EP1305597A1 - Procede et appareillage pour le controle de la couleur d'un motif multicolore - Google Patents

Procede et appareillage pour le controle de la couleur d'un motif multicolore

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EP1305597A1
EP1305597A1 EP01960544A EP01960544A EP1305597A1 EP 1305597 A1 EP1305597 A1 EP 1305597A1 EP 01960544 A EP01960544 A EP 01960544A EP 01960544 A EP01960544 A EP 01960544A EP 1305597 A1 EP1305597 A1 EP 1305597A1
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spectrophotometer
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multicolored
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Solvay SA
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    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for controlling the color of a multicolored pattern.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing sheets using such a control method and the sheets obtained by this manufacturing process.
  • the measurement and control of colors is a critical problem for various industries such as printing, ceramics, plastics, automotive ... Indeed, the perception that the human eye has of a color depends on '' a large number of parameters such as the light source, the angle of illumination, the roughness of the surface, the transparency of the object ... There is in particular a phenomenon called metamerism according to which two objects appearing of identical color in some conditions are no longer so in others. However, it is often important to produce objects of constant color whatever the conditions of observation. For example, the plastic sheets used for decoration (furniture, interior trim for motor cars, etc.) must be identical from one manufacturing batch to the next, otherwise an unsightly effect will be produced if sheets from different batches are used together in the same application.
  • the shape recognition system comprises:
  • the camera is advantageously a black and white camera if the contrast between the different colors of the pattern is sufficient, which is generally the case. If this is not the case, we choose a color camera capable of differentiating the low contrast colors of the pattern.
  • the measurement range of spectrophotometers found on the market is generally several mm or even several cm.
  • the Applicant has found that in the case of a pattern having zones of different colors, the smallest dimension of which is of the order of mm, these devices alone do not allow a delta E color variation of less than 0 to be detected.
  • 5 CIELAB unit (1976) (the CIELAB colorimetric coordinate system (1976) is in particular described in Kirk-Othmer, Encylopedia of Chemical technology, fourth Edition, 1993, volume 6, p.855 and following).
  • Such precision is only possible with the addition of a shape recognition system as described above.
  • the present invention therefore also relates to sheets comprising a multicolored pattern of which certain areas of uniform color are of the order of mm and which exhibit from one manufacturing batch to another a variation in delta E color of less than 0.5 CIELAB (1976) unit, preferably combined with a variation of each of the coordinates L, a and b (delta L, a and b) in CIELAB (1976) units less than 0.3.
  • the material of the sheets according to the present invention is not critical. It can for example be paper, plastic or metal.
  • the present invention is illustrated in a nonlimiting manner by the appended figure, which represents a preferred variant of the apparatus according to the present invention.
  • the apparatus comprises a measuring table (1) having a flat surface provided with small orifices (not shown) making it possible to fix thereon a sheet carrying a pattern by vacuum suction through the orifices.
  • This table (1) is made of ferromagnetic material in order to be able to suppress vacuum suction in the case of thin sheets (which could be damaged by suction in the orifices) which are fixed by means of magnets.

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Abstract

Procédé pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore au moyen d'un spectrophotomètre, selon lequel on identifie au moins une plage préétablie du motif au moyen d'un système de reconnaissance de formes et y on positionne le spectrophotomètre.

Description

Procédé et appareillage pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore
La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de feuilles utilisant un tel procédé de contrôle et les feuilles obtenues par ce procédé de fabrication.
La mesure et le contrôle des couleurs est un problème critique pour des industries diverses telles que l'imprimerie, les céramiques, la plasturgie, l'automobile... En effet, la perception que l'œil humain a d'une couleur dépend d'un grand nombre de paramètres tels que la source lumineuse, l'angle d'illumination, la rugosité de la surface, la transparence de l'objet... Il existe notamment un phénomène appelé métamérisme selon lequel deux objets apparaissant de couleur identique dans certaines conditions, ne le sont plus dans d'autres. Or, il est souvent important de produire des objets de couleur constante quelles que soient les conditions d'observation. Ainsi par exemple, les feuilles en matière plastique utilisées pour la décoration (ameublement, garnissage intérieur des voitures automobiles...) doivent être identiques d'un lot de fabrication à l'autre, sous peine de produire un effet inesthétique si des feuilles issues de lots différents sont utilisées conjointement dans une même application.
Dans le brevet US 5,163,012, on décrit un appareil de contrôle de qualité de feuilles imprimées à grand motif, par corrélation de l'image d'un motif de référence avec celle du motif à contrôler et par positionnement d'un colprimètre ou d'un densitomètre sur une plage de couleur uniforme choisie au préalable. Cet appareil ne convient toutefois que pour des objets de couleur unie ou à grands motifs et ne mettant en œuvre que des couleurs pures (par exemple pour des motifs imprimés par quadrichromie).
