreidimensionalen Objekts mittels Computer in eine hinreichende Anzahl flacher polygonaler Flächen, die jeweils hinreichend klein für die hinreichend genaue Beschreibung der Oberflächentopographie sind,
e) Zuweisen einer Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht und der zugeordneten optischen Daten in jedem Fall zu jeder einzelnen polygonalen Fläche mittels Computer, und
f) Zusammenfügen der polygonalen Flächen zu einer Computerabbildung des dreidimensionalen Objekts,

Die Erfindung umfasst des Weiteren die Verwendung des Verfahrens als ein Werkzeug bei der Entwicklung von Beschichtungsstoffen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Begriff "relevante Beschichtungsschicht", der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, meint die Beschichtungsschicht, deren Schichtdicke einen Einfluss oder den hauptsächlichen Einfluss auf optische Oberflächeneigenschaften der Beschichtung hat oder deren Einfluss von Interesse ist. Der Begriff "Schichtdicke" meint in jedem Fall die Dicke der trockenen Schicht.
Ein beschichtetes, dreidimensionales Objekt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine "virtuelle" Weise dargestellt werden. Der Begriff "virtuell" meint, dass die Abbildung oder die Darstellung des Objekts in digitalem oder elektronischem Format in einem Computer existiert. Das Objekt selbst kann entweder nur im Computer in digitaler oder elektronischer Form vorliegen, oder das Objekt kann ein tatsächlich existierendes Objekt sein.
Das Verfahren umfasst im Wesentlichen eine Reihe von Schritten in drei Hauptgruppen: (1) Ermitteln der optischen Daten (als eine Funktion der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht und optional – zusätzlich – weiterer relevanter Kriterien); (2) Definieren der Oberflächentopografiedaten des dreidimensionalen Objekts; und (3) Verschmelzen der zwei Datensätze zu einer Computerabbildung des dreidimensionalen Objekts. Es ist unwichtig, ob zuerst die optischen Daten ermittelt werden oder die Oberflächentopografie ermittelt wird. Freilich müssen beide Abläufe ausgeführt worden sein, bevor die relevanten Datensätze miteinander verschmolzen werden können. Somit hat man Flexibilität bei der Reihenfolge der Ausführung der Schritte in dem Verfahren.
Um die schichtdickenabhängigen optischen Daten zu ermitteln, wird eine Beschichtung mit variabler Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht auf einer oder mehreren Prüftafel(n) hergestellt, und eine oder mehrere interessierende optische Oberflächeneigenschaften werden gemessen. Die optischen Daten werden mit Zuordnung der zugehörigen Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht in einer Datei gespeichert.
Mehrere Prüftafeln können jeweils mit einer inhärent identischen Beschichtung versehen werden, wobei die relevante Beschichtungsschicht in jedem Fall in einer anderen Schichtdicke aufgetragen wird. Bevorzugt wird nur eine einzige Prüftafel beschichtet, wobei die relevante Beschichtungsschicht mit einem keilförmigen Schichtdickengradienten aufgetragen wird. Die relevante Beschichtungsschicht kann zum Beispiel eine Grundierung, ein Grundierungsspachtel, ein Basislack, eine Klarlackdeckschicht oder eine Überzugsschicht sein. Die Schichtdickenregion, innerhalb der die Schichtdicke variiert wird, liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 μm bis 100 μm und hängt vom jeweiligen Einzelfall ab. Zum Beispiel kann die Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht innerhalb einer Region unter und/oder in und/oder über der Deckkraft der Beschichtung, die zur Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht verwendet wird, variiert werden.
Die Prüftafeln sind, genauer gesagt, flache metallische Prüftafeln, zum Beispiel aus Karosseriestahl oder Aluminium, oder Kunststofftafeln, zum Beispiel mit einer Größe von 10 cm mal 15 cm bis 30 cm mal 60 cm, wie man sie in der Regel für Testbeschichtungen verwendet. Die Prüftafeln können unbeschichtet sein oder mit einer einschichtigen oder mehrschichtigen Vorbeschichtung versehen sein. Metallische Prüfbleche können zum Beispiel mit einer Elektrotauchlackierungsschicht, wie man sie herkömmlicherweise für Kraftfahrzeuglackierungen verwendet, oder mit einer Elektrotauchlackierungsschicht und einer Grundierungsspachtelschicht versehen sein. Kunststofftafeln können mit einer Kunststoffgrundierung versehen sein. Die Beschichtungsstruktur auf den Prüftafeln kann der Beschichtungsstruktur entsprechen, die auf das dreidimensionale Objekt aufzutragen ist. Sie kann eine einschichtige Deckbeschichtung sein, die aus der relevanten Beschichtungsschicht besteht, oder sie kann eine mehrschichtige Beschichtung sein, wobei eine der Beschichtungsschichten, aus denen die mehrschichtige Beschichtung besteht, die relevante Beschichtungsschicht ist. Zum Beispiel kann die Basislackschicht oder die Klarlackdeckschicht einer farb- und/oder spezialeffektverleihenden Basislack-Klarlackdeckschicht-Zweischichtbeschichtung die relevante Beschichtungsschicht sein.
Die Prüftafeln können während der Herstellung der Beschichtung, zum Beispiel während des Auftragens und Trocknens oder Aushärtens der Beschichtungen, eine horizontale oder vertikale Position einnehmen. Es ist besonders bevorzugt, eine Prüftafel in einer horizontalen Position und eine weitere Prüftafel in einer vertikalen Position anzuordnen, und optional ist wenigstens eine weitere Prüftafel in (verschiedenen) Positionen zwischen der horizontalen und der vertikalen Position mit der Beschichtung angeordnet.
Die Prüftafeln werden bevorzugt durch Aufsprühen, bevorzugt mittels eines herkömmlichen Lackierroboters, beschichtet. Die Beschichtungsstoffe, die für die Beschichtung der Prüftafeln verwendet werden, sind herkömmliche Beschichtungsstoffe auf Wasserbasis, auf Lösemittelbasis oder Pulverbeschichtungsstoffe. Die Beschichtungsstoffe sind mit den entsprechenden Beschichtungsstoffen, die zum Beschichten des dreidimensionalen Objekts verwendet werden sollen, identisch, jedoch optional mit Ausnahme des Beschichtungsstoffes, der zur Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht auf dem Objekt verwendet werden soll. Wenn allerdings dieser letztere Beschichtungsstoff noch nicht festgelegt ist, so kann sich die Zusammensetzung des Beschichtungsstoffes, der zum Beschichten der Prüftafeln verwendet wird, von dem Beschichtungsstoff unterscheiden, der erst noch zum Beschichten des Objekts festgelegt werden muss. Jedoch sollte der Feststoffgehalt des Beschichtungsstoffes im Allgemeinen um nicht mehr als ±10 % absolut von dem Feststoffgehalt des Beschichtungsstoffes, der zum Beschichten des Objekts verwendet werden soll, abweichen. Im Fall einer Pigment-, insbesondere einer farb- und/oder spezialeffektverleihenden Beschichtung, sollte der Farbton einer Beschichtungsschicht, die aus dem Beschichtungsstoff, der zum Beschichten der Prüftafeln verwendet wird, aufgetragen wird, wenigstens weitestgehend dem gewünschten Farbton der Beschichtung auf dem Objekt entsprechen.
