FI124452B - Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI124452B
FI124452B FI20105783A FI20105783A FI124452B FI 124452 B FI124452 B FI 124452B FI 20105783 A FI20105783 A FI 20105783A FI 20105783 A FI20105783 A FI 20105783A FI 124452 B FI124452 B FI 124452B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measured
intended
image
detector
host device
Prior art date
Application number
FI20105783A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105783L (fi
FI20105783A0 (fi
Inventor
Karri Niemelä
Heimo Keränen
Jari Miettinen
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20105783A priority Critical patent/FI124452B/fi
Publication of FI20105783A0 publication Critical patent/FI20105783A0/fi
Priority to JP2013517425A priority patent/JP2013532290A/ja
Priority to EP11791997.7A priority patent/EP2591339A1/en
Priority to US13/809,164 priority patent/US20130208285A1/en
Priority to PCT/FI2011/050646 priority patent/WO2011154617A1/en
Publication of FI20105783L publication Critical patent/FI20105783L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI124452B publication Critical patent/FI124452B/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274Calibration, base line adjustment, drift correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251Colorimeters; Construction thereof
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/57Measuring gloss
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02Mechanical
    • G01N2201/022Casings
    • G01N2201/0221Portable; cableless; compact; hand-held
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02Mechanical
    • G01N2201/022Casings
    • G01N2201/0222Pocket size

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi
Keksintö liittyy menetelmään ja laitteeseen pintojen värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien mukaisesti.
5 Pintojen visuaalisen ulkonäön määrittäminen edellyttää usean tyyppisiä mittauksia: mm. pinnan väri ja tekstuuri (spektraalinen suure), kiiltoaste ja läpäisevyys (heijastus ja sironta) sekä pinnan muoto (mikrorakenne ja topografia). Tyypillisesti pinnan väri mitataan pistemäisesti heijastusspektrofotometrillä ja pinnan muut ominaisuudet erillisillä niitä varten kehitetyillä kiilto-, karheus-ja sirontamittareilla.
10 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ratkaisu, jolla pintoja voidaan tutkia yksinkertaisemmin ja edullisesti.
Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että valaisuvaloa mitattavalle pinnalle sekä ainakin yhdelle vakioreferenssipinnalle, joka sijaitsee mainitun mitattavan pinnan läheisyydessä, ainakin kahdella eri aallonpituuskaistalla ja kahdessa eri kulmassa. Sekä mitattavalta pinnalta 15 että referenssipinnalta heijastunut tai sironnut valo ohjataan edelleen detektorille, jolle muodostetaan kuva mitattavasta pinnasta ja referenssipinnasta. Koska referenssipinta on ominaisuuksiltaan vakioitu, sen avulla voidaan kalibroida mitattavan pinna kuva tai analysoida tätä muutoin.
Yhden näkökohdan mukaan keksinnön mukainen laite on muodostettu laitemoduuliksi, joka δ 20 on toiminnallisesti liitettävissä kameralla varustettuun isäntälaitteeseen, kuten c\j ci matkapuhelimeen. Laite käsittää välineet valaisuvalon tuottamiseksi, jotka välineet on i t— sovitettu kohdistamaan valaisuvaloa mitattavalle pinnalle ainakin kahdella eri x aallonpituuskaistalla ja kahdessa eri kulmassa. Laite käsittää myös välineet pinnalta
DC
heijastuneen tai sironneen valon ohjaamiseksi isäntälaitteen detektorille mitattavan pinnan co £5 25 kuvan muodostamiseksi. Laitteessa on niin ikään ainakin yksi referenssipinta, joka on m ° sijoitettavissa mitattavan pinnan läheisyyteen siten, että valaisuvalo kohdistuu myös o 00 referenssipintaan ja myös referenssipinnalta heijastunut tai sironnut valo on ohjattavissa 2 isäntälaitteen detektorille. Laite se on sovitettu ottamaan kuva mitattavasta pinnasta eri valaisukulmissa.