Pour des objets munis d'un motif fin et aléatoire ou répétitif mais avec des points de repère difficiles à identifier, on trouve sur le marché des spectrophotomètres effectuant une mesure à distance ou des caméras permettant une mesure moyenne sur une plage de l'ordre de plusieurs cm. La demanderesse a toutefois constaté que dans certains cas (avec certains types de motifs, d'encres et/ou de supports), la performance d'un tel appareil était insuffisante et que l'œil humain percevait dans certaines conditions des différences de teinte non perçues par l'appareil. Cette déficience des appareils connus est notamment perceptible dans le cas de feuilles décorées de motifs formés par héliogravure, c'est-à-dire au moyen d'un cylindre gravé, présentant des creux destinés à contenir des encres. Ces appareils connus se montrent particulièrement déficients dans le cas de motifs multicolores comportant des couleurs juxtaposées et, en divers endroits, des couches superposées d'encres de couleurs différentes. Ces encres sont effet généralement des mélanges complexes qui présentent un certain degré de transparence notamment lié à l'épaisseur de leur couche sur le support.
En conséquence, la présente invention a pour objectif de fournir un procédé pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore avec une précision meilleure de celle obtenue avec l'œil humain et ce quels que soient le motif, les encres et/ou le support.
La présente invention concerne donc un procédé pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore au moyen d'un spectrophotomètre, selon lequel on identifie au moins une plage préétablie du motif au moyen d'un système de reconnaissance de formes et on y positionne le spectrophotomètre.
Par motif multicolore, on entend désigner un motif composé de plusieurs zones macroscopiques (dont la plus petite dimension est de l'ordre du mm au moins) de couleurs différentes. Par système de reconnaissance de formes (ou « pattern matching System »), on entend généralement désigner un système comprenant une caméra qui crée une image électronique du motif à contrôler et un processeur qui analyse cette image et la compare avec celle d'un motif de référence, stockée dans sa mémoire. Grâce à un programme comprenant des algorithmes de reconnaissance de formes, le processeur localise au moins une plage préétablie du motif (choisie au préalable sur le motif de référence) et vient y positionner le spectrophotomètre. Dans certains cas, le spectrophotomètre est positionné directement sur la plage préétablie identifiée. Dans d'autres, le spectrophotomètre est positionné à divers endroits encadrant cette plage. Dans le cas d'un motif trop aléatoire, pour lequel aucune forme de référence ne peut être identifiée, le système permet de positionner le spectrophotomètre sur plusieurs plages de mesure réparties de manière aléatoire.
Le positionnement du spectrophotomètre sur la plage préétablie du motif se fait par tout moyen connu. Le processeur peut par exemple commander l'illumination de la plage par un faisceau lumineux (rayon laser) et le spectrophotomètre, qui est muni d'un récepteur spécifique à ce faisceau, effectue la mesure lorsque le récepteur capte ce faisceau. Dans le procédé selon la présente invention, pour positionner le spectrophotomètre, on calcule de préférence les coordonnées de la plage préétablie par rapport à un système de référence (par exemples, les coordonnées bidimensionnelles de cette plage sur une table de mesure) et on les transmet à un organe de déplacement du spectrophotomètre. Le calcul et la transmission des coordonnées sont assurés par le processeur. Un tel système permet généralement le positionnement du spectrophotomètre sur la plage préétablie au 1/10 de mm près.
La présente invention concerne également un appareillage pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore qui comprend un spectrophotomètre couplé à un système de reconnaissance de formes.
De manière préférée, le système de reconnaissance de forme comprend :
- une caméra sensible au contraste entre les différentes couleurs du motif ; et
- un processeur conçu pour calculer les coordonnées d'une plage préétablie du motif et pour piloter un organe de déplacement du spectrophotomètre au moyen de ces coordonnées.
Dans cette forme de réalisation préférée de l'appareil selon l'invention, la caméra est avantageusement une caméra noir et blanc si le contraste entre les différentes couleurs du motif est suffisant, ce qui est généralement le cas. Si ce n'est pas le cas, on choisit une caméra couleur capable de différencier les couleurs peu contrastées du motif.
