EP1358468A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung der farb- und/oder der glanz-qualitaet von stoffen und aehnlichen materialien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von Farbprüfungen an Vorlagen, wobei unter Verwendung eines Bildverarbeitungssystems mittels geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen farblich zusammengehörige Bildbereiche separiert und getrennt voneinander gemessen und mit Referenzvorlagen verglichen werden, wodurch reproduzierbare Messergebnisse erzielt werden, die denjenigen einer visuellen Farbprüfung gleichen, diesen zumindest aber so nahe kommen, dass ihre Abweichungen zu verobjektivierten, tatsächlich visuell ermittelten Prüfungsergebnissen innerhalb der für diese zulässigen Toleranzgrenzen liegen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Färb- und/oder der Glanz-Qualität von Stoffen und ähnlichen Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Färb- und/oder der Glanz-Qualität von Stoffen und ähnlichen Materialien

In der Textilindustrie, insbesondere der Bekleidungsindustrie ist es üblich, die einzelnen Kleidungsstücke zu bemustern, wobei es sowohl auf deren Gesamtgestaltung, als auch auf die Qualität der Stoffe insbesondere hinsichtlich ihres farblichen Aussehens besonders ankommt. Daher muß einerseits der Hersteller der Stoffe gegenüber dem Verarbeitungsbetrieb für bestimmte Aufträge für die Einhaltung der farblichen Qualität der Stoffe garantieren, anderseits müssen auch die Verarbeitungsbetriebe gegenüber ihren Abnehmern, nämlich dem Groß- und Einzelhandel dafür einstehen, daß das farbliche Aussehen der zum Verkauf vorgesehenen Kleidungsstücke mit dem farblichen Aussehen der entsprechenden Musterteile übereinstimmt.

Die Forderung nach Einhaltung einer bestimmten Farbqualität und farblichen Konstanz gewinnt insoweit weitergehende Bedeutung, wenn beispielsweise eine Anzugsjacke und eine entsprechende Hose aus verschiedenen Größen miteinander kombiniert werden müssen (sog. "Mix- and Matchbereich"), oder wenn innerhalb einer Saison zu einem bereits gekauften Kleidungsstück ein weiteres gleicher Farbe hinzu gekauft werden soll.

Obwohl zur Überprüfung der farblichen Qualität seit vielen Jahren hochwertige Farbmessgeräte am Markt angeboten werden, wird insbesondere beim Mix- and Matchbereich die visuelle Betrachtung der photometrischen Messung vorgezogen.

Der Grund hierfür ist in erster Linie darin zu sehen, daß sich in der Praxis der Farbprüfung gezeigt hat, daß die eigentlich objektiven Farbmess- daten nicht oder in nicht ausreichendem Maß mit den visuellen

BESTATIGUNGSKOPIE Ergebnissen korrelieren. Hierbei bestehen nicht etwa kleine, subjektive Abweichungen, sondern die auftretenden Abweichungen sind deutlich sichtbar und zeigen auch über mehrere Beobachter hinweg reproduzierbare Farbunterschiede. Dabei kann es vorkommen, daß ein Serienmuster vom Farbmessgerat als absolut innerhalb der Toleranz liegend eingestuft wird, während visuell deutliche, nicht tolerierbare farbliche Unterschiede festgestellt werden. Umgekehrt kann auch der Fall eintreten, daß vom Farbmessgerat große Farbabstände zwischen dem jeweiligen Referenzbereich bzw dem Referenzstück festgestellt werden, während visuell nur eine die Toleranzvorgabe nicht überschreitende und damit tolerierbare Farbabweichung festgestellt wird.

Obwohl die visuelle Farbkontrolle durch Personen stets den Nachteil der Subjektivität verschiedener Beobachter und/oder der mangelnden Konsistenz ein und desselben Beobachters zwischen verschiedenen Tagen oder Tageszeiten aufweist, wobei auch noch psychologische Aspekte wie verschiedene Stimmungslagen des Beobachters sowie dessen Zuverlässigkeit hinzukommen, stellt diese trotz des wesentlichen höheren Zeitaufwandes und der subjektiven Entscheidungsfindung durch den Beobachter, gegenüber der Farbprüfung unter Verwendung von bekannten Farbmessgeräten die überwiegend angewendete Alternative dar.

Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Durchführung von Farbprüfungen an Vorlagen zu schaffen, das unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile reproduzierbare Messergebnisse liefert, die denjenigen einer visuellen Farbprüfung gleichen, zumindest diesen aber so nahe kommen, daß ihre Abweichungen zu verobjektivierten, tatsächlich visuell ermittelten Prüfungsergebnissen innerhalb der für diese zulässigen Toleranzgrenzen liegen.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die bei den bekannten Farbmessverfahren bzw den bekannten Farbmessgeräten entstehenden Unterschiede zum Ergebnis einer visuellen Beurteilung auf einer Mehrzahl von Fakten beruhen, die zunächst darin zu sehen sind, daß die hierbei verwendeten Farbabstandsformeln das menschliche Farbsehen nicht hinreichend genau repräsentieren, sodaß sich unterschiedliche Toleranzschwellen ergeben, die beispielsweise von der Position im Farbraum und auch von der Richtung der Farbabweichung abhängig sind. Da diese unterschiedlichen Toleranzschwellen auch von Stoffart zu Stoffart unterschiedlich und zudem nicht bekannt sind, müßten sie für jede Stoffart experimentell ermittelt werden. Da dies praktisch nicht durchführbar ist, ist der darauf beruhende Unterschied zwischen dem erzielbaren Messergebnis und der visuellen Betrachtung nicht eliminierbar.

Die Differenzierung zwischen Kette und Schuß, besonders das damit zusammenhängende Glanzverhalten führt zu einer starken Abhängigkeit einer gemessenen und visuell wahrgenommenen Farbe vom Einfallswinkel des beleuchtenden Lichtes, dem Mess- bzw Betrachtungswinkel sowie der Orientierung der Vorlage, d.h. seine etwaige Drehung um eine Achse senkrecht zur Fläche der Vorlage. Auch hierdurch entstehen nicht eliminierbare Unterschiede zwischen einem Messergebnis und der visuellen Beurteilung.

Farbmessgeräte folgen aufgrund ihres Aufbaues stets einer der Normgeometrien, während eine Person nicht in der Lage ist, über ihre gesamte tägliche Arbeitszeit hinweg die Vorlagen stets unter einer exakten Normgeometrie zu betrachten. Während Farbmessgeräte daher stets ein objektives Messergebnis liefern, ist das Ergebnis der visuellen Betrachtung stets von den momentanen Betrachtungsverhältnissen abhängig und damit subjektiv beeinflusst bzw subjektiv beeinflussbar.

Der für das Aussehen eines Stoffes wesentliche Glanz variiert mit der Ausrichtung sowie der Beleuchtungs- und Messgeometrie. Das genaue Ausmaß dieser Variation muß vom Serienmuster im Vergleich zum Referenzmuster reproduziert werden, da andernfalls die Ergebnisse differieren.

Das bei bekannten Farbmessgeräten meist verwendete Licht enthält nur geringe Anteile an ultraviolettem Licht (UV-Licht). Tageslichtsimulatorröhren strahlen jedoch üblicher Weise einen erheblichen Anteil an UV- Licht aus. Dies führt dazu, daß Stoffe mit optischen Aufhellern

(fluoreszierende Farbstoffe), die bei ca einem Drittel aller Garne bzw

Stoffe verwendet werden, in der visuellen Betrachtung anders aussehen als bei einer Messung.

Farbmessgeräte arbeiten entweder mit gerichtetem oder mit diffusem

Licht. Demgegenüber strahlen sowohl die bei der visuellen Betrachtung verwendeten Leuchtstoffröhren als auch die Tageslichtsimulatoren sowohl gerichtetes Licht als auch einen erheblichen Anteil an diffusem

Licht aus.

Auch diese unterschiedlichen Lichtverhältnisse tragen zum Unterschied zwischen einer Messung und der visuellen Betrachtung bei.

