ES2266317T3 - Proceso para generacion de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento. - Google Patents

Proceso para generacion de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento. Download PDF

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ES2266317T3 ES02000781T ES02000781T ES2266317T3 ES 2266317 T3 ES2266317 T3 ES 2266317T3 ES 02000781 T ES02000781 T ES 02000781T ES 02000781 T ES02000781 T ES 02000781T ES 2266317 T3 ES2266317 T3 ES 2266317T3
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Paul Rupieper
Christian Voye
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Abstract

Un proceso para la generación de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento, que comprende los pasos de: a) preparar un revestimiento que comprende una capa de revestimiento pertinente con espesor de capa variable en al menos un panel de prueba, b) tomar una pluralidad de mediciones de al menos una propiedad óptica de la superficie como función del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente, c) almacenar los datos ópticos en un fichero de datos con consignación del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente, caracterizado porque el proceso comprende además los pasos de: d) facetear por ordenador las superficies visibles de un objeto tridimensional en un número suficiente de áreas poligonales planas, siendo cada una lo suficientemente pequeña para la descripción suficientemente precisa de la topografía superficial, e) asignar por ordenador el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente y los datos ópticos asociados en cada caso a cada área poligonal individual, y f) reunir las áreas poligonales en una imagen informatizada del objeto tridimensional, en el que los pasos a) a f) se realizan en el orden apropiado.

Description

Proceso para la generación de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento.
Campo de la invención
La presente invención versa acerca de un proceso para la generación de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento.
Antecedentes de la invención
La imagen tridimensional, asistida por ordenador, de un objeto tridimensional virtual o que exista realmente pertenece al estado previo de la especialidad. Puede darse al observador una impresión del efecto óptico de un objeto tridimensional monocromático (cf. prospecto de la versión 3.2 del programa OPUS de Opticore). No pueden representarse las desviaciones dentro de las propiedades ópticas superficiales que prevalecen en la superficie del objeto y que son el resultado de una distribución no homogénea en el grosor de capa de una capa de revestimiento en un objeto tridimensional.
Resulta deseable desarrollar un proceso que sea adecuado para permitir la representación de tales desviaciones.
Resumen de la invención
La invención comprende un proceso para la generación de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento que consta de los pasos de:
a)
preparar un revestimiento que consta de una capa pertinente con espesor variable de capa en uno o más paneles de prueba,
b)
tomar una pluralidad de mediciones de al menos una propiedad óptica superficial como función del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente,
c)
almacenar los datos ópticos en un fichero de datos con consignación del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente,
d)
facetear por ordenador las superficies visibles de un objeto tridimensional en un número suficiente de áreas poligonales planas, siendo cada una de ellas lo bastante pequeña para una descripción lo suficientemente precisa de la topografía superficial,
e)
asignar en cada caso por ordenador el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente y los datos ópticos asociados a cada área poligonal individual, y
f)
juntar las áreas poligonales en una imagen informatizada de un objeto tridimensional,
en el que los pasos a) a f) se efectúen en un orden apropiado.
La invención comprende también el empleo del proceso como herramienta en el desarrollo de agentes de revestimiento.
Descripción detallada de los ejemplos de realización
La expresión "capa de revestimiento pertinente" usada en la descripción y en las reivindicaciones se refiere a la capa de revestimiento, cuyo espesor de capa ejerce una influencia o la influencia fundamental en las propiedades ópticas superficiales del revestimiento, o en la influencia en la cual uno está interesado. La expresión "espesor de capa" se refiere al espesor de la capa seca en cada caso.
Un objeto tridimensional puede representarse de una manera "virtual". El término "virtual" significa que la imagen o representación del objeto existe en un formato digital o electrónico en un ordenador. El propio objeto puede existir únicamente en el ordenador en forma digital/electrónica, o el objeto puede ser un objeto que exista realmen-
te.
El proceso consta sustancialmente de una serie de pasos en tres agrupaciones principales: (1) determinar los datos ópticos (como función del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente y, opcionalmente, además, de otros criterios relevantes); (2) definir los datos de la topografía superficial del objeto tridimensional; y (3) combinar los dos conjuntos de datos para formar una imagen informatizada del objeto tridimensional. Resulta irrelevante si se determinan primero los datos ópticos o la topografía superficial. Por supuesto, ambas han de haberse realizado antes de que los respectivos conjuntos de datos puedan combinarse. Por lo tanto, hay flexibilidad en el orden de realización de los pasos en el proceso.
Para determinar los datos ópticos dependientes del espesor de la capa, se prepara un revestimiento con espesor variable de capa de la capa de revestimiento pertinente en uno o más paneles de prueba, y se miden una o más propiedades ópticas superficiales que resulten de interés. Los datos ópticos se almacenan en un fichero de datos consignando el espesor de capa asociada de la capa de revestimiento pertinente.
Varios paneles de pruebas pueden estar dotados cada uno de un revestimiento inherentemente idéntico, aplicándose en cada caso la capa de revestimiento pertinente con un grosor de capa diferente. Preferentemente, únicamente se reviste un panel de pruebas, aplicándose la capa de revestimiento pertinente con un gradiente de espesor de capa en cuña. La capa de revestimiento pertinente puede ser, por ejemplo, una imprimación, una imprimación para nivelación de superficies, una capa base, una capa transparente o una capa superior. La región de espesor de capa dentro de la que varía el espesor de la capa está generalmente en el intervalo que va de 1 \mum a 100 \mum, y depende de cada caso individual. Por ejemplo, el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente puede variar dentro de una región por debajo y/o en y/o por encima de la capacidad de ocultación del revestimiento empleado para preparar la capa de revestimiento pertinente.