Die Prüftafeln werden unter festgelegten Bedingungen beschichtet, d. h. unter dem Einfluss eines festgelegten Satzes von Beschichtungsparametern. Beschichtungsparameter, die eine spürbare Auswirkung auf das optische Beschichtungsergebnis haben können, sind dem Fachmann bekannt. Beispiele für Auftragsparameter sind die Anzahl der Sprühdurchgänge für das Auftragen einer Beschichtungsschicht, die Durchflussrate des Beschichtungsstoffes, die Entfernung und der Winkel zwischen der Auftragsvorrichtung und der zu beschichtenden Oberfläche, der Typ des Zerstäubers, die Lufttemperatur, die Objekttemperatur, die Luftfeuchte, der Luftabtrieb, die Bewegungsgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung (Bahngeschwindigkeit), die Geschwindigkeit der Lackierstrecke; im Fall des Auftragens mittels Druckluft die Gebläseluft und die Zerstäubungsluft; im Fall des elektrostatisch unterstützten Auftragens die Formungsluft, die Glockengeschwindigkeit und die Spannung. Beispiele für Trocknungs- und Aushärtungsparameter sind die Art des Trocknens und Aushärtens, wie beispielsweise Aushärten mit energiereicher Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung und/oder thermisches Aushärten; im Fall verschiedener aufeinanderfolgender Aushärtungsschritte deren Abfolge, die Aufheizrate, die Objekttemperatur, die Ofentemperatur, die Verdunstungszeit, die Einbrennzeit, die Luftfeuchte; im Fall des thermischen Aushärtens die Auswirkung der Wärme mit Konvektion und/oder Infrarotstrahlung.
In einem bestimmten Beschichtungsverfahren für ein bestimmtes Objekt kann der Fachmann den Satz von festgelegten Beschichtungsparametern zur Beschichtung der Prüftafeln insbesondere unter Berücksichtigung der Bedingungen auswählen, die während der Beschichtung des Objekts vorherrschen. Der Satz von Beschichtungsparametern wird in jedem Fall im Hinblick auf die Art und Größenordnung auf der Basis präzisen Wissens oder auf der Basis empirischer Werte und/oder genauer Schätzungen festgelegt. Die Größenordnung individueller Beschichtungsparameter kann konstant sein oder kann bewusst in einer planmäßigen Weise während des Verlaufs des Beschichtungsverfahrens geändert werden. Auf diese Weise erhält man einen komplexen Satz von Beschichtungsparametern, der dem Satz von Beschichtungsparametern entspricht, die vorherrschen, während das Objekt beschichtet wird, oder die dafür geeignet ist, wenigstens im Wesentlichen das optische Beschichtungsergebnis zu simulieren, das man mit dem Satz von Beschichtungsparametern erhalten kann, die während der Beschichtung des Objekts vorherrschen.
Es kann zweckdienlich sein, während der Herstellung der Prüftafeln, die mit inhärent identischen Beschichtungen versehen sind, nicht nur die Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht zu variieren, sondern auch die Beschichtung unter dem Einfluss unterschiedlicher Sätze von Beschichtungsparametern auszuführen. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Satz von Beschichtungsparametern zu variieren, die während der Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht vorherrschen. Zum Beispiel können in jedem Fall wenigstens zwei Prüftafeln unter dem Einfluss eines anderen Satzes von Beschichtungsparametern beschichtet werden, besonders während des Auftragens der relevanten Beschichtungsschicht. Im Hinblick auf die Auswirkungen solcher Variationen auf das optische Beschichtungsergebnis werden vorzugsweise solche Sätze von Beschichtungsparametern ausgewählt, die verschiedene Regionen, zum Beispiel äußerste Regionen und Zwischenregionen, innerhalb des für das Objekt bestimmten Beschichtungsverfahrens abdecken. Zum Beispiel eignen sich für diese Zwecke solche Sätze von Beschichtungsparametern, die zur Entstehung unterschiedlicher Tröpfchengrößenverteilungen, Tröpfchenimpulsverteilungen oder Nassfilmfeststoffe der aufgesprühten Beschichtung führen. Im Fall flüssiger Sprühbeschichtungen ist es aus praktischen Gründen besonders vorteilhaft, Sätze von Beschichtungsparametern auszuwählen, die zu unterschiedlichen Nassfilmfeststoffwerten führen, zum Beispiel zu einem hohen, einem niedrigen und optional zu wenigstens einem Zwischen-Nassfilmfeststoffwert der aufgetragenen Beschichtungen.
Nassfilmfeststoffe sind die Feststoffe einer flüssigen Sprühbeschichtung unmittelbar nach ihrem Auftragen. Man kann sie mittels Gravimetrie bestimmen, und zwar durch Wiegen des Unterschieds zwischen einer erhaltenen Beschichtungsschicht unmittelbar nach dem Auftragen und einer auf ähnliche Weise hergestellten Beschichtungsschicht, die aber getrocknet und ausgehärtet, zum Beispiel gebrannt, wurde. Der Fachmann kann die Sätze von Beschichtungsparametern, die zu einem entsprechenden Nassfilmfeststoffwert führen, durch Tests bestimmen oder auf der Grundlage seiner Erfahrung schätzen. Der Nassfilmfeststoffwert einer Beschichtungsschicht ist das Ergebnis des Einflusses eines komplexen Satzes von Beschichtungsparametern, die während des Auftragens einer flüssigen Sprühbeschichtung miteinander in Wechselwirkung treten. Insofern eignet er sich in der Praxis zur Darstellung entsprechender Sätze von Beschichtungsparametern.