La plage de mesure des spectrophotomètres que l'on trouve sur le marché est généralement de plusieurs mm voir de plusieurs cm. La demanderesse a constaté que dans le cas d'un motif ayant des zones de couleurs différentes dont la plus petite dimension est de l'ordre du mm, ces appareils ne permettent pas à eux seuls de déceler une variation de couleur delta E inférieure à 0,5 unité CIELAB (1976) (le système de coordonnées colorimétriques CIELAB (1976) est notamment décrit dans Kirk-Othmer, Encylopedia of Chemical technology, fourth Edition, 1993, volume 6, p.855 et suivantes). Une telle précision n'est en effet possible qu'avec l'adjonction d'un système de reconnaissance de formes tel que décrit précédemment.
En conséquence, la présente invention concerne également un appareillage capable de déceler une variation de couleur delta E inférieure à 0,5 unité CIELAB (1976) sur des motifs multicolores ayant au moins certaines zones de couleur uniforme dont la plus petite dimension est de l'ordre du mm. La demanderesse a également constaté qu'indépendamment de ce seuil de variation de couleur total delta E, la variation de chacune des coordonnées delta L, a et b en unités CIELAB (1976) était de préférence inférieure à 0,3. Par conséquent, la présente invention concerne également un appareillage combinant ces deux propriétés (delta E inférieur à 0,5 et delta L, a et b inférieurs à 0,3 chacun).
Le procédé de contrôle et l'appareillage selon l'invention peuvent être appliqués à des motifs apposés sur un support de forme quelconque (concave, convexe, plane...). Il s'appliquent spécialement bien aux supports plans tels que des feuilles. Le procédé et l'appareil selon la présente invention conviennent particulièrement bien pour les supports en matières plastiques et en particulier ' sous forme de feuilles, qui sont difficilement imprimables par quadrichromie et pour lesquelles on utilise un mélange d'encres mères qui sont imprimées sur la feuille par héliogravure. La présente invention concerne dès lors également un procédé de fabrication d'objets décoratifs, selon lequel on forme un motif multicolore sur une feuille et on contrôle la couleur du motif au moyen du procédé de contrôle selon l'invention.
Dans une variante du procédé de fabrication selon l'invention, on utilise l'appareillage selon la présente invention pour mesurer la couleur du motif sur au moins une plage préétablie et, en fonction de la valeur de delta E et éventuellement de delta L, a et b obtenue, on évalue le paramètre à corriger (modification du support ; ton à ajoutera une encre...).
Le procédé de fabrication selon la présente invention permet pour' la première fois d'obtenir des feuilles munies d'un motif multicolore, qui, dans n'importe quelles conditions d'éclairement, apparaissent identiques à l'œil humain, même lorsque leur motif présente des zones de couleurs différentes dont la plus petite dimension est de l'ordre du mm.
La présente invention concerne dès lors également des feuilles comprenant un motif multicolore dont certaines zones de couleur uniforme sont de l'ordre du mm et qui présentent d'un lot de fabrication à l'autre une variation de couleur delta E inférieure à 0,5 unité CIELAB (1976), de préférence combiné avec une variation de chacune des coordonnées L, a et b (delta L, a et b) en unités CIELAB (1976) inférieure à 0,3. La matière des feuilles selon la présente invention n'est pas critique. Elle peut par exemple être du papier, une matière plastique ou du métal. La présente invention est illustrée de manière non limitative par la figure annexée, qui représente une variante préférée de l'appareillage selon la présente invention. Selon cette variante, l'appareillage comprend une table de mesure (1) ayant une surface plane munie de petits orifices (non représentés) permettant d'y fixer une feuille porteuse d'un motif par aspiration sous vide à travers les orifices. Cette table (1) est en matériau ferromagnétique afin de pouvoir supprimer l'aspiration sous vide dans le cas de feuilles minces (qui pourraient être endommagées par l'aspiration dans les orifices) qui sont elles fixées au moyen d'aimants.
Cette table (1) comporte également un tableau d'étalonnage pour un spectrophotomètre (2). Ce tableau d'étalonnage est constitué par un ensemble de petits carrés colorés dans des couleurs standards et protégés par un couvercle. La table comprend aussi une console (3) pour la commande de l'appareillage lors de la fabrication de feuilles.
Une caméra (5) est fixée à la table et peut se mouvoir verticalement et horizontalement par rapport à celle-ci (au moyen d'un dispositif non représenté) notamment pour créer une image électronique de la feuille à contrôler et pour venir se loger dans un emplacement de garage qui est situé sur le couvercle du tableau d'étalonnage (2). Cette caméra est couplée à dispositif d'illumination (non représenté) spécifique aux exigences de la reconnaissance de formes.
Un spectrophotomètre (6) est en contact avec la table de mesure et il peut s'y mouvoir horizontalement, notamment pour venir se positionner sur la plage préétablie de mesure que lui indique un processeur (4) et pour venir se loger dans l'emplacement de garage (2).