Los paneles de prueba son, en particular, paneles de prueba planos metálicos, de acero o aluminio para carrocerías, por ejemplo, o de plástico, por ejemplo, de un tamaño que vaya desde 10 cm por 15 cm hasta 30 cm por 60 cm, empleados de forma convencional para revestimientos de prueba. Los paneles de pruebas pueden no estar revestidos, o pueden estar dotados de un prerrevestimiento de una sola capa o de capas múltiples. Las chapas metálicas de pruebas pueden estar dotadas, por ejemplo, de una capa de revestimiento mediante electrodeposición empleada convencionalmente en el revestimiento de vehículos de automoción, o con una capa de revestimiento mediante electrodeposición y una capa de imprimación para nivelación de superficies. Los paneles de plástico pueden estar dotados de una imprimación para plásticos. La estructura del revestimiento en los paneles de prueba puede corresponderse con la estructura del revestimiento que ha de aplicarse al objeto tridimensional. Puede ser un revestimiento monocapa superficial consistente en la capa de revestimiento pertinente, o puede ser un revestimiento de capas múltiples en el que una de las capas de revestimiento que componen el revestimiento de capas múltiples es la capa de revestimiento pertinente. Por ejemplo, la capa de revestimiento pertinente puede ser la capa base o la capa transparente de un color y/o la capa base/capa transparente de dos capas que imparte un acabado especial.
Los paneles de prueba pueden adoptar una posición horizontal o vertical durante la preparación del revestimiento, por ejemplo, durante la aplicación y el secado o curado de los revestimientos. Resulta preferible en particular emplear un panel de prueba en una posición horizontal y un panel de prueba adicional en una posición vertical y, opcionalmente, al menos un panel de prueba adicional en (diversas) posiciones intermedias entre la posición horizontal y la vertical con el revestimiento.
Los paneles de prueba se revisten preferentemente mediante pulverización, preferentemente por medio de un robot convencional para revestimientos. Los agentes empleados para revestir los paneles de prueba son agentes convencionales de revestimiento hidrosolubles, solubles en disolventes o en forma de polvo. Los agentes de revestimiento son idénticos a los correspondientes agentes de revestimiento que han de emplearse para revestir el objeto tridimensional, pero, opcionalmente, con la excepción del agente de revestimiento que ha de usarse para preparar la capa de revestimiento pertinente en el objeto. No obstante, si éste no se ha establecido aún, la composición del agente de revestimiento para revestir los paneles de prueba puede diferir de la del agente de revestimiento que aún debe especificarse para revestir el objeto. Sin embargo, el contenido en sólidos del agente de revestimiento no debería desviarse por lo general en más de \pm 10% absoluto respecto al contenido en sólidos del agente de revestimiento que vaya a usarse para revestir el objeto. En el caso de un revestimiento pigmentado, particularmente uno que imparta cromaticidad alternante y/o un acabado especial, la tonalidad de una capa de revestimiento aplicada con el agente de revestimiento empleado para revestir los paneles de prueba debería corresponderse al menos en gran medida a la tonalidad requerida del revestimiento en el objeto.
Los paneles de prueba se recubren bajo condiciones definidas, o sea, bajo la influencia de un conjunto definido de parámetros de revestimiento. Los parámetros de revestimiento que pueden tener un efecto perceptible en el resultado óptico del revestimiento resultan conocidos para las personas versadas. Ejemplos de parámetros de aplicación son el número de pasadas de pulverización para la aplicación de una capa de recubrimiento, el índice de fluidez del agente de recubrimiento, la distancia y el ángulo entre el dispositivo de aplicación y la superficie que ha de ser recubierta, el tipo de atomizador, la temperatura del aire, la temperatura del objeto, la humedad, el tiro de aire, la velocidad de movimiento del dispositivo de aplicación (velocidad del carril), velocidad de la línea; en el caso de una aplicación neumática, el aire del ventilador y el aire de atomización; en el caso de una aplicación soportada electrostáticamente, el aire de modelado, la velocidad de la campana, y el voltaje. Ejemplos de parámetros de secado y curado son el tipo de secado y curado, tales como el curado con radiación de energía elevada, por ejemplo, radiación UV y/o curado térmico; en el caso de diferentes pasos sucesivos de curado, la secuencia de los mismos, la tasa de calentamiento, la temperatura del objeto, la temperatura del horno, el tiempo de evaporación, el tiempo transcurrido en el horno, la humedad; en el caso del curado térmico, el efecto del calor con la convección y/o la radiación infrarroja.
En un proceso de revestimiento concreto para un objeto dado, la persona versada puede seleccionar un conjunto de parámetros de revestimiento definidos para recubrir los paneles de prueba, particularmente de acuerdo a las condiciones que prevalezcan durante el revestimiento del objeto. En cada caso, el conjunto de parámetros de revestimiento es especificado en términos de naturaleza y magnitud basándose en el conocimiento preciso o en valores empíricos y/o cálculos precisos. La magnitud de los parámetros individuales de revestimiento puede ser constante o ser alterada deliberadamente de forma planificada durante el curso del proceso de revestimiento. Así, se obtiene un conjunto complejo de parámetros que se corresponde con el conjunto de parámetros de revestimiento que prevalezcan mientras el objeto está siendo recubierto o que sea adecuado para simular, al menos sustancialmente, el resultado óptico del revestimiento que pueda ser obtenido con el conjunto de parámetros de revestimiento que prevalezcan mientras se está recubriendo el objeto.
Puede ser conveniente si, durante la preparación de los paneles de prueba dotados con revestimientos inherentemente idénticos, no sólo se varía el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente, sino también si el revestimiento se efectúa bajo la influencia de diferentes conjuntos de parámetros de revestimiento. Más en concreto, resulta ventajoso variar el conjunto de parámetros de revestimiento que prevalezcan durante la preparación de la capa de revestimiento pertinente. Por ejemplo, pueden revestirse al menos dos paneles de prueba bajo la influencia de un conjunto diferente de parámetros de revestimiento en cada caso, particularmente durante la aplicación de la capa de revestimiento pertinente. En cuanto a los efectos de tales variaciones en el resultado óptico del revestimiento, los conjuntos seleccionados de parámetros de revestimiento son preferentemente los que cubren regiones diversas, por ejemplo, las regiones extremas y las regiones intermedias dentro del proceso de revestimiento dado para el objeto. Por ejemplo, conjuntos de parámetros de revestimiento adecuados para este propósito son aquellos que llevan al desarrollo de diferentes distribuciones de tamaño de gotita, distribuciones del impulso de las gotitas o de los sólidos en la película húmeda del revestimiento pulverizado. En el caso de los revestimientos a base de pulverización de líquidos, resulta particularmente adecuado para fines prácticos seleccionar conjuntos de parámetros de revestimiento que lleven a diferentes valores de sólidos en la película húmeda, por ejemplo, a un valor elevado, bajo y, opcionalmente, al menos a un valor intermedio de sólidos en la película húmeda de los revestimientos aplicados.