Die auf die Prüftafel(n) aufgetragenen Beschichtungen werden hinsichtlich ihrer optischen Oberflächeneigenschaften in der herkömmlichen, einschlägig bekannten Weise als eine Funktion der Schichtdicke gemessen. Der Begriff "Messung" beinhaltet nicht nur die Messung von optischen Daten mit Messinstrumenten, sondern auch Beurteilungen allein mit bloßem Auge. Um die Anzahl der zu beschichtenden und dann zu messenden Prüftafeln zu verringern, es ist bevorzugt, die optischen Messungen auf einer einzigen Prüftafel auszuführen, auf der die relevante Beschichtungsschicht, wie oben angesprochen, mit einem keilförmigen Schichtdickengradienten aufgetragen wurde. Es kann von Vorteil sein, das in US 5991042 beschriebene Verfahren anzuwenden, das ausdrücklich, aber nicht ausschließlich als Referenz verwendet wird, um optische Messdaten als eine Funktion der Beschichtungsdicke zu ermitteln.
Beispiele für winkelunabhängige optische Messungen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden können, sind die mit bloßem Auge erfolgenden Bestimmungen der Orangenschalenstrukturgrenzen und der Herablaufgrenzen, wie sie einschlägig bekannt sind, kolorimetrische Messungen an einfarbigen Beschichtungen und Messungen der Oberflächenstruktur. Die letzteren können zum Beispiel mit dem einschlägig bekannten fotometrischen Verfahren ausgeführt werden, das auf dem Prinzip der durch Oberflächenstrukturen modulierten Lichtreflexion basiert. Es können alle einschlägig bekannten herkömmlichen Messinstrumente verwendet werden, zum Beispiel das Instrument Wave-scan^®, das von der Firma BYK-Gardner verkauft wird.
Je nach der zu bestimmenden optischen Oberflächeneigenschaft können die Messungen winkelabhängige Messungen sein. "Winkelabhängigkeit" meint die Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel und/oder vom Beobachtungswinkel. In einer ersten Ausführungsform von winkelabhängigen Messungen erfolgt die Messung mit einem konstanten Beleuchtungswinkel und variierenden Beobachtungswinkeln. In einer zweiten Ausführungsform bleibt während der optischen Messung der Beobachtungswinkel konstant, und der Beleuchtungswinkel wird verändert. In einer dritten Ausführungsform werden sowohl der Beobachtungswinkel als auch der Beleuchtungswinkel während der Messung variiert. Beispiele für winkelabhängige Messungen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind kolorimetrische Messungen, insbesondere an Spezialeffektbeschichtungen, und Glanzmessungen.
Das Verfahren, das für winkelabhängige kolorimetrische Messungen von beschichteten Prüftafeln verwendet wird, ist dem Fachmann bekannt. Die kolorimetrische Messung kann eine winkelabhängige direkte Bestimmung von RGB-Werten (Rot-Grün-Blau-Werten) sein, wobei zum Beispiel eine Farbkamera als Messinstrument dient. Die Messungen werden allerdings bevorzugt als gonio-spektrofotometrische Messungen ausgeführt, wobei die RGB-Werte indirekt erhalten werden können.
In der gonio-spektrofotometrischen Kolorimetrie werden die Remissionskurven des sichtbaren Lichts im Bereich von beispielsweise 380 bis 800 nm bei verschiedenen Beobachtungswinkeln bestimmt. Die Bestimmung der Remissionskurven kann für eine beliebige Anzahl verschiedener Beobachtungswinkel erfolgen. Für den Zweck von kolorimetrischen Messungen an Spezialeffektbeschichtungen reicht eine Bestimmung mit beispielsweise 5 Beobachtungswinkeln von beispielsweise 15, 25, 45, 75 und 110° zur Spiegelreflexion im Allgemeinen aus. Von diesen Punkten ausgehend können die Remissionskurven für andere Beobachtungswinkel mit brauchbarer Genauigkeit extrapoliert werden.
Bei der Vornahme von kolorimetrischen Messungen mit einem festen Beleuchtungswinkel ist der Beleuchtungswinkel bevorzugt 45° zur Senkrechten. Bei der Vornahme von kolorimetrischen Messungen, wo der Beleuchtungswinkel variiert, kann mit jeder beliebigen Anzahl verschiedener Beleuchtungswinkel gearbeitet werden. Messungen mit beispielsweise 4 Beleuchtungswinkeln von beispielsweise 15, 25, 45 und 75° zur Senkrechten reichen im Allgemeinen aus, weil von diesen Punkten ausgehend die Remissionskurven für andere Beobachtungswinkel mit brauchbarer Genauigkeit extrapoliert werden können.
In der Kolorimetrie wird Licht mit einer bekannten spektralen Intensitätsverteilung, bevorzugt polychromatisches Licht, zur Beleuchtung benutzt. Zu Beispielen für polychromatisches Licht gehören weißes Licht, diffuses Tageslicht (Standardlichtquelle D65), Neonlicht (F-Lichtquellen) oder Glühlampenlicht (Standardlichtquelle A). Siehe zum Beispiel "International Commission on Illumination", CIE-Publikation Nr. 15.2, 1986, CIE-Zentralbüro, A-1033 Wien, Postfach 169, Österreich, oder G. Wyszecki, W. S. Stiles, "Color Science", Wiley, New York, 1982. Anhand der Remissionskurven, die mittels einer bestimmten Beleuchtungsquelle gewonnen werden, ist es möglich, die Farbpositionen zu berechnen, die sich für andere gewünschte Lichtquellen ergeben, zum Beispiel die üblichen kolorimetrischen Parameter in dem CIELab-System L* (Helligkeit), a* (Rot-Grün-Wert), b* (Gelb-Blau-Wert) und somit auch C* (Sättigung) und h*(Farbton). Siehe DIN 6174. Anhand der Remissionskurven (oder der kolorimetrischen Parameter L*, a*, b*, C* und h*) ist es möglich, RGB-Werte durch Transformation, zum Beispiel mittels geeigneter mathematischer Algorithmen, zu berechnen. Siehe Jewgeni Wischnijewski, "Introduction to Color (Java)", 1997 Master's Project, www.cs.rit.edu/~ncs/color; Wyszecki und Mitarbeiter, "Color Science", Wiley, New York, 1982; und M. D. Fairchild, "Color Appearance Models", Addison-Wesley, Reading, 1998. Einschlägig bekannte herkömmliche Kolorimetrie-Instrumente wie zum Beispiel das Instrument X-Rite^® MA 68, das von der X-Rite Company verkauft wird, können zur Ermittlung der Remissionskurven verwendet werden.
Unabhängig von der Wahl des Beobachtungswinkels und/oder des Beleuchtungswinkels kann die kolorimetrische Messung mit einer beliebigen Anordnung von Messrichtungen erfolgen, aber im Fall von Prüftafeln, die in einer stärker vertikalen oder in der vertikalen Position und damit unter dem Einfluss der Schwerkraft beschichtet wurden, kann es zweckdienlich sein, in wenigstens einer festgelegten Messrichtung zu messen, zum Beispiel in Querrichtung, parallel und/oder anti-parallel zur Achse der Prüftafel, die während der Beschichtung in der Richtung der Schwerkraft ausgerichtet war.