Edullisen sovellutusmuodon mukaan laite käsittää 1-3 erillistä referenssipintaa, jotka käsittävät yhden tai useamman seuraavista alueista: 5 - valkoinen tasavärinen alue tai valko-musta alue detektorille muodostuvan kuvan valkotasapainon määrittämiseksi, - eri värisävyjä käsittävän alueen detektorille muodostuvan kuvan väritasapainon määrittämiseksi, - karheudeltaan, topografialtaan ja/tai kiilloltaan muutetun alueen mitattavan pinnan 10 karheuden, topografian tai kiiltoasteen määrittämiseksi.
Yhden sovellutusmuodon mukaan laite käsittää aukon tai ikkunan, josta valaisuvalo on ohjattavissa mitattavalle pinnalle ja mainittu ainakin yksi referenssipinta on sijoitettu mainitun aukon tai ikkunan reunalle. Edullisesti referenssipinta on sijoitettu oleellisesti samaan optiseen tasoon mitattavan pinnan kanssa, eli käytännössä ohuelle alustalle, joka asetetaan kiinni 15 kohteeseen, siten, että se rajaa kohdetta. Edullisen sovellutusmuodon mukaan referenssialueita on kolme erityyppistä ja ne sijaitsevat mainitun aukon tai ikkunan eri laidoilla.
Yhden sovellutusmuodon mukaan välineet valaisuvalon tuottamiseksi käsittävät LED-valaisimia, jotka toimivat ainakin kahdella eri aallonpituudella.
Edullisesti välineet pinnalta heijastuneen tai sironneen valon ohjaamiseksi detektorille 20 käsittävät suurentavan optiikan, jonka avulla detektorille on muodostettavissa suurennettu ^ kuva mitattavasta pinnasta ja mainitusta ainakin yhdestä referenssipinnasta. Näin saadaan o ^ aikaan mikroskooppinen mittalaite. Vaihtoehtoisen sovellutusmuodon mukaan, mikäli laite on co S5 liitetty mikroskooppikuvaukseen soveltuvaan isäntälaitteeseen, voidaan käyttää ainoastaan isäntälaitteen optiikkaa.
X
DC
CL
25 Yhden sovellutusmuodon mukaan, erityisesti mikäli halutaan mitata pinnan topografiaa, co r- karheutta tai kiiltoa, laite on sovitettu ottamaan kuvia mitattavasta pinnasta eri
LO
° valaisukulmissa.
o c\j 3
Edelleen, laite voi käsittää välineet laukaisusignaalin vastaanottamiseksi isäntälaitteelta ja välineet mitattavan pinnan valaisemiseksi vasteena isäntälaitteesta saatavalle laukaisusignaalille.
Vaihtoehtoisen sovellutusmuodon mukaan laite voi itsessään käsittää mainitun detektorin 5 ja/tai välineet detektorille saatavan kuvan analysoimiseksi.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään yllä kuvattua laitetta liitettynä isäntälaitteeseen, kuten matkapuhelimeen, jolloin hyödynnetään isäntälaitteen detektoria kuvan muodostamiseksi ja/tai isäntälaitteen tiedonkäsittely-yksikköä mitattavan pinnan kuvan analysoimiseksi. Menetelmässä erityisesti: 10 - valaistaan mitattavaa pintaa ainakin kahdella eri aallonpituuskaistalla ja kahdessa eri kulmassa, - ohjataan mitattavalta pinnalta heijastunutta tai sironnutta valoa detektorille pinnan kuvan muodostamiseksi, - samanaikaisesti mitattavan pinnan valaisemisen kanssa valaistaan ainakin yhtä 15 referenssipintaa, jolla on tunnetut ominaisuudet ja joka on sijoitettu mitattavan pinnan läheisyyteen, jolloin myös referenssipinnalta heijastunut tai sironnut valo ohjataan detektorille referenssipinnan kuvan muodostamiseksi, ja - mitattavan pinnan kuvaa analysoidaan käyttämällä hyväksi referenssipinnan kuvaa.