Los sólidos en la película húmeda son los sólidos de un revestimiento a base de pulverización de líquidos inmediatamente después de su aplicación. Puede determinarse por gravimetría pesando la diferencia entre la capa de revestimiento obtenida inmediatamente después de la aplicación y una capa de revestimiento preparada de manera similar pero secada y curada, por ejemplo, al horno. La persona versada puede determinar los conjuntos de parámetros de revestimiento que llevan a los correspondientes sólidos en la película húmeda mediante pruebas, o mediante el cálculo basado en su experiencia. El valor de los sólidos en la película húmeda de una capa de revestimiento es el resultado de la influencia de un conjunto complejo de parámetros de revestimiento que interactúan durante la aplicación del revestimiento a base de pulverización de líquidos. En cuanto a tal, resulta adecuado en la práctica para representar sendos conjuntos de parámetros de revestimiento.
Los revestimientos aplicados al panel o paneles de prueba se miden en términos de propiedades ópticas superficiales de la manera convencional conocida para la persona versada como función del espesor de la capa. El término "medición" incluye no sólo la medición de los datos ópticos con los instrumentos de medición, sino también las evaluaciones puramente visuales. Para reducir el número de paneles de prueba que han de recubrirse y que luego deben medirse, se prefiere acometer las mediciones ópticas en un único panel de prueba, aplicándose la capa de revestimiento pertinente, como se ha mencionado con anterioridad, con un gradiente de espesor de capa en cuña. Puede resultar ventajoso aplicar el procedimiento descrito en la patente estadounidense 5.991.042 tomado expresamente, aunque no exclusivamente, a modo de referencia, para determinar los datos ópticos de medición como función del espesor de la capa de revestimiento.
Ejemplos de mediciones ópticas independientes del ángulo que pueden realizarse en el proceso de acuerdo con la invención son las determinaciones visuales de los límites de picadura y de pandeo conocidos para la persona versada, las mediciones colorimétricas en revestimientos monocromáticos, y las mediciones de la estructura de la superficie. Esto último puede realizarse, por ejemplo, con el método fotométrico conocido por la persona versada y basado en el principio de la reflexión de la luz modulada por las estructuras superficiales. Pueden emplearse todos los instrumentos convencionales de medición conocidos para la persona versada, por ejemplo, el Wave-scan® vendido por BYK-Gardner.
Dependiendo de la propiedad óptica superficial que haya de determinarse, las mediciones pueden ser mediciones dependientes del ángulo. La dependencia del ángulo significa dependencia del ángulo de iluminación y/o del ángulo de observación. En un primer ejemplo de realización de las mediciones dependientes del ángulo, la medición se efectúa con un ángulo de iluminación constante y con ángulos de observación variables. En un segundo ejemplo de realización, el ángulo de observación permanece constante durante la medición óptica y el ángulo de iluminación varía. En un tercer ejemplo de realización, varían tanto el ángulo de observación como el ángulo de iluminación durante la medición. Ejemplos de mediciones dependientes del ángulo que pueden ser realizadas en el proceso de acuerdo con la invención son las mediciones colorimétricas, en especial en revestimientos con acabado especial, y las mediciones de brillo.
El procedimiento empleado para tomar mediciones colorimétricas de paneles de prueba recubiertos resulta conocido para las personas versadas en la especialidad. La medición colorimétrica puede ser una determinación directa dependiente del ángulo de los valores RGB (valores rojo-verde-azul, red-green-blue) con una cámara a color que sirva, por ejemplo, a modo de instrumento medidor. Sin embargo, las mediciones se efectúan, preferentemente, a modo de mediciones gonio-espectrofotométricas, en las que los valores RGB puedan obtenerse indirectamente.
En la colorimetría gonio-espectrofotométrica, las curvas de reflectancia de la luz visible en la gama que va, por ejemplo, de 380 a 800 nm se determinan a diversos ángulos de observación. La determinación de las curvas de reflectancia puede llevarse a cabo para cualquier número de ángulos de observación diferentes. Para el propósito de las mediciones colorimétricas en revestimientos con acabado especial, resulta por lo general suficiente una determinación con, por ejemplo, 5 ángulos de observación de, por ejemplo, 15, 25, 45, 75 y 110º a la reflexión especular. Desde estos puntos, las curvas de reflectancia para otros ángulos de observación pueden determinarse con buena precisión mediante extrapolación.
Cuando se efectúan mediciones con un ángulo fijo de iluminación, es preferible que el ángulo de iluminación sea de 45º respecto a la perpendicular. Cuando se efectúan mediciones en los que varía el ángulo de iluminación, puede emplearse cualquier número de ángulos de iluminación diferentes. Resultan por lo general suficientes las mediciones con, por ejemplo, 4 ángulos de iluminación de, por ejemplo, 15, 25, 45 y 75º con respecto a la perpendicular porque, a partir de estos puntos, las curvas de reflectancia para otros ángulos de iluminación pueden determinarse con buena precisión mediante extrapolación.