Glanzmessungen können mittels einschlägig bekannter, herkömmlicher gonio-fotometrischer Verfahren auf der Basis des Prinzips der Lichtreflexion vorgenommen werden. Die Glanzmessung kann mit einem oder mehreren verschiedenen Winkeln, bevorzugt 20° zur Senkrechten, vorgenommen werden. Es können alle einschlägig bekannten herkömmlichen Glanzmessinstrumente verwendet werden, zum Beispiel die Instrumente Microgloss^® und Micro-Tri-Gloss^®, die von der Firma BYK-Gardner verkauft werden.
Die optischen Daten werden in Form einer Datei mit Zuordnung der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht und optional zusätzlich der Position der Prüftafeln, die während der Herstellung der Beschichtung vorherrschte, gespeichert. Wenn die Prüftafeln mit inhärent identischen Beschichtungen, aber unter dem Einfluss anderer Sätze von Beschichtungsparametern hergestellt wurden, besonders wenn die relevante Beschichtungsschicht unter dem Einfluss anderer Sätze von Beschichtungsparametern hergestellt wurde, so werden die entsprechenden Sätze von Beschichtungsparametern, die während der Herstellung der betreffenden Beschichtung ausgewählt wurden, ebenfalls den optischen Daten zugeordnet. Zum Beispiel kann die Speicherung mit Zuordnung der jeweiligen Nassfilmfeststoffwerte der auf die Prüftafeln aufgetragenen Beschichtung vorgenommen werden. Gewünschtenfalls kann auch der Typ der betreffenden Prüftafeln (der Typ des Materials und optional der Typ der Vorbeschichtung) zugeordnet und gespeichert werden. Im Fall von kolorimetrischen Daten kann die während der Kolorimetrie verwendete Lichtquelle zugeordnet und gespeichert werden. Optische Daten, die als eine Funktion des Winkels bestimmt wurden, wie zum Beispiel kolorimetrische Daten, die als eine Funktion des Winkels bestimmt wurden, zum Beispiel Remissionskurven oder L*-, a*-, b*-, C*- und h*-Werte oder RGB-Werte und Glanzwerte, werden mit zusätzlicher Zuordnung der entsprechenden Beleuchtungswinkel und/oder Beobachtungswinkel gespeichert. Die Daten können manuell eingegeben werden oder können, so weit möglich, direkt von dem relevanten Messgerät in die Datei eingelesen werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden beschichtete dreidimensionale Objekte, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien oder Kraftfahrzeugkarosserieteile, dargestellt. Die dreidimensionalen Objekte können tatsächlich existierende Objekte oder insbesondere Objekte sein, die nur als ein computergeneriertes Objekt existieren. Die dreidimensionalen Objekte existieren als dreidimensionale Objekte, die durch ihre "Computer-Aided-Design" ("CAD")-Daten definiert sind. CAD-Datensätze von dreidimensionalen Objekten können mit herkömmlicher handelsüblicher Software erzeugt werden, wie beispielsweise CATIA von Dassault, Pro/Engineer von ICEM/Surf oder Alias Wavefront von Silicon Graphics. Für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens reicht ein CAD-Datensatz aus, der sich zum Beschreiben der Topografie (d. h. der Formgestalt) der sichtbaren Oberflächen des betreffenden dreidimensionalen Objekts eignet. Der CAD-Datensatz kann dementsprechend neu erzeugt werden, oder er kann aus einem kompletten CAD-Datensatz des dreidimensionalen Objekts durch Reduktion erzeugt werden. Die Reduktion kann mit derselben Software ausgeführt werden, die zum Erzeugen der CAD-Datensätze verwendet wird.
Die sichtbaren Oberflächen des dreidimensionalen Objekts sind Oberflächen, die für den Betrachter sichtbar sind, insbesondere direkt sichtbare Oberflächen. Im Kontext einer Kraftfahrzeugkarosserie gehören zu den sichtbaren Oberflächen zum Beispiel die Außenflächen der Kraftfahrzeugkarosserie und Oberflächen wie beispielsweise die Türschweller. Innenflächen des Fahrzeugs, wie zum Beispiel der Motorraum, der Fahrgastinnenraum oder der Kofferraum, werden vorzugsweise nicht berücksichtigt, und ebenfalls nicht die Innenflächen von Hohlräumen.
Die sichtbaren Oberflächen, die durch die CAD-Daten des dreidimensionalen Objekts definiert sind, können per Computer mittels handelsüblicher Virtual-Reality-Software, die für die realistische Darstellung von Oberflächentopografien geeignet ist, in eine ausreichende Mindestanzahl flacher polygonaler Flächen (Polygone) zerlegt werden, die jeweils hinreichend klein sind, um die relevante Oberflächentopografie hinreichend genau zu beschreiben. Als Beispiele für geeignete Virtual-Reality-Software seien die OPUS-Software von Opticore oder die AMIRA-Software von Indeed Visual Concepts genannt.
Die Polygone werden durch gemeinsame Kanten miteinander verbunden. Der Typ der Polygone ist im Prinzip beliebig. Es können verschiedenen Typen von Polygonen kombiniert werden, um eine realistische Darstellung der Oberflächentopografie zu erreichen. Die Polygone sind bevorzugt ausschließlich dreieckige Flächen, die durch gemeinsame Kanten miteinander verbunden sind.
Die Mindestanzahl und die jeweiligen Flächeninhalte der Polygone richten sich nach dem Grad der Komplexität der Oberflächentopografie der sichtbaren Oberflächen des dreidimensionalen Objekts und der gewünschten Genauigkeit der Computerabbildung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Summe aller polygonalen Flächen entspricht in dichter Annäherung, zum Beispiel mit einer Abweichung im Bereich von maximal ±2 %, dem Flächeninhalt der sichtbaren Oberfläche(n) des dreidimensionalen Objekts. Zum Beispiel genügen im Allgemeinen 30.000 bis 300.000 Polygone als Mindestanzahl für die akkurate Beschreibung der Oberflächentopografie einer Kraftfahrzeugkarosserie. Natürlich kann die Anzahl der gewählten Polygone auch über der Mindestanzahl liegen, zum Beispiel 50.000 bis 3.000.000 Polygone im Fall einer Kraftfahrzeugkarosserie. Im Prinzip kann die Anzahl der gewählten Polygone jede beliebige Anzahl über der Mindestanzahl sein, wobei die Genauigkeit der Computerabbildung mit zunehmender Anzahl größer wird, wenn auch mit abnehmender Tendenz. Eine weitere Erhöhung der Anzahl der Polygone führt in der Praxis zu keiner weiteren, durch den Betrachter wahrnehmbaren Erhöhung der Genauigkeit. Es empfiehlt sich daher, eine Anzahl von Polygonen über der Mindestanzahl zu wählen, die in einem sinnvollen Verhältnis zur verfügbaren Kapazität des Computers steht.