L'appareillage selon cette variante de la présente invention fonctionne de la manière suivante :
On sélectionne une feuille munie d'un motif de référence (celui que l'on veut reproduire d'un lot à l'autre sans variation de couleur perceptible par l'œil humain), et on la fixe sur la table de mesure (1).
On crée une image électronique de cette feuille au moyen de la caméra (5) et on soumet cette image au processeur (4) qui la met en mémoire et qui, grâce à un programme comprenant des algorithmes de reconnaissance de formes, recherche des plages préétablies de ce motif et d'un endroit à l'autre sur la feuille. Si de telles plages ont pu être identifiées, on indique au processeur la ou les plages dont on souhaite mesurer la couleur. Si de telles plages n'ont pas pu être identifiées (dans le cas d'un motif trop aléatoire par exemple), on donne au processeur l'instruction de choisir des plages de mesure réparties de manière aléatoire. Le processeur calcule les coordonnées de ce ou de ces plage(s) et pilote un organe adéquat (non représenté) pour venir y positionner le spectrophotomètre (6) qui effectue alors la ou les mesures de couleur de référence. On indique alors au processeur une tolérance sur cette mesure (en termes de delta E éventuellement couplé à delta L, a et b). Lors du démarrage d'un nouveau lot de fabrication, on sélectionne une feuille et on la positionne sur la table de mesure (1). Dans le cas d'une feuille à motif répétitif, on scanne cette feuille à l'aide de la caméra et on soumet l'image électronique ainsi obtenue au processeur (4), qui la compare avec l'image de référence qu'il a en mémoire, calcule les coordonnées de la (ou des) plage(s) de mesure choisie(s), et pilote l'organe de déplacement pour venir y positionner le spectrophotomètre (6). Dans le cas d'un motif aléatoire, le processeur pilote l'organe de commande pour positionner le spectrophotomètre sur des plages de mesure réparties de manière aléatoire.
Le spectrophotomètre effectue alors la ou les mésure(s) de couleur et la (ou les) compare avec la (ou les) valeur(s) de référence. Dans le cas où la variation de couleur est supérieure à la tolérance indiquée au processeur, celui-ci donne un signal d'alerte qui permet de corriger les paramètres de la fabrication (support, peintures) pour atteindre la couleur visée avec la tolérance fixée, éventuellement de manière itérative. .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Procédé pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore au moyen d'un spectrophotomètre, caractérisé en ce que on identifie au moins une plage préétablie du motif au moyen d'un système de reconnaissance de formes et y on positionne le spectrophotomètre.
2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour positionner le spectrophotomètre, on calcule les coordonnées de la plage préétablie par rapport à un système de référence et on les transmet à un organe de déplacement du spectrophotomètre.
3 - Appareillage pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore, caractérisé en ce qu'il comprend un spectrophotomètre couplé à un système de reconnaissance de formes.
4 - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de reconnaissance de forme comprend :
- une caméra sensible au contraste entre les différentes couleurs du motif ; et
un processeur conçu pour calculer lés coordonnées d'une plage préétablie du motif et pour piloter un organe de déplacement du spectrophotomètre au moyen de ces coordonnées.
5 - Appareillage pour le contrôle de la couleur d'un motif multicolore, caractérisé en ce que cet appareillage est capable de déceler une variation de couleur delta E inférieure à 0,5 unité CIELAB (1976) sur des motifs multicolores ayant au moins certaines zones de couleur uniforme dont la plus petite dimension est de l'ordre du mm.
6 - Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est capable de déceler une variation de chacune des coordonnées L, a et b (delta L, a et b) en unités CIELAB (1976) inférieure à 0,3.
7 - Procédé de fabrication d'objets décoratifs dans lequel on forme un motif multicolore sur une feuille, caractérisé en ce qu'on contrôle la couleur du motif au moyen du procédé selon la revendication 1 ou 2. 8 - Feuilles comprenant un motif multicolore dont certaines zones de couleur uniforme ont leur plus petite dimension de l'ordre du mm et qui présentent d'un lot de fabrication à l'autre une variation de couleur delta E inférieure à 0,5 unité CIELAB (1976).
9 - Feuilles selon la revendication 8, caractérisées en ce que d'un lot de fabrication à l'autre, la variation de chacune des coordonnées L, a et b en unités CIELAB (1976) ne dépasse pas 0,3.
10 - Feuilles selon la revendication 8 ou 9, caractérisées en ce qu'elles sont en matière plastique et en ce que le motif a été imprimé par héliogravure.
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