En colorimetría, se emplea para la iluminación luz con una distribución de intensidad espectral conocida, preferentemente luz policromática. Ejemplos de luz policromática incluyen la luz blanca, la luz difusa diurna (iluminante normalizado D65), la luz de neón (iluminantes F) o la luz de una lámpara incandescente (iluminante normalizado A). Véanse, por ejemplo, International Commission on Illumination [Comisión internacional sobre la iluminación], publicación CIE con el número 15.2, 1986, Central Bureau of the CIE, A-1033, Viena, Apartado de correos 169, Austria, o bien G. Wyszecki, W. S. Stiles, Color Science [La ciencia del color], Wiley, Nueva York, 1982. A partir de las curvas de reflectancia obtenidas mediante el empleo de una fuente de iluminación dada, resulta posible calcular las ubicaciones de color resultantes de otros iluminantes deseados, por ejemplo los parámetros colorimétricos habituales del sistema CIELab L* (luminosidad), a* (valor rojo-verde), b* (valor amarillo-azul) y, a partir de ahí, también C* (croma) y h* (tonalidad, hue). Véase DIN 6174. A partir de las curvas de reflectancia (o de los parámetros colorimétricos L*, a*, b*, C* y h*) es posible calcular valores RGB mediante transformación, por ejemplo, empleando algoritmos matemáticos adecuados. Véanse Yevgeny Vishnevsky, Introduction to Color (Java) [Introducción al color (Java)], tesina de 1997, www.cs.rit.edu/\simncs/color; Wyszecki et al., Color Science, Wiley, Nueva York, 1982; y M. D. Fairchild, Color Appearance Models [Modelos de aspecto del color], Addison-Wesley, Reading, 1998. Pueden emplearse para determinar las curvas de reflectancia los instrumentos convencionales de colorimetría conocidos para la persona versada, por ejemplo, el X-Rite® MA 68 vendido por la empresa X-Rite.
Con independencia de la elección del ángulo de observación y/o del ángulo de iluminación, la medición colorimétrica puede darse con cualquier disposición de dirección de medición, pero en el caso de los paneles de prueba recubiertos en una posición más vertical o en la posición vertical, y, por lo tanto, bajo la influencia de la gravedad, puede resultar conveniente medir en al menos una dirección definida de medición, por ejemplo, de forma transversal, paralela y/o antiparalela al eje del panel de prueba que fue alineado en la dirección de la gravedad durante el revestimiento.
Las mediciones del brillo pueden efectuarse mediante métodos goniofotométricos convencionales basados en el principio de la reflexión lumínica conocidos para la persona versada. La medición del brillo puede tener lugar con uno o más ángulos diferentes, preferentemente separados 20º con respecto de la perpendicular. Pueden emplearse todos los medidores convencionales del brillo conocidos para la persona versada, por ejemplo, el Microgloss® y el Micro-Tri-Gloss® vendidos por BYK-Gardner.
Los datos ópticos se almacenan en forma de fichero de datos consignando el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente, y, opcionalmente, además, la posición de los paneles de prueba que prevalecía mientras se preparaba el revestimiento. Si los paneles de prueba se prepararon con revestimientos inherentemente idénticos, pero bajo la influencia de diferentes conjuntos de parámetros de revestimiento, en particular si la capa de revestimiento pertinente se preparó bajo la influencia de conjuntos diferentes de parámetros de revestimiento, los conjuntos correspondientes de parámetros de revestimiento seleccionados durante la preparación del revestimiento en cuestión se asignan también a los datos ópticos. Por ejemplo, el almacenamiento puede tener lugar con la consignación de los valores respectivos de sólidos en la película húmeda del revestimiento aplicado a los paneles de prueba. Si se desea, el tipo de los paneles de prueba en cuestión (tipo de material, y, opcionalmente, tipo de prerrevestimiento) puede también consignarse y almacenarse. En el caso de los valores colorimétricos, puede consignarse y almacenarse el iluminante empleado durante la colorimetría. Los datos ópticos determinados como función del ángulo, tales como, por ejemplo, los datos colorimétricos determinados como función del ángulo, por ejemplo, las curvas de reflectancia, o los valores L*, a*, b*, C*, h*, o los valores RGB, y los valores de brillo se almacenan consignando adicionalmente los ángulos correspondientes de iluminación y/u observación. Los datos pueden introducirse manualmente o, en la medida en la que resulte posible, pueden introducirse directamente en el fichero de datos con el dispositivo oportuno de medición.
En el proceso en conformidad con la invención se representan objetos tridimensionales, en especial carrocerías de vehículos motorizados o piezas de carrocerías de vehículos motorizados. Los objetos tridimensionales pueden ser objetos que existan realmente o, en particular, objetos que existan únicamente en cuanto que objeto generado por ordenador. Los objetos tridimensionales existen como objetos tridimensionales definidos por sus datos de diseño asistido por ordenador (computer aided design, CAD). Los registros con datos CAD de objetos tridimensionales pueden crearse con un programa convencional, disponible comercialmente, tal como el CATIA de Dassault, el Pro/Engineer de ICEM/Surf, o el Alias Wavefront de Silicon Graphics. Para los propósitos del proceso en conformidad con la invención, resulta suficiente un registro de datos CAD que sea adecuado para describir la topografía (o sea, el diseño de la forma) de las superficies visibles del objeto tridimensional en cuestión. El registro de datos CAD puede estar creado ex profeso en conformidad con ello, o estar generado mediante reducción a partir de un registro de datos CAD completos del objeto tridimensional. La reducción puede efectuarse con el mismo programa que se usase para crear los registros de datos CAD.
Las superficies visibles del objeto tridimensional son superficies visibles al observador, particularmente superficies directamente visibles. A modo de ejemplo, en el contexto de una carrocería de automóvil, tales superficies visibles incluyen las superficies exteriores de la carrocería del automóvil y superficies tales como los umbrales de puerta. Las superficies internas del vehículo, tales como, por ejemplo, el hueco del motor, el habitáculo de los pasajeros o el maletero es mejor no tenerlas en cuenta, al igual que tampoco es menester tener en cuenta las superficies internas de los espacios huecos.
Las superficies visibles definidas por los datos CAD del objeto tridimensional pueden asumir un aspecto faceteado en el ordenador empleando programas de realidad virtual disponibles comercialmente para lograr la representación realista de topografías en un número mínimo suficiente de áreas planas poligonales (polígonos), siendo cada una de ellas lo bastante pequeña para la descripción suficientemente precisa de la topografía superficial pertinente. Ejemplos de programas de realidad virtual adecuados incluyen el software OPUS de Opticore, o el programa AMIRA de Indeed Visual Concepts.