Die Polygone haben hinreichend kleine Flächeninhalte. Alle Flächen können die gleiche Größe oder verschiedene Größen haben. Die einzelnen Flächeninhalte liegen in einem Wertebereich von beispielsweise 1 Quadratmillimeter bis 1 Quadratmeter. Je komplexer die Oberflächentopografie, desto kleiner sollte der Flächeninhalt der gewählten Polygone sein. Im Fall von dreidimensionalen Objekten mit Regionen von einfacher (keine Krümmungen oder nur leichte Krümmungen mit bis zu unendlichem Kurvenradius je Flächeneinheit) und komplexer Oberflächentopografie (viele Krümmungen und/oder ausgeprägte Krümmungen je Flächeneinheit mit einem kleinen Kurvenradius, Ecken, Randwülsten, Kanten) ist es zweckdienlich, diese in Polygone mit anderen Flächen zu zerlegen. D. h. Regionen mit einfacher Oberflächentopografie werden in Polygone mit Flächen innerhalb des oberen Wertebereichs zerlegt, und Flächen mit komplexer Oberflächentopografie werden in Polygone mit Flächen innerhalb des unteren Wertebereichs zerlegt. Zum Beispiel können Regionen mit einfacher und komplexer Oberflächentopografie auf der sichtbaren Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts oder auf der sichtbaren Oberfläche eines oder mehrerer Komponenten, die zu einem dreidimensionalen Objekt zusammengesetzt sind, vorhanden sein, oder das dreidimensionale Objekt wird aus Komponenten mit einer einfachen Oberflächentopografie und Komponenten mit einer komplexen Oberflächentopografie zusammengesetzt.
Jedes Polygon hat eine Position im Raum. Diese Position kann mittels des Flächenschwerpunkts des betreffenden Polygons und seiner Normalen im Raum definiert werden. Jeder dieser Flächenschwerpunkte kann beispielsweise durch X,Y,Z-Koordinaten in einem Kartesischen Koordinatensystem und die Position jeder dieser Normalen im Raum mittels ihrer drei Winkel auf der Grundlage des Kartesischen Koordinatensystems eindeutig definiert werden. Die Position eines Betrachters kann durch X',Y',Z'-Koordinaten oder durch X'_links, Y'_links,Z'_links,- und X'_rechts,Y'_rechts,Z'_rechts-Koordinaten für das linke und das rechte Auge eines Betrachters definiert werden, und die Position einer oder mehrerer (n) Beleuchtungsquellen kann durch X''₁,Y''₁,Z''₁- bis X''_n,Y''_n,Z''_n-Koordinaten in demselben Kartesischen Koordinatensystem definiert werden.
Während ein dreidimensionales Objekt beschichtet wird, sind die Bedingungen nicht an allen Stellen auf der Objektoberfläche die gleichen. Vielmehr gibt es für verschiedene Stellen auf der Oberfläche Sätze von Beschichtungsparametern, die verschieden, aber an festen Stellen konstant sind. Die Gründe dafür sind zum Beispiel die Objektgeometrie selbst, insbesondere bei dreidimensionalen Objekten mit einer komplexen Gestalt; bewusste, planmäßige Unterschiede in den Sätzen von Beschichtungsparametern an verschiedenen Stellen auf der Oberfläche; und eine bewusste, planmäßige dynamische Veränderung der Beschichtungsparameter, die sich während des Beschichtungsvorgangs vollzieht.
Variationen in dem Satz von Beschichtungsparametern während des Beschichtungsverfahrens führen zur Entstehung einer Schichtdickenverteilung, einschließlich der gewünschten Schichtdicke auf der Objektoberfläche, mit einer Standardabweichung von beispielsweise ±20 % bis 50 %. Die Schichtdickenverteilung kann für ein bestimmtes Objekt und ein bestimmtes Beschichtungsverfahren auf der Basis empirischer Werte, die dem Fachmann bekannt sind, geschätzt werden, kann mit Computerprogrammen für Schichtdickensimulation von Beschichtungen berechnet werden, zum Beispiel mit der RobCAD^®-Software von Tecnomatix, oder kann – im Fall tatsächlicher dreidimensionaler Objekte – mittels Beschichtungstests bestimmt werden.
Gemäß dem im obigen Absatz Gesagten kann nun eine festgelegte Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht jedem einzelnen Polygon oder jedem Satz von Polygonen, die an gemeinsamen Kanten zusammengefügt sind, zugewiesen werden. Dank der Kenntnis der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht für jedes einzelne Polygon kann der Computer seinerseits jedem einzelnen Polygon die interessierenden optischen Daten zuordnen, die mit der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht korrelieren.
Abgesehen von der Schichtdickenverteilung entsteht generell auch eine Verteilung verschiedener Sätze von Beschichtungsparametern, wenn flüssige Sprühbeschichtungen aufgetragen werden, beispielsweise als eine resultierende Verteilung der Nassfilmfeststoffe auf der Objektoberfläche dargestellt. Die Verteilung der Nassfilmfeststoffe kann durch den Fachmann geschätzt werden oder kann zum Beispiel ermittelt werden, indem man Aluminiumfolienabschnitte von geeigneter Größe, zum Beispiel 10 cm mal 10 cm bis 20 cm mal 20 cm, und mit bekanntem Gewicht an geeigneten Zonen der Objektoberfläche anbringt, die Beschichtung ausführt und unmittelbar danach die beschichtete Aluminiumfolie faltet, wiegt, brennt und dann erneut wiegt, um eine Gewichtsdifferenz zu ermitteln.
Die Schichtdickenverteilung, optional in Kombination mit der Verteilung verschiedener Sätze von Beschichtungsparametern während der Beschichtung, kann für merkliche Unterschiede beim optischen Beschichtungsergebnis auf einem Objekt verantwortlich sein. Um die Genauigkeit der Computerabbildung zu erhöhen, kann es darum zweckdienlich sein, die Zuordnung von optischen Daten zu den Polygonen nicht nur unter Berücksichtigung der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht auszuführen, sondern in jedem Fall auch unter Berücksichtigung des Satzes von Beschichtungsparametern, die dem Polygon zugewiesen sind, insbesondere des Nassfilmfeststoffwertes, der den Satz darstellt.