Aufgrund der vorstehend aufgeführten Probleme und deren Einfluss auf das Messergebnis ist erkennbar, daß ein zuverlässiges Farbmess- system zur Qualitätskontrolle der Farbe und/oder des Glanzes von Textilien oder ähnlichen Materialen, deren visuelles Aussehen bestimmt werden soll, in der Lage sein muß, einerseits die Betrachtungsgeometrien möglichst genau nachzubilden und andererseits die das Messergebnis beeinflussenden und einen Unterschied zwischen diesem und der visuellen Betrachtung begründenden Fakten hinsichtlich ihrer Auswirkung auf das Messergebnis zu eliminieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird unter Berücksichtigung der vorstehend aufgezeigten Probleme ein Verfahren vorgeschlagen, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

A. Eine Weißbildvorlage mit bekanntem spektralen Reflexionsfaktor wird auf einen Objekttisch aufgelegt und mittels einer Lichtquelle beleuchtet, deren spektrale Eigenschaften bekannt sind;

B. mittels eines digitalen Bildaufnehmers, vorzugsweise eines Multispektralbildaufnahmesystems mit einer Vielzahl in den optischen Strahlengang einbringbaren Spektralfiltern oder mittels eines elektronisch durchstimmbaren Filters wird die Weißbildvorlage aufgenommen und digitalisiert;

C. zu jedem Kanal der Weißbildaufnahme wird bei ungeöffnetem Verschluß des Bildaufnehmers jeweils eine Schwarzaufnahme gemacht;

D. danach wird anstelle der Weißbildvorlage die zu messende Vorlage aufgelegt und mittels der Lichtquelle beleuchtet;

E. mittels des digitalen Bildaufnehmers wird die Vorlage aufgenommen und digitalisiert;

F. in einer Datenverarbeitungseinrichtung werden die Werte der Weißbildvorlage sowie der Schwarzaufnahmen in die digitalen Werte der Vorlage eingerechnet, um Inhomogenitäten sowie die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle zu eliminieren und ein korrigiertes Bild zu erzeugen;

G. mit Hilfe des digitalen Bildes der Vorlage werden die Bereiche bestimmt, die ausgewertet werden sollen;

H. für jeden Bereich und Kanal erfolgt getrennt eine Mittelung aller digitalen Werte des korrigierten Bildes;

I. aus den gemittelten Werten aller Kanäle erfolgt nach einem geeigneten Verfahren, welches auf den bekannten spektralen Eigenschaften des Bildaufnehmers, der Spektralfilter, der Weißbildvorlage sowie der Beleuchtung beruht, die Rekonstruktion der Reflexionsspektren der jeweiligen Bereiche der digitalisierten und korrigierten Aufnahme;

J. die Reflexionsspektren werden getrennt für jeden Bereich mit der spektralen Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Lichtarten sowie mit den spektralen Empfindlichkeiten eines menschlichen Betrachters (z.B. Normalspektralwertkurven) multipliziert und über den sichtbaren Bereich des Spektrums aufintegriert;

K. die hierdurch erhaltenen Farbwerte XYZ werden in einen geeigneten, an die menschliche Farbwahrnehmung angepaßten Farbraum wie z.B. CIELAB transformiert, L. die CIELAB-Farbwerte werden mit den nach dem gleichen Verfahren ermittelten CIELAB-Farbwerten einer Referenzvorlage verglichen und nach einer an die menschliche Farbwahmehmung angeglichenen Farbabstandsformel wie z. B. DELTA-E, CIE94, CMC oder CIE2000, gegebenenfalls aufgeschlüsselt nach den zum Farbunterschied beitragenden Komponenten, wie Helligkeit, Buntheit, Buntton, mathematisch bewertet;

M. der Farbabstand für eine oder mehrere Lichtarten bzw dessen Teilkkomponenten wird/werden mit einer vorher festgelegten, für die Teilkomponenten gegebenenfalls unterschiedlichen Toleranzschwelle verglichen, wobei ein Überschreiten der Toleranzschwelle zur Ausgabe einer Fehlermeldung führt.