Los polígonos van unidos entre sí mediante lados comunes. El tipo de los polígonos resulta, en principio, arbitrario. Pueden combinarse diversos tipos de polígonos para obtener la representación realista de la topografía superficial; es preferible que los polígonos sean exclusivamente áreas triangulares unidas entre sí mediante lados comunes.
El número mínimo y las áreas respectivas de los polígonos dependen del grado de complejidad de la topografía superficial de las superficies visibles del objeto tridimensional y de la precisión deseada de la imagen de ordenador en el proceso en conformidad con la invención. La suma de todas las áreas poligonales se corresponde, con gran aproximación, por ejemplo, con una desviación en la región de no más del \pm 2%, con el área superficial de la superficie visible, o de las superficies visibles del objeto tridimensional. Por ejemplo, entre 30.000 y 300.000 polígonos son por lo general suficientes como número mínimo para obtener una descripción precisa de la topografía superficial de una carrocería de un vehículo motorizado. Por supuesto, el número de polígonos seleccionados puede estar por encima del número mínimo, por ejemplo, 50.000 a 3.000.000 de polígonos en el caso de una carrocería de un vehículo motorizado. En principio, el número de polígonos seleccionados puede ser cualquier número por encima del número mínimo, aumentando la precisión de la imagen informatizada con el número creciente, aunque se tiende a un valor limitador. En la práctica, un aumento adicional en el número de polígonos no lleva a un aumento adicional en la precisión discernible por parte del observador. Por lo tanto, resulta conveniente seleccionar un número de polígonos por encima del número mínimo que guarde una proporción razonable con la capacidad disponible del ordenador.
Los polígonos tienen áreas lo suficientemente pequeñas. Todas las áreas pueden ser del mismo tamaño o de tamaños diferentes. Las áreas individuales están en una gama de valores que van desde, por ejemplo, 1 milímetro cuadrado a 1 metro cuadrado. Cuanto más compleja sea la topografía superficial, menor debería ser el área de los polígonos seleccionados. En el caso de objetos tridimensionales con regiones de topografía superficial simple (sin curvaturas o únicamente con curvaturas ligeras con hasta un radio infinito de las curvaturas por unidad de área) y compleja (muchas curvaturas y/o curvaturas pronunciadas por unidad de área con un radio pequeño de curvatura, esquinas y rincones, cercos, cantos), resulta conveniente facetear todo ello en polígonos de áreas distintas, o sea, las regiones de topografía superficial simple son faceteadas en polígonos con áreas dentro de la gama superior de valores, mientras que las áreas de topografía superficial compleja lo son en polígonos con áreas dentro de la gama inferior de valores. Por ejemplo, puede haber presentes regiones de topografía superficial simple y compleja en la superficie visible de un objeto tridimensional o en la superficie visible de uno o más componentes unidos entre sí para formar un objeto tridimensional, o el objeto tridimensional puede estar formado de componentes con una topografía superficial simple y componentes con una topografía superficial compleja unidos entre sí.
Cada polígono ocupa una posición en el espacio. Esta posición puede estar definida por medio del centro de gravedad del área del polígono en cuestión y por su normal en el espacio. Cada uno de estos centros de gravedad del área puede estar definido claramente, por ejemplo, mediante coordenadas X, Y, Z en un sistema de coordenadas cartesianas y la posición en el espacio de cada una de estas normales por medio de sus tres ángulos, basados en el sistema de coordenadas cartesianas. La posición de un observador puede estar definida por las coordenadas X', Y', Z' o mediante las coordenadas X'_{izquierda}, Y'_{izquierda}, Z'_{izquierda} y X'_{derecha}, Y'_{derecha} y Z'_{derecha} para los ojos izquierdo y derecho de un observador, y la posición de una o más (n) fuentes de iluminación mediante las coordenadas de X''_{1}, Y''_{1}, Z''_{1} a X''_{n}, Y''_{n}, Z''_{n} en el mismo sistema de coordenadas cartesianas.
Mientras se está recubriendo un objeto tridimensional, las condiciones no son las mismas en todos los puntos de la superficie del objeto. Más bien se dan conjuntos de parámetros de revestimiento que son diferentes, pero constantes, en puntos fijos para diferentes puntos de la superficie. Las razones de esto son, por ejemplo, la propia geometría del objeto, particularmente con objetos tridimensionales dotados de una forma compleja, diferencias planificadas deliberadamente en los conjuntos de parámetros de revestimiento en diferentes puntos de la superficie, y un cambio dinámico deliberadamente planificado en los parámetros de revestimiento que se dan durante el proceso de revestimiento.
Variaciones en el conjunto de parámetros de revestimiento durante el proceso de revestimiento llevan al desarrollo de una distribución en el espesor de la capa, incluyendo el espesor requerido de capa sobre la superficie del objeto con una desviación típica de, por ejemplo, \pm 20% a 50%. La distribución del espesor de la capa puede calcularse para un objeto dado y un proceso de revestimiento dado basándose en valores empíricos conocidos para la persona versada, calcularse empleando programas informáticos para la simulación del espesor de capa de las capas de revestimiento, por ejemplo el software RobCAD® de Tecnomatrix, o determinarse, en el caso de objetos tridimensionales reales, en pruebas de revestimiento.
Conforme a lo que se ha dicho en el párrafo anterior, puede asignarse ahora un espesor de capa definido de la capa de revestimiento pertinente a cada polígono individual o grupos de polígonos unidos entre sí por lados comunes. Gracias a que conoce el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente para cada polígono individual, el ordenador es capaz, a su vez, de asignar a cada polígono individual los datos ópticos de interés que guardan una relación con el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente.