Wenn die optischen Daten für Oberflächeneigenschaften gelten, die je nach der Position eines Betrachters unterschiedlich wahrgenommen werden können, so kann der Computer auch – dank der Kenntnis der Position jedes einzelnen Polygons – jedem einzelnen Polygon einen Betrachtungswinkel in Abhängigkeit von der Position des Betrachters sowie Beleuchtungswinkel in Abhängigkeit von der Position einer oder mehrerer Beleuchtungsquelle(n) und die optischen Daten, zum Beispiel kolorimetrische Daten, die mit diesen korrelieren, zuweisen.
Gleichfalls kann es, um die Genauigkeit der Computerabbildung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhöhen, zweckdienlich sein, dass der Computer bei der Vornahme dieser Zuordnung ebenfalls die Art jedes Polygons berücksichtigt (zum Beispiel den Typ des Material im Fall von dreidimensionalen Objekten, die aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sind, und den Typ eventueller Vorbeschichtungen) und aus den gespeicherten optischen Daten auf differenzierte Weise entsprechend dem Typ der Prüftafel eine entsprechende Auswahl trifft.
Um die Genauigkeit der Computerabbildung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhöhen, kann es ebenso zweckdienlich sein, dass der Computer bei der Zuweisung der optischen Daten die Position jedes einzelnen Polygons berücksichtigt (beim Positionieren des dreidimensionalen Objekts gemäß der Position, die während der Herstellung der Beschichtung auf dem dreidimensionalen Objekt in der Realität eingenommen wurde) und auf differenzierte Weise gemäß der Position der Prüftafeln, die während der Herstellung der Beschichtung eingenommen wurde, aus den gespeicherten optischen Daten eine entsprechende Auswahl trifft. Bei der Berücksichtigung der Position jedes Polygons wird vorteilhafterweise so vorgegangen, dass die optischen Daten, die für eine in einer horizontalen Position beschichteten Prüftafel zur Verfügung stehen, Polygonen mit einer stärker horizontalen Position zugewiesen werden, während die optischen Daten, die für eine in einer vertikalen Position beschichteten Prüftafel zur Verfügung stehen, Polygonen mit einer stärker vertikalen Position zugewiesen werden. Wenn optische Daten für Prüftafeln zur Verfügung stehen, die in einer Position zwischen der Horizontalen und der Vertikalen beschichtet wurden, so gilt das gleiche.
Optische Daten können somit per Computer jedem Polygon zugewiesen werden, und es kann eine Computerabbildung durch Zusammensetzen der Polygone, die mit der Zuordnung versehen sind, erzeugt werden. Eine einzelne optische Oberflächeneigenschaft oder eine Kombination von wenigstens zwei optischen Oberflächeneigenschaften kann mit der Computerabbildung dargestellt werden.
Die Computerabbildung kann in einer für das menschliche Auge wahrnehmbaren Weise als eine realistische Darstellung oder als eine skalierte codierte Darstellung, zum Beispiel als eine Falschfarbendarstellung oder als eine Darstellung mit verschiedenen Graustufen oder verschiedenen Mustern, erzeugt werden. Die Computerabbildung kann jedoch ebenso als eine Computerabbildung erzeugt werden, die lediglich als ein Datensatz existiert. Welcher Typ von Computerabbildung im jeweiligen Fall vorteilhafter ist, richtet sich nach dem Typ der in Betracht gezogenen optischen Daten und nach der einen oder den mehreren darzustellenden optischen Oberflächeneigenschaften oder nach dem technischen Problem, das mittels der Auswertung der Computerabbildung beobachtet wird.
Wenn die optische Oberflächeneigenschaft, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren gemessen wird, zum Beispiel der Eindruck einer Farbe und/oder eines Spezialeffektes ist, so kann dies visuell auf eine realistische Art und Weise als ein Eindruck, der auf dem dreidimensionalen Objekt entsteht, dargestellt werden, indem jedem Polygon eine durch RGB-Werte definierte Grundfarbe, die aus entsprechenden kolorimetrischen Messungen gewonnen wurde, zugewiesen wird, wobei jedes Polygon in jedem Fall durch Pixel dargestellt wird, die aus einer Dreier-Kombination aus Rot-Grün-Blau zusammengesetzt sind.
Glanzreflexionen können wiedergegeben werden, indem man die Helligkeit oder den Kontrast der Pixel der betreffenden Polygone verändert. Durch Zusammensetzen der Polygone kann das Objekt dreidimensional mit dem entsprechenden, mit dem menschlichen Auge wahrnehmbaren Farbeindruck dargestellt werden.
Die Erzeugung der Computerabbildung ist nicht auf die Wiedergabe mit einer Beleuchtung mit der Lichtquelle beschränkt, die während der optischen Messung, zum Beispiel während der Kolorimetrie, verwendet wurde. Wie oben im Zusammenhang mit der Kolorimetrie erläutert, sind die kolorimetrischen Daten unabhängig von der während der Kolorimetrie verwendeten Lichtquelle verfügbar oder können berechnet werden, wenn die Lichtquelle, die während der Kolorimetrie zur Beleuchtung verwendet wurde, bekannt ist. Die Erzeugung der Computerabbildung kann mit simulierter Beleuchtung mit einer Beleuchtungsquelle oder mit mehreren Beleuchtungsquellen mit beliebiger spektraler Intensitätsverteilung im Bereich des sichtbaren Lichts ausgeführt werden, indem die RGB-Werte anhand der Remissionskurve errechnet werden, die während der Kolorimetrie mit Beleuchtung mit einer bekannten Lichtquelle ermittelt und gespeichert wurde. Im Fall mehrerer Beleuchtungsquellen haben diese in jedem Fall vorzugsweise eine identische spektrale Intensitätsverteilung.
Das Objekt kann als ein Ganzes oder als ein Abschnitt des Objekts zum Beispiel mittels einer herkömmlichen Zoom-Funktion dargestellt werden. Für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens reicht ein herkömmlicher Personalcomputer (zum Beispiel Pentium III, 600 MHz mit 3D-Grafikkarte) in der Praxis aus. Natürlich können auch Computer mit einer höheren Rechenleitung vorteilhaft verwenden werden.
Die Computerabbildung kann entsprechend dem visuellen Eindruck ausgeführt werden, der mit diffuser oder gerichteter Beleuchtung mit einer oder mehreren Beleuchtungsquelle(n) hervorgerufen wird.