Da nicht all diese Verfahrenschritte den im Patentanspruch jeweils voranstehenden Verfahrensschritt als Voraussetzung für ihre Durchführbarkeit bzw Wirkung haben, ist es im Rahmen des gesamten Verfahrens ohne weiteres möglich, die Reihenfolge bestimmter Verfahrensschritte zu verändern.

Da das erfindungsgemäße Messsystem ein Bildverarbeitungssystem ist, können auch farbig gemusterte Stoffe geprüft werden, in dem durch geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen die jeweiligen farblich zusammengehörigen Bildbereiche separiert und getrennt voneinander gemessen und mit der Referenzvorlage verglichen werden.

Weitere Vorteile sowohl des Verfahrens als auch der zu seiner Durchführung dienenden Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Multispektralbildaufnahmesystems zur Aufnahme und Digitalisierung sowohl der Weißbildvorlage als auch der Vorlage als auch eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Speicher auf in dem Vergleichswerte einer Referenzvorlage abrufbar gespeichert sind, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ihrerseits Mittel aufweist um: a) die Werte der Weißbildvorlage sowie der Schwarzaufnahmen in die digitalen Werte der Vorlage einzurechnen, um Inhomogenitäten sowie die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle zur Erzeugung eines korrigierten Bildes der Vorlage zu eliminieren; b) mit Hilfe des digitalen Bildes der Vorlage diejenigen Bereiche zu bestimmen, die ausgewertet werden sollen; c) für jeden Bereich und Kanal getrennt eine Mittelung aller digitalen Werte des korrigierten Bildes durchzuführen; d) aus den gemittelten Werten aller Kanäle nach einem geeigneten Verfahren, welches auf den bekannten spektralen Eigenschaften des Bildaufnehmers, der Spektralfilter, der Weißbildvorlage sowie der Beleuchtung beruht, die Rekonstruktion der Reflexionsspektren der jeweiligen Bereiche der digitalisierten und korrigierten Aufnahme durchzuführen; e) die Reflexionsspektren getrennt für jeden Bereich mit der spektralen Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Lichtarten sowie mit den Norm-spektralkurven (entsprechend den spektralen Eigenschaften des menschlichen Auges) zu multiplizieren und über den sichtbaren Bereich des Spektrums zu integrieren sowie die hierdurch erhaltenen Farbwerte XYZ in einen geeigneten, an die menschliche Farbwahrnehmung angepaßten Farbraum wie z.B. CIELAB zu transformieren, f) die ermittelten CIELAB-Farbwerte mit den nach dem gleichen Verfahren ermittelten CIELAB-Farbwerten der Referenzvorlage zu vergleichen und nach einer an die menschliche Farbwahrnehmung angeglichenen Farbabstandsformel wie z. B. DELTA-E, CIE94, CMC oder CIE2000, gegebenenfalls aufgeschlüsselt nach den zum Farbunterschied beitragenden Komponenten, wie Helligkeit, Buntheit, Buntton, mathematisch zu bewerten; g) den Farbabstand für eine oder mehrere Lichtarten bzw dessen Teilkomponenten mit der vorher festgelegten, für die Teilkomponenten gegebenenfalls unterschiedlichen Toleranzschwelle zu vergleichen und bei einem Überschreiten der Toleranzschwelle entweder eine Fehlermeldung auszugeben, oder die Vorlage durch farbgetreue Darstellung am Bildschirm zu zeigen. xxxxxxxxxxx

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Ausführungsform als digitalen Bildaufnehmer ein Multispektralbildaufnahmesystem in Form eines Multispektralscanners auf, der mit mehreren Lichtquellen zur Beleuchtung eines Objekttisches versehen ist, der zur Aufnahme sowohl der Weißbildvorlage als auch der zu messenden Vorlage dient. Sowohl die Weißbildvorlage als auch die zu messende Vorlage werden auf diesem bevorzugt in waagrechter Lage aufgenommen, jedoch ist es selbstverständlich möglich, die Aufnahmeposition beliebig zu verändern. Oberhalb des Objekttisches ist eine digitale Kamera angeordnet, der eine Einrichtung zur Modifikation der spektralen Eigenschaften des gesamten Systems zugeordnet ist. Diese Einrichtung kann z.B ein mechanischer Filterwechsler sein, der die Spektralfilter des Bildaufnehmers in vorbestimmbarer Reihenfolge in dessen Strahlengang bringt; sie kann aber auch ein elektronisch durchstimmbares optisches Filter sein.