Aparte de la distribución en el espesor de la capa, también se forma generalmente una distribución de diferentes parámetros de revestimiento cuando se aplican revestimientos a base de pulverización de líquidos, representada, por ejemplo, como una distribución resultante de los sólidos de la película húmeda sobre la superficie del objeto. La distribución de los sólidos de la película húmeda puede ser calculada por la persona versada, o ser determinada, por ejemplo, fijando secciones de tamaño adecuado de papel de aluminio de peso conocido, por ejemplo, de un tamaño entre 10 por 10 centímetros y 20 por 20 centímetros, a zonas apropiadas de la superficie del objeto, efectuando el revestimiento e inmediatamente después plegando el papel de aluminio, pesándolo, metiéndolo en el horno y volviendo a pesarlo para obtener una pesada diferencial.
La distribución del espesor de la capa, opcionalmente en combinación con la distribución de diferentes conjuntos de parámetros de revestimiento durante el revestimiento, puede ser responsable de diferencias perceptibles en el resultado óptico del revestimiento sobre un objeto. Por lo tanto, para aumentar la precisión de la imagen informatizada puede resultar aconsejable si la asignación de los datos ópticos a los polígonos se efectúa no únicamente tomando en consideración el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente, sino también teniendo en cuenta el conjunto de parámetros del revestimiento que se ha de asignar al polígono en cada caso, de forma particular el valor de los sólidos de la película húmeda que representa a dicho conjunto.
Si los datos ópticos son para propiedades de la superficie que pueden ser percibidas de forma diferente en función de la posición de un observador, el ordenador puede también, gracias a que conoce la posición de cada polígono individual, asignar a cada polígono un ángulo de visión dependiente de la posición del observador, y ángulos de iluminación dependientes de la posición de una o más fuentes de iluminación, y los datos ópticos, datos colorimétricos por ejemplo, que se correlacionan con éstos.
De modo similar, para aumentar la precisión de la imagen informatizada en el proceso en conformidad con la invención, puede resultar conveniente que el ordenador, a la hora de efectuar esta asignación, tenga también en cuenta la naturaleza de cada polígono (tipo de material, por ejemplo, en el caso de objetos tridimensionales compuestos de materiales diferentes; tipo de cualquier prerrevestimiento) y seleccione en consonancia de entre los datos ópticos almacenados diferenciados según el tipo de panel de prueba.
Para aumentar la precisión de la imagen informatizada en el proceso en conformidad con la invención, puede resultar también conveniente si el ordenador, a la hora de asignar los datos ópticos, tiene en cuenta la posición de cada polígono individual (cuando se posiciona el objeto tridimensional, según la captación de la posición durante la preparación del revestimiento en el objeto tridimensional en el mundo real) y selecciona en consonancia entre los datos ópticos almacenados diferenciados según la captación de la posición de los paneles de prueba durante la preparación del revestimiento. Cuando se tiene en cuenta la posición de cada polígono, esto se hace con ventaja de tal modo que los datos ópticos disponibles para un panel de prueba revestido en una posición horizontal se asignan a polígonos con una posición más horizontal, mientras que los datos ópticos disponibles para un panel de prueba revestido en una posición vertical se asignan a polígonos con una posición más vertical. Se aplica lo mismo si hay disponibles datos ópticos para paneles de prueba revestidos en una posición que esté entre la horizontal y la vertical.
Pueden así asignarse datos ópticos por parte del ordenador a cada polígono, y generarse una imagen informatizada juntando los polígonos proporcionados por la asignación. Una propiedad óptica individual de la superficie, o una combinación de al menos dos propiedades ópticas superficiales pueden representarse con la imagen informatizada.
La imagen informatizada puede generarse de una manera visualmente perceptible como representación realista o como representación codificada a escala, por ejemplo, como una representación con colores falsos o como una representación con diversos niveles de gris o diferentes patrones. Sin embargo, la imagen informatizada puede también generarse como una imagen de ordenador que exista únicamente como conjunto de datos. Qué tipo de imagen informatizada resulte más ventajosa en el caso individual depende del tipo de datos ópticos considerados y de la propiedad o propiedades ópticas de la superficie que hayan de representarse, o del problema técnico que se esté monitorizando con la evaluación de la imagen informatizada.
Si la propiedad óptica de la superficie medida en el proceso en conformidad con la invención es, por ejemplo, la impresión del color y/o del acabado especial, esto puede representarse visualmente de manera realista como una impresión producida en un objeto tridimensional asignando a cada polígono un color fundamental definido por los valores RGB obtenidos a partir de las correspondientes mediciones colorimétricas, estando representado cada polígono por píxeles compuestos en cada caso de una triple combinación de rojo-verde-azul. Las reflexiones de brillo pueden reproducirse variando la luminosidad o el contraste de los píxeles de los polígonos pertinentes. Juntando los polígonos, el objeto puede ser representado de forma tridimensional en la correspondiente impresión de color visualmente perceptible.
La generación de la imagen informatizada no está confinada a la reproducción con una iluminación con el iluminante empleado durante la medición óptica, por ejemplo, durante la colorimetría. Como se ha explicado con anterioridad en relación con la colorimetría, los datos colorimétricos están disponibles independientemente del iluminante empleado durante la colorimetría, o pueden calcularse si se conoce el iluminante empleado para la iluminación durante la colorimetría. La generación de la imagen informatizada puede realizarse con iluminación simulada con una fuente de iluminación o con varias fuentes de iluminación de cualquier distribución de intensidad espectral en la gama de la luz visible calculando los valores RGB de la curva de reflectancia determinada y almacenada durante la colorimetría con iluminación de un iluminante conocido. En el caso de varias fuentes de iluminación, resulta preferible que éstas tengan una distribución de intensidad espectral idéntica en cada caso.
Puede estar representado el objeto en conjunto o una sección del objeto, por ejemplo, mediante una función convencional de zoom. Para los propósitos del proceso en conformidad con la invención, en la práctica resulta suficiente el empleo de un ordenador personal convencional (por ejemplo, un Pentium III a 600 MHz con tarjeta gráfica tridimensional). Naturalmente, pueden emplearse ventajosamente ordenadores con mayor capacidad de cálculo.
La imagen informatizada puede realizarse en conformidad con la impresión visual producida con iluminación difusa o dirigida con una o más fuentes de iluminación.