Die mit dem menschlichen Auge wahrnehmbare, realistische Computerabbildung oder die in Form einer skalierten, codierten Darstellung existierende Computerabbildung kann mit Hilfe aller herkömmlichen Virtual-Reality-Techniken erzeugt werden. Der Begriff "dreidimensionale Darstellung" meint nicht nur die Form einer echten dreidimensionalen Darstellung, sondern auch eine zweidimensionale perspektivische Darstellung.
Die zweidimensionale perspektivische Abbildung kann auf eine herkömmliche Weise zum Beispiel auf einem Monitor oder mittels eines Bildwerfers auf einer Leinwand ausgeführt werden.
Die echte dreidimensionale Abbildung kann mit Hilfe des herkömmlichen Verfahrens zur Wiedergabe von Stereobildern ausgeführt werden. Die relativ zueinander versetzten Bilder, die wegen des Augenabstandes eines Betrachters zu diesem Zweck benötigt werden, können durch die Software durch Simulation oder durch Berücksichtigung von Positionen, die für das linke und das rechte Auge definiert wurden, berechnet werden. Der Betrachters kann zum Beispiel eine Spezialbrille als Sehhilfe tragen und die dreidimensionale Computerabbildung auf einem Monitor, auf einer Projektions- oder einer Rückprojektionsfläche betrachten, wodurch je nach dem genutzten physikalischen Prinzip zwei separate Bilder, die zusammen ein räumliches Bild ergeben, entweder gleichzeitig (Betrachtung mit einer Polarisationsfilterbrille) oder mit einer hohen Bildwiederholfrequenz (Betrachtung mit einer Verschlussbrille) gezeigt werden. Eine weitere Alternative ist die entsprechende Abbildung für den Betrachter über eine am oder auf dem Kopf getragene Wiedergabevorrichtung (Helm oder Brille) mit zwei separaten Anzeigefeldern für das linke und das rechte Auge oder als komplette dreidimensionale Computerabbildung in einem Virtual-Reality-Raum.
Unabhängig von dem Medium, das für die dreidimensionale Computerabbildung gewählt wird, kann die Computerabbildung als ein Standbild, als ein Film oder als eine interaktive Echtzeit-Computerabbildung ausgeführt werden. In der Computerabbildung in Film-Form und insbesondere in der Echtzeit-Computerabbildung ist es möglich, die Position des betrachteten Objekts und/oder die Position des Betrachters zu verändern. Je nach der Änderung der Position nimmt der Computer eine kontinuierliche Neuzuordnung der optischen Daten, zum Beispiel der RGB-Werte zu jedem Pixel jedes Polygons, vor. Speziell bei der Echtzeit-Computerabbildung erfährt der Computer die jeweiligen relativen Positionen von Objekt und Betrachter – und optional von einer oder mehreren Beleuchtungsquelle(n) – über die herkömmlichen Mittel für die in jedem Fall verwendete Virtual-Reality-Technik. Zum Beispiel kann der Betrachter eine Änderung der relativen Position mittels einer Computermaus, eines Joysticks oder eines Datenhandschuhs simulieren und auf diese Weise den Computer steuern. Der Betrachter kann sich jedoch auch tatsächlich bewegen und den Computer über die Änderung der relativen Position mittels einer Vorrichtung informieren, die an dem Betrachter angebracht ist, zum Beispiel mittels eines Senders, oder einer Kamera, die eine an dem Betrachter angebrachte Markierung verfolgt.
Bei einer Darstellung der Computerabbildung als eine skalierte, codierte Darstellung werden Polygone, denen außerhalb eines benötigten Bereichs liegende optische Daten zugeordnet sind, mit einem oder mehreren weiteren Code(s) als Polygone mit einer Zuordnung von optischen Daten, die innerhalb des benötigten Bereich liegen, dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, sofort zu erkennen, ob Regionen der Objektoberfläche, die im Hinblick auf Position und Flächeninhalt voneinander verschieden sind, innerhalb oder außerhalb des benötigten Bereichs der betreffenden optischen Oberflächeneigenschaften liegen. Benötigte Regionen, Toleranzregionen und Regionen, die außerhalb dieser Regionen liegen, können für alle optischen Oberflächeneigenschaften definiert werden.
Dem Fachmann ist klar, dass Computerabbildungen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt werden, auch in Form von mit dem menschlichen Auge wahrnehmbaren Darstellungen auf Papier oder sonstigen Materialien ausgedruckt werden können.
Während eine Computerabbildung, die als eine codierte Darstellung existiert, mit bloßem Auge ausgewertet werden kann, kann eine Computerabbildung, die nur als ein Datensatz existiert, per Computer ausgewertet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das optische Beschichtungsergebnis für ein zu beschichtendes dreidimensionales Objekt auf der Basis von optischen Oberflächeneigenschaften, die auf beschichteten Prüftafeln gemessen wurden, zu simulieren.
Die Computerabbildungen können zum Beispiel im Hinblick auf eine gewünschte, zum Beispiel kleinst-mögliche, Abweichung von optischen Daten der Polygone ausgewertet werden. Abweichungen innerhalb optischer Oberflächeneigenschaften infolge der Schichtdickenverteilung der relevanten Beschichtungsschicht auf der Objektoberfläche können im Hinblick auf Position und Flächeninhalt simuliert werden.
Bei einem bestimmten Beschichtungsverfahren für ein bestimmtes dreidimensionales Objekt kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Auswahl des Beschichtungsstoffes helfen, der für die Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht auf dem Objekt geeignet ist und verwendet werden soll. Beschichtungstests, die in der Praxis auf dem Objekt auszuführen sind, zum Beispiel Produktionsstrecken-Probeläufe in Karosserielackierungsanlagen, können vermieden werden, oder ihre Anzahl kann zumindest wesentlich verringert und statt dessen virtuell als eine Computersimulation ausgeführt werden.
Der Beschichtungsentwickler erhält mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein wertvolles Werkzeug für die Entwicklung von Beschichtungsstoffen für die Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Entwicklung eines Beschichtungsstoffes, der weitestgehend keinen Schichtdickenschwankungen oder Variationen in dem Satz von Beschichtungsparametern unterliegt. Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße Verfahren mit mehreren Beschichtungsstoffen verschiedener Zusammensetzungen gemäß der Art und der Menge der Komponenten ausgeführt werden. Verfahren der statistischen Versuchslaufplanung können vorteilhaft für Variationen innerhalb der Zusammensetzung des Beschichtungsstoffes genutzt werden. Dem Fachmann ist klar, dass die Variationen innerhalb der Zusammensetzung des Beschichtungsstoffes, der zur Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht zu verwenden ist, Beschränkungen unterliegen. Zum Beispiel sollte der Feststoffgehalt des Beschichtungsstoffes um nicht mehr als ±10 % absolut von dem des Beschichtungsstoffes abweichen, der zum Beschichten des Objekts verwendet werden soll. Bei der Entwicklung, besonders der Farbtonentwicklung, eines pigmentierten Beschichtungsstoffes, insbesondere eines farbverleihenden und/oder spezialeffektverleihenden Beschichtungsstoffes, sollte der Farbton einer auf dessen Grundlage aufgetragenen Beschichtungsschicht wenigstens weitestgehend dem benötigten Farbton der Beschichtung auf dem Objekt entsprechen.