Als Lichtquellen kommen alle möglichen Technologien in Frage; neben Halogenlampen vor allem Leuchtstoffröhren. Auch können Lichtquellen mit unterschiedlichen Anteilen an gerichtetem und diffusem Licht zur Verwendung kommen. Auch können als statische oder als Blitzlampen ausgebildete Xenon Lampen als Lichtquelle benutzt werden.

Die spektralen Eigenschaften der zur Aufnahme/Messung verwendeten Lichtquelle werden durch einen kanalweisen Weißabgleich eliminiert. Hierzu wird eine möglichst homogene, möglichst gut und diffus reflektierende Weißbildvorlage mit bekanntem spektralen Reflexionsfaktor einmalig bzw in bestimmten Abständen aufgenommen und zur Korrektur der einzelnen Kanäle verwendet.

Die Position sowohl der Lichtquellen, als auch der zu messenden Vorlage, als auch der Kamera kann variiert werden. Die jeweilige Position kann für eine Reihe von Messungen fest sein, oder sich in Teilen während einer Messung ändern, damit umso mehr Informationen über die zu messende Vorlage, insbesondere deren Glanzverhalten gewonnen werden.

Als digitale Bildaufnehmer kommen Flächensensoren mit beispielsweise 2000 x 3000 Pixel ebenso in Frage, wie Zeilensensoren, die mechanisch verstellt werden, um so die gesamte zu messende Vorlage "abzuscan- nen".

Da die Vorlage "flächig" aufgenommen wird, kann mit dem

Multispektralscanner eine farbfehlerfreie Bildaufnahme erfolgen.

Die Software kann so ausgelegt werden, daß erst nach Aufnahme des Multispektralbildes und dessen Darstellung am Bildschirm automatisch oder mit Hilfe eines Benutzers ein bestimmter Bereich des Bildes ausgewertet wird, oder bereits während der Aufnahme ein vorher eingestellter Bereich innerhalb des gesamten Aufnahmebereiches erfasst wird. Da hierbei eine große Anzahl von Pixeln und damit spektralen Einzelmessungen zur Verfügung steht, kann über den jeweiligen ausgewählten Bereich eine Mittelung erfolgen, die zur Verringerung des Rauschens, aber auch zur Mittelung über eine hinreichend große Fläche der zu messenden, strukturierten Vorlage dient. Über eine Modifikation der Optik ist hierbei eine Anpassung auch an grob gemusterte Vorlagen möglich.

Die Rekonstruktion der Spektren erfolgt mittels Software, nach einem von verschiedenen wissenschaftlich veröffentlichten Verfahren, wobei lediglich eventuelle Details an die spezifischen Gegebenheiten anzupassen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die eingangs aufgeführten und für einen Unterschied zwischen dem Messergebnis und der visuellen Betrachtung ursächlichen Fakten ganz, zumindest aber überwiegend eliminiert, wodurch ein hinreichend genaues Messergebnis erzielt wird.

Dabei wird die Geometrie von Beleuchtung - Vorlage - Messung/Kamera angeglichen an die bei visueller Betrachtung verwendete Geometrie von Beleuchtung - Vorlage - Auge.

Eine Normgeometrie (z.B. 45/0 oder d/89) wird dabei erfindungsgemäß ebenso wenig verwendet, wie eine sonstige zirkuläre oder rein diffuse Symmetrie der Messung.

Zum Feststellen der Glanz-Variation mit dem Betrachtungs- oder dem Einfalls-Winkel des Lichtes kann die Vorlage um eine senkrechte oder waagrechte Achse gedreht und dann erneut gemessen werden, oder die Position der Lichtquelle kann zwischen den Messungen verändert werden, oder es können mehrere an unterschiedlichen Stellen angeordnete Lichtquellen nacheinander eingeschaltet und für die Messung verwendet werden, oder die Position des Bildaufnehmers wird zwischen den Messungen geändert, oder es werden mehrere Bildaufnehmer verwendet.