La imagen informatizada realista, perceptible visualmente, o la imagen informatizada que existe en forma de representación codificada a escala puede generarse con todas las técnicas convencionales de realidad virtual. La expresión "representación tridimensional" debe entenderse que significa no sólo la forma de una representación tridimensional verdadera, sino también una representación bidimensional en perspectiva.
La imagen bidimensional en perspectiva puede efectuarse de una forma convencional, por ejemplo, en un monitor o mediante un proyector sobre una pantalla.
La auténtica imagen tridimensional puede realizarse con los métodos convencionales para producir imágenes estereográficas. Las imágenes desplazadas necesarias para esto, debido a la distancia entre los ojos de un observador, pueden ser calculadas por parte del software mediante simulación o teniendo en cuenta las posiciones definidas para los ojos izquierdo y derecho. El observador puede llevar, por ejemplo, gafas especiales como ayuda, y observar la imagen tridimensional informatizada en un monitor, en una pantalla de proyección o de retroproyección en la que, dependiendo del principio físico empleado, se muestren dos imágenes separadas que constituyen juntas una imagen espacial o bien simultáneamente (observación con gafas de filtro polarizado) o con una frecuencia elevada de cambio de imagen (observación con gafas de obturador). Otra alternativa es generar la correspondiente imagen para el observador por medio de un sistema de visionado montado en la cabeza (casco o gafas) con dos sistemas separados de visionado para los ojos izquierdo y derecho, o la imagen informatizada tridimensional completa en una cueva de realidad virtual.
Con independencia del medio elegido para la imagen tridimensional informatizada, la imagen de ordenador puede realizarse a modo de imagen estática, película, o como imagen informatizada interactiva en tiempo real. En la imagen informatizada a modo de película y, en especial, en la imagen informatizada en tiempo real, resulta posible alterar la posición del objeto que ha de verse y/o la posición del observador. Dependiendo del cambio de posición, el ordenador efectúa una reasignación constante de los datos ópticos, por ejemplo, de los valores RGB para cada píxel de cada polígono. En especial, en la imagen informatizada de tiempo real el ordenador aprende las posiciones relativas respectivas del objeto y del observador y, opcionalmente, de la(s) fuente(s) de iluminación con los medios convencionales para la técnica de realidad virtual empleada en cada caso. Por ejemplo, el observador puede simular un cambio en la posición relativa por medio de un ratón de ordenador, un joystick o un guante electrónico y controlar así el ordenador. Sin embargo, el observador puede también moverse de verdad e informar al ordenador del cambio en la posición relativa por medio de un dispositivo conectado al observador, por ejemplo, mediante un transmisor o una cámara que hace seguimiento de unas marcas fijadas al observador.
En una representación de la imagen informatizada como representación codificada a escala, los polígonos a los que se asignan datos ópticos que están fuera de un intervalo requerido se representan con uno o más códigos diferentes como polígonos con una asignación de datos ópticos que están dentro del intervalo requerido. De esta manera, puede identificarse inmediatamente que diferentes regiones de la superficie del objeto en términos de posición y área están dentro o fuera del intervalo requerido de las propiedades ópticas superficiales en cuestión. Pueden definirse regiones requeridas, regiones de tolerancia y regiones que están fuera de estas para todas las propiedades ópticas
superficiales.
Está claro para la persona versada que las imágenes informatizadas generadas con el proceso en conformidad con la invención pueden imprimirse en la forma de representaciones visualmente perceptibles en papel o también en otros materiales.
Aunque un imagen informatizada que existe con representación codificada puede ser evaluada visualmente, una imagen informatizada que exista únicamente como conjunto de datos puede ser evaluada mediante ordenador.
Resulta posible, con el proceso en conformidad con la invención, simular el resultado óptico del revestimiento para un objeto tridimensional que haya de recubrirse basándose en las propiedades ópticas superficiales medidas en paneles de prueba recubiertos.
Las imágenes informatizadas pueden evaluarse, por ejemplo, en términos de una desviación deseada, por ejemplo, la menor posible, de datos ópticos de los polígonos. Las desviaciones dentro de las propiedades ópticas de la superficie causadas por la distribución del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente en la superficie del objeto pueden simularse en términos de ubicación y área.
En un proceso dado de revestimiento para un objeto tridimensional dado, el proceso en conformidad con la invención puede asistir en la selección del agente de revestimiento adecuado para y que ha de ser empleado para la preparación de la capa de revestimiento pertinente en el objeto. Las pruebas de revestimiento que, en la práctica, han de efectuarse en el objeto, por ejemplo, pueden evitarse los ensayos de línea en los talleres de pintura de carrocerías, o al menos verse reducido sustancialmente su número y realizarse en su lugar de forma virtual, como simulación de ordenador.
Quien desarrolla los revestimientos obtiene con el proceso en conformidad con la invención una valiosa herramienta en el desarrollo de agentes de revestimiento para la preparación de la capa de revestimiento pertinente. Más en particular, el proceso en conformidad con la invención resulta adecuado para el desarrollo de un agente de revestimiento que, dentro de lo posible, no es susceptible a las variaciones en el espesor de la capa o a las variaciones en el conjunto de parámetros de revestimiento. Por ejemplo, el proceso en conformidad con la invención puede efectuarse con varios agentes de revestimiento de composiciones diferentes de acuerdo a la naturaleza y cantidad de los componentes. Pueden emplearse con ventaja métodos de planificación de ensayos estadísticos para la variación dentro de la composición del agente de revestimiento. Resulta claro para la persona versada que hay límites a la variación dentro de la composición del agente de revestimiento que haya de usarse para preparar la capa de revestimiento pertinente. Por ejemplo, el contenido en sólidos del agente de revestimiento no debería desviarse en más de \pm 10% absoluto respecto al del agente de revestimiento que vaya a usarse para revestir el objeto. En el desarrollo, particularmente en el desarrollo de una tonalidad cromática, de un agente pigmentado de revestimiento, particularmente uno que imparta cromaticidad alternante y/o un acabado especial, la tonalidad cromática de una capa de revestimiento aplicada con él debería corresponderse al menos en gran medida a la tonalidad requerida del revestimiento en el objeto.