Wenn Computerabbildungen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt wurden und nur als Datensatz existieren, verwendet werden, so kann deren Computerauswertung dafür verwendet werden, einen Beschichtungsformulierungsvorschlag für den Beschichtungsstoff zu erarbeiten, der zur Herstellung der relevanten Beschichtungsschicht oder zum Optimieren seiner Formulierung verwendet werden soll. Zum Beispiel kann dank der Kenntnis des konkreten Einflusses verschiedener Komponenten des Beschichtungsstoffes auf das optische Beschichtungsergebnis ein Optimierungsprogramm eine Interpolation zwischen verschiedenen Computerabbildungen, die zu einer bekannten Beschichtungszusammensetzung gehören, in Richtung eines Optimums vornehmen und einen entsprechenden Beschichtungsformulierungsvorschlag ausarbeiten.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Computerabbildung eines beschichteten dreidimensionalen Objekts mit den folgenden Schritten: a) Herstellen einer Beschichtung mit einer relevanten Beschichtungsschicht mit variabler Schichtdicke auf mindestens einer Prüftafel, b) Durchführen einer Vielzahl von Messungen von mindestens einer optischen Oberflächeneigenschaft als Funktion der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht, c) Speichern der optischen Daten in einer Datei unter Zuordnung der Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt: d) Facettierung der sichtbaren Oberflächen eines dreidimensionalen Objekts mittels Computer in eine hinreichende Anzahl flacher polygoner Flächen, die jeweils hinreichend klein für die hinreichend genaue Beschreibung der Oberflächentopographie sind, e) Zuweisen einer Schichtdicke der relevanten Beschichtungsschicht und der zugeordneten optischen Daten in jedem Fall zu jeder einzelnen polygonen Fläche mittels Computer, und f) Zusammenfügen der polygonen Flächen zu einer Computerabbildung des dreidimensionalen Objekts, wobei die Schritte a) bis f) in geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die relevante Beschichtungsschicht mit einem keilförmigen Schichtdickengradienten aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehtend aus i) einer einschichtigen Deckbeschichtung, die aus der relevanten Beschichtungsschicht besteht und ii) einer mehrschichtigen Beschichtung mit der relevanten Beschichtungsschicht als einer der Beschichtungsschichten, die die mehrschichtige Beschichtung bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die mindestens eine Prüftafel in Schritt a) eine Position einnimmt, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer horizontalen Ausrichtung und einer vertikalen Ausrichtung besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mindestens eine Prüftafel in einer horizontalen Ausrichtung beschichtet wird, mindestens eine weitere Prüftafel in einer vertikalen Ausrichtung beschichtet wird und wobei die relevanten optischen Daten unter Zuordnung der während der Beschichtung der Prüftafeln vorherrschenden relevanten Ausrichtung gespeichert werden und dementsprechend ausgewählt werden, wenn sie jeder einzelnen polygonen Fläche zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei mindestens eine zusätzliche Prüftafel in einer zwischen der horizontalen und der vertikalen Ausrichtung angeordneten Ausrichtung beschichtet wird und die relevanten optischen Daten unter Zuordnung der während der Beschichtung der zusätzlichen Prüftafel vorherrschenden relevanten Ausrichtung gespeichert werden und dementsprechend ausgewählt werden, wenn sie jeder einzelnen polygonen Fläche zugewiesen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüftafel(n) unter dem Einfluß eines definierten Satzes von Beschichtungsparametern beschichtet wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens zwei Prüftafeln unter dem Einfluß eines unterschiedlichen Satzes von Beschichtungsparametern für jede Prüftafel beschichtet werden und die relevanten optischen Daten unter Zuordnung des relevanten Satzes von Beschichtungsparametern gespeichert werden und dementsprechend ausgewählt werden, wenn sie jeder einzelnen polygonen Fläche zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die relevante Beschichtungsschicht unter dem Einfluß des unterschiedlichen Satzes von Beschichtungsparametern für jede Prüftafel hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die verschiedenen Sätze von Beschichtungsparametern diejenigen sind, die zu unterschiedlichen Naßfilm-Feststoffwerten der relevanten Beschichtungsschicht führen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messungen der optischen Oberflächeneigenschaften aus der Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus nichtwinkelabhängigen und winkelabhängigen Messungen, wobei nichtwinkelabhängige Messungen aus der Gruppe ausgewählt werden, umfassend visuelle Bestimmungen von Lochfraßgrenzen, visuelle Bestimmungen von Durchbiegungsgrenzen, kolorimetrische Messungen an einfarbigen Beschichtungen und Messungen der Oberflächenstruktur, während winkelabhängige Messungen aus der Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus kolorimetrischen Messungen und Glanzmessungen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei als Winkelfunktion gemessene optische Daten unter Zuordnung der relevanten Winkel gespeichert werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus Beobachtungswinkeln, Beleuchtungswinkeln und Kombinationen davon, und jeder einzelnen polygonen Fläche zugewiesen werden als Funktion der Position eines Beobachters und mindestens einer Beleuchtungsquelle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Computerabbildung eine Darstellung ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus i) Darstellung einer einzelnen optischen Oberflächeneigenschaft und ii) Darstellung einer Kombination von mindestens zwei optischen Oberflächeneigenschaften.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Computerabbildung eine visuell wahrnehmbare Darstellung ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus i) einer realistischen, dreidimensionalen Darstellung, ii) einer skalierten, codierten dreidimensionalen Darstellung, iii) einer realistischen, zweidimensionalen Perspektivdarstellung, und iv) einer skalierten, codierten, zweidimensionalen Perspektivdarstellung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Computerabbildung nur als Datensatz existiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Computerabbildung aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus statischem Bild, Film und interaktiver Echtzeitdarstellung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dreidimensionale Objekt aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus Kraftfahrzeugkarosserien und -karosserieteilen.
Anwendung des Prozesses nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Werkzeug bei der Entwicklung von Beschichtungsmitteln.