Zum direkten Vergleich der Messung mit der visuellen Kontrolle kann das zum Betrachten verwendete Licht (im Gegensatz zu Norm licht) in die mathematische Farbabstandsberechnung einbezogen werden. Zur besseren Behandlung von optischen Aufhellern wird entweder das UV-Licht der Lichtquelle ausgefiltert, oder zum Messen wird die gleiche Lichtquelle verwendet wie bei der visuellen Kontrolle. Die zum Messen verwendete Lichtquelle enthält wie bei der visuellen Kontrolle gerichtete und diffuse Anteile; dies wird erreicht durch Verwendung der gleichen Lichtquelle wie bei der visuellen Kontrolle oder durch eine Einrichtung, die gerichtetes Licht teilweise streut.

Da das Multispektralaufnahmesystem auf die gleichzeitige Verarbeitung vieler (z.B. 2000 x 3000) Messpunkte ausgelegt ist, kann eine Mittelung auch über recht große Flächen erfolgen, sodaß sogar gemusterte Vorlagen reproduzierbar gemessen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl in den Herstellprozess von Stoffen oder ähnlichen Materialien als auch bei der Fertigung von Kleidungsstücken "online" in den Fertigungsablauf eingliedern. Hierdurch wird beispielsweise bei der Herstellung der Stoffe erreicht, daß Farbfehler schon während der laufenden Fertigung erkannt werden können, sodaß nicht erst eine bestimmte Menge fehlerhafte Stoffe produziert werden muss, bevor Farbfehler erkannt werden.

In der beigefügten Zeichnung ist eine Integrationsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Herstellprozess von Stoffen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig.1 : eine Frontansicht der Vorrichtung zur fortlaufenden oder bereichsweisen Überprüfung einer Stoffbahn wäh- rend ihrer Herstellung; Fig.2: eine schaubildliche Darstellung eines integrierten Multispektralscanners;

In Fig.1 ist der Auslaufstelle einer Stoffbahn 1 aus einer Fertigungsanlage 2 ein digitaler Bildaufnehmer in Form eines Multispektralscanners 3 eines Multispektralbildaufnahmesystems nachgeordnet. Der Multispektralscanner 3 weist eine Vielzahl, beispielsweise 16, nicht dargestellte Spektralfilter auf, die in vorbestimmbarer Reihenfolge in seinen Strahlengang einbringbar sind.

Auf die gleichzeitig als Objekttisch dienende und über eine Tänzerwalzenanordnung 4 geführte Stoffbahn 1 kann die nicht näher dargestellte Weißbildvorlage aufgelegt werden. Die Stoffbahn 1 ist an ihrem Auslaufende über eine nicht näher bezeichnete Umlenkwalze geführt und wird mittels einer Schwinge 5 auf einem Stoffwagen 6 abgetafelt.

Dem Multispektralscanner 3 sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, mehrere Lichtquellen 7 zugeordnet, die in seinem Aufnahmebereich sowohl zur Beleuchtung der Weißbildvorlage als auch der Stoffbahn 1 dienen. Der Multispektralscanner 3 ist über eine Datenleitung 8 mit dem Rechner 9 einer Datenverarbeitungseinrichtung 10 verbunden, sodaß die digitalisierten und gegebenfalls transformierten Werte der Aufnahmen sowohl der Weißbildvorlage als auch der Stoffbahn 1 dem Rechner 9 zugeführt und mit den entsprechenden Daten einer Referenzvorlage verglichen werden können. Auf dem Bildschirm 11 der Datenverarbeitungseinrichtung 10 können dann das Ergebnis des Vergleichs sowie gegebenenfalls auch die Daten von relevanten Zwischenergebnissen dargestellt und die entsprechenden Daten in deren Speicher reproduzierbar abgelegt werden. Gleichzeitig können die entsprechenden Daten mittels eines Druckers 12 als Messprotokoll ausgedruckt werden.