Si se emplean imágenes informatizadas generadas con el proceso en conformidad con la invención y que existan como datos únicamente, la evaluación informatizada de las mismas puede emplearse para desarrollar una propuesta de formación de revestimiento para el agente de revestimiento que haya de utilizarse para preparar la capa de revestimiento pertinente o para optimizar la fórmula del mismo. Por ejemplo, gracias a que se conoce la influencia específica de diversos componentes del agente de revestimiento en el resultado óptico del revestimiento, un programa de optimización puede interpolar entre diversas imágenes informatizadas asignadas a una composición conocida de revestimiento hacia un valor óptimo, y elaborar una propuesta de formulación de revestimiento asociada.

Claims (18)

1. Un proceso para la generación de una imagen informatizada de un objeto tridimensional con revestimiento, que comprende los pasos de:
a)
preparar un revestimiento que comprende una capa de revestimiento pertinente con espesor de capa variable en al menos un panel de prueba,
b)
tomar una pluralidad de mediciones de al menos una propiedad óptica de la superficie como función del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente,
c)
almacenar los datos ópticos en un fichero de datos con consignación del espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente,
caracterizado porque el proceso comprende además los pasos de:
d)
facetear por ordenador las superficies visibles de un objeto tridimensional en un número suficiente de áreas poligonales planas, siendo cada una lo suficientemente pequeña para la descripción suficientemente precisa de la topografía superficial,
e)
asignar por ordenador el espesor de capa de la capa de revestimiento pertinente y los datos ópticos asociados en cada caso a cada área poligonal individual, y
f)
reunir las áreas poligonales en una imagen informatizada del objeto tridimensional,
en el que los pasos a) a f) se realizan en el orden apropiado.
2. El proceso de la reivindicación 1, en el que la capa de revestimiento pertinente se aplique con un gradiente de espesor de capa en cuña.
3. El proceso de la reivindicación 1 o de la 2, en el que la capa se seleccione de entre el grupo que consiste en i) un revestimiento superior de capa única que consiste en la capa de revestimiento pertinente y ii) un revestimiento de capa múltiple con la capa de revestimiento pertinente como una de las capas de revestimiento que forman el revestimiento de capa múltiple.
4. El proceso de la reivindicación 1, de la 2 o de la 3, en el que al menos un panel de prueba en el paso a) adopte una posición seleccionada de entre el grupo que consiste en una orientación horizontal y una orientación vertical.
5. El proceso de la reivindicación 1, de la 2 o de la 3, en el que al menos un panel de prueba esté recubierto en una orientación horizontal, al menos un panel de prueba adicional esté recubierto en una orientación vertical, y en el que los datos ópticos pertinentes estén almacenados con consignación de la orientación pertinente que prevalezca mientras se estén recubriendo los paneles de prueba, y se seleccionen en consonancia cuando se asignen a cada área poligonal individual.
6. El proceso de la reivindicación 5, en el que al menos un panel adicional de prueba se recubra en una orientación que esté entre la orientación horizontal y la vertical, y los datos ópticos se almacenen con consignación de la orientación pertinente que prevalezca mientras se esté recubriendo el panel adicional de prueba, y se seleccionen en consonancia cuando se asignen a cada área poligonal individual.
7. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el panel o paneles de prueba sea o sean recubierto(s) bajo la influencia de un conjunto definido de parámetros de revestimiento.
8. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se recubran al menos dos paneles de prueba bajo la influencia de un conjunto diferente de parámetros de revestimiento para cada panel y los datos ópticos pertinentes se almacenen con consignación del conjunto pertinente de parámetros de revestimiento y se seleccionen en consonancia cuando se asignen a cada área poligonal individual.
9. El proceso de la reivindicación 8, en el que la capa de revestimiento pertinente se prepare bajo la influencia de dicho conjunto diferente de parámetros de revestimiento para cada panel.
10. El proceso de la reivindicación 9, en el que los diversos conjuntos de parámetros de revestimiento sean los que llevan a diferentes valores de sólidos en la capa húmeda de la capa de revestimiento pertinente.
11. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las mediciones de las propiedades ópticas de la superficie se seleccionen de entre el grupo que consiste en mediciones no dependientes del ángulo y mediciones dependientes del ángulo, seleccionándose las mediciones no dependientes del ángulo de entre el grupo que comprende las determinaciones visuales de los límites de picadura, las determinaciones visuales de los límites de pandeo, las mediciones colorimétricas en revestimientos monocromáticos y las mediciones de la estructura de la superficie, seleccionándose las mediciones dependientes del ángulo de entre el grupo que consiste en mediciones colorimétricas y mediciones de brillo.
12. El proceso de la reivindicación 11, en el que los datos ópticos medidos como función del ángulo se almacenen con consignación de los ángulos pertinentes seleccionados de entre el grupo que consiste en ángulos de observación, ángulos de iluminación y combinaciones de los mismos, y se asignen a cada área poligonal individual como función de la posición de un observador y al menos una fuente de iluminación.
13. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la imagen informatizada sea una representación seleccionada de entre el grupo que consiste en i) la representación de una propiedad óptica individual de la superficie y ii) la representación de una combinación de al menos dos propiedades ópticas de la superficie.
14. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la imagen informatizada sea una representación perceptible visualmente seleccionada de entre el grupo que consiste en
i)
una representación tridimensional realista,
ii)
una representación tridimensional codificada a escala,
iii)
una representación bidimensional realista en perspectiva, y
iv)
una representación bidimensional codificada a escala en perspectiva.
15. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la imagen informatizada exista únicamente como conjunto de datos.
16. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la imagen informatizada se seleccione de entre el grupo que consiste en una imagen estática, una película y una representación interactiva en tiempo real.
17. El proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el objeto tridimensional se selecciona de entre el grupo que consiste en carrocerías de vehículos motorizados y piezas de carrocería.
18. El empleo del proceso de cualesquiera de las reivindicaciones precedentes como herramienta en el desarrollo de agentes de revestimiento.
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