Da somit sowohl die Daten des Ergebnisses als auch diejenigen relevanter Zwischenergebnisse abrufbar gespeichert sind, können diese über entsprechende Datenfernleitungen entweder online oder auf Abruf an entfernt liegende farbmetrisch kalibrierte Betrachtungsplätze weitergeleitet werden, um dort zur selben Zeit oder später den produzierten Stoff zusätzlich visuell zu bewerten und gegebenenfalls mit einer ebenfalls an einem Bildschirm dargestellten Referenzvorlage zu vergleichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung der Färb- und/oder der Glanz-Qualität von Stoffen und ähnlichen Materialien, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A. Eine Weißbildvorlage mit bekanntem spektralen Reflexionsfaktor wird auf einen Objekttisch aufgelegt und mittels einer Lichtquelle beleuchtet, deren spektrale Eigenschaften bekannt sind;

B. mittels eines digitalen Bildaufnehmers, vorzugsweise eines Multispektralbildaufnahmesystems mit einer Vielzahl in den optischen Strahlengang einbringbaren Spektralfiltern oder mittels eines elektronisch durchstimmbaren Filters wird die Weißbildvorlage aufgenommen und digitalisiert;

C. zu jedem Kanal der Weißbildaufnahme wird bei ungeöffnetem Verschluß des Bildaufnehmers jeweils eine Schwarzaufnahme gemacht;

D. danach wird anstelle der Weißbildvorlage die zu messende Vorlage aufgelegt und mittels der Lichtquelle beleuchtet;

E. mittels des digitalen Bildaufnehmers wird die Vorlage aufgenommen und digitalisiert;

F. in einer Datenverarbeitungseinrichtung werden die Werte der Weißbildvorlage sowie der Schwarzaufnahmen in die digitalen Werte der Vorlage eingerechnet, um Inhomogenitäten sowie die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle zu eliminieren und ein korrigiertes Bild zu erzeugen;

G. mit Hilfe des digitalen Bildes der Vorlage werden die Bereiche bestimmt, die ausgewertet werden sollen; H. für jeden Bereich und Kanal erfolgt getrennt eine Mittelung aller digitalen Werte des korrigierten Bildes;

I. aus den gemittelten Werten aller Kanäle erfolgt nach einem geeigneten Verfahren, welches auf den bekannten spektralen Eigenschaften des Bildaufnehmers, der Spektralfilter, der Weißbildvorlage sowie der Beleuchtung beruht, die Rekonstruktion der Reflexionsspektren der jeweiligen Bereiche der digitalisierten und korrigierten Aufnahme;

J. die Reflexionsspektren werden getrennt für jeden Bereich mit der spektralen Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Lichtarten sowie mit den spektralen Empfindlichkeiten eines menschlichen Betrachters (z.B. Normalspektralwertkurven) multipliziert und über den sichtbaren Bereich des Spektrums aufintegriert;

K. die hierdurch erhaltenen Farbwerte XYZ werden in einen geeigneten, an die menschliche Farbwahrnehmung angepaßten Farbraum wie z.B. CIELAB transformiert,

L. die CIELAB-Farbwerte werden mit den nach dem gleichen Verfahren ermittelten CIELAB-Farbwerten einer Referenzvorlage verglichen und nach einer an die menschliche Farbwahrnehmung angeglichenen Farbabstandsformel wie z. B. DELTA-E, CIE94, CMC oder CIE2000, gegebenenfalls aufgeschlüsselt nach den zum Farbunterschied beitragenden Komponenten, wie Helligkeit, Buntheit, Buntton, mathematisch bewertet;

M. der Farbabstand für eine oder mehrere Lichtarten bzw dessen Teiikkomponenten wird/werden mit einer vorher festgelegten, für die Teilkomponenten gegebenenfalls unterschiedlichen Toleranzschwelle verglichen, wobei ein Überschreiten der Toleranzschwelle zur Ausgabe einer Fehlermeldung führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei farbig gemusterten Stoffen farblich zusammengehörige Bildbereiche separiert und getrennt voneinander gemessen und mit der Referenzvorlage verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CIELAB-Farbwerte sowohl der Referenzvorlage als auch diejenigen der jeweils gemessenen Vorlage im Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung abgelegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Weißbildvorlage und die Vorlage mittels mehrerer Lichtquellen beleuchtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Einfallswinkel der Lichtquellen und/oder der (die) Betrachtungswinkel während den Messungen verändert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel um die Flächennormale der Vorlage während den Messungen verändert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich der Messung mit der visuellen Kontrolle das gemessene Spektrum der bei dieser verwendeten Lichtquelle in die mathematische Farbabstandsberechnung einbezogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen und zum Toleranzvergleichen vonBereichen mit optischen Aufhellern das gemessene Spektrum der verwendeten Tageslichtsimulationslampe berücksichtigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Anteil der zu visuellen Vergleichen verwendeten Lichtquelle und der UV-Anteil der in die mathematischen Berechnungen einfließenden Lampe aufeinander abgestimmt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden UV-Anteile im wesentlchen übereinstimmen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralfilter des Bildaufnehmers in vorwählbarer Reihenfolge in dessen Strahlengang einbringbar sind, oder ein optisches Filter elektronisch durchgestimmt wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

~ die Verwendung eines Multispektralbildaufnahmesystems zur Aufnahme und Digitalisierung sowohl der Weißbildvorlage als auch der Vorlage;

~ eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Speicher in dem Vergleichswerte einer Referenzvorlage abrufbar gespeichert sind, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung Mittel aufweist um: a) die Werte der Weißbildvorlage sowie der Schwarzaufnahmen in die digitalen Werte der Vorlage einzurechnen, um Inhomogenitäten sowie die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle zur Erzeugung eines korrigierten Bildes der Vorlage zu eliminieren; b) mit Hilfe des digitalen Bildes der Vorlage diejenigen Bereiche zu bestimmen, die ausgewertet werden sollen; c) für jeden Bereich und Kanal getrennt eine Mittelung aller digitalen Werte des korrigierten Bildes durchzuführen; d) aus den gemittelten Werten aller Kanäle nach einem geeigneten Verfahren, welches auf den bekannten spektralen Eigenschaften des Bildaufnehmers, der Spektralfilter, der Weißbildvorlage sowie der Beleuchtung beruht, die Rekonstruktion der Reflexionsspektren der jeweiligen Bereiche der digitalisierten und korrigierten Aufnahme durchzuführen; e) die Reflexionsspektren getrennt für jeden Bereich mit der spektralen Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Lichtarten sowie mit den Normspektralkurven (entsprechend den spektralen Eigenschaften des menschlichen Auges) zu multiplizieren und über den sichtbaren Bereich des Spektrums zu integrieren sowie die hierdurch erhaltenen Farbwerte XYZ in einen geeigneten, an die menschliche Farbwahrnehmung angepaßten Farbraum wie z.B. CIELAB zu transformieren, f) die ermittelten CIELAB-Farbwerte mit den nach dem gleichen Verfahren ermittelten CIELAB-Farbwerten der Referenzvorlage zu vergleichen und nach einer an die menschliche Farbwahrnehmung angeglichenen Farbabstandsformel wie z. B. DELTA- E, CIE94, CMC oder CIE2000, gegebenenfalls aufgeschlüsselt nach den zum Farbunterschied beitragenden Komponenten, wie Helligkeit, Buntheit, Buntton, mathematisch zu bewerten; g) den Farbabstand für eine oder mehrere Lichtarten bzw dessen Teilkkomponenten mit der vorher festgelegten, für die Teilkomponenten gegebenenfalls unterschiedlichen Toleranzschwelle zu vergleichen und bei einem Überschreiten der Toleranzschwelle entweder eine Fehler-meldung auszugeben, oder die Vorlage durch farbgetreue Darstellung am Bildschirm zu zeigen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher die Daten einer entfernt von der Vorrichtung digitalisierten Referenzvorlage über eine Datenfernleitung zuführbar und in farbgetreuer Darstellung auf dem Bildschirm darstellbar oder im Speicher speicherbar sind.