Mainittuna referenssipintana voi olla eri värisävyjä sisältävä pinta, ja mitattavan pinnan kuva 20 kalibroidaan mainitun ainakin yhden referenssipinnan kuvan avulla mitattavan pinnan ^ värisävyjen kalibroimiseksi.
δ ^ Mainittuna referenssipintana voi olla myös karheudeltaan, topografialtaan ja/tai ° kiiltoasteeltaan muutettu pinta, jolloin mittavasta pinnasta ja mainitusta referenssipinnasta ^ otetaan kuvia eri valaisukulmissa ja mitattavan pinnan karheus, topografia tai kiilto x o. 25 määritetään mainitun ainakin yhden referenssipinnan kuvan avulla.
co 00
Karheudeltaan, topografialtaan ja/tai kiiltoasteeltaan muutetulla pinnalla tarkoitetaan pintaa, o g jolla on tunnetut karheus-, topografia- tai kiilto-ominaisuudet, jotka ovat hyödynnettävissä
CM
4 analyysivaiheessa siten, että myös mitattavan pinnan vastaava ominaisuus saadaan määritetyksi.
Edullisesti analysointi suoritetaan erikseen kullekin detektorin aallonpituuskanavalle erityisesti mitattavan pinnan värien kalibroimiseksi luotettavasti.
5 Täsmällisemmin keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on sanottu itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Koska laite käsittää sekä usean aallonpituuden ja kulman valaisun sekä referenssipinnan, voidaan yhdistetty uudella tavalla kuvantava värimittaus sekä pinnan hienorakenteen mittaus. Keksintö myös mahdollistaa hyvän 10 tarkkuuden ja toistettavuuden käyttäen yksinkertaista ja alhaiset tuotantokustannukset omaavaa laiterakennetta.
Keksinnön sovellusalueina ovat mm. kannettavat pinnan värimittalaitteet sekä kiillon, karheuden muodon mittauslaitteet. Keksintö mahdollistaa mm. tarkan väri-ja pintamittauksen integroinnin osaksi kannettavaa kamerapuhelinta.
15 Seuraavaksi keksinnön sovellutusmuotoja ja etuja tarkastellaan yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viitaten.
Kuviossa 1 esitetään keksinnön mukainen laiterakenne yhden sovellutusmuodon mukaan.
Kuviossa 1 esitetään kuvion 1 mukaisella laiterakenteella otettu mikroskooppikuva. Kuva-alueen keskellä on kuva mitattavasta pinnasta. Kuva-alueen reunoilla on kuvat mitattavan 't 5 20 pinnan lähelle asetetuista referenssipinnoista.
c\j i cp Kuvioissa 3a ja 3b esitetään pinnan kiillon ja topografian mittauksen toteuttamisen periaate eri ^ geometrioihin asetetuilla valaisimilla. Kukin valaisugeometria tuottaa erilaisen, pinnan g muodostaja kiiltoasteesta riippuvan kuvan. Kuvassa b pinnan muodon muutos näkyy eri co tavalla vasemmalta suunnalta valaistussa kuvassa kuin oikealta suunnalta valaistussa kuvassa, co LT3 o 25 Kuviossa 4esitetään matkapuhelimeen liitetty valaisu- ja kuvausoptiikan sekä referenssialueet δ ^ käsittävä moduuli, joka muuntaa matkapuhelimen tarkkuusmittalaitteeksi, jolla voidaan 5 määrittää pinnan väri, topografia ja kiiltoaste. Lisäksi laitteella voidaan dokumentoida pinnan rakenne 2D-ja 3D-kuvin.
Kuviossa 5 esitetään matkapuhelimeen liitetty mikroskooppimoduulilla kuvattu rakennekuva tekstiilistä.
5 Kuviossa 6 esitetään mikroskooppimuulilla tuotettu 3D-kuva kuvion 5 kohteesta. 3D-kuvan avulla voidaan dokumentoida mm. pinna tasaisuus ja neuloksen laatu.
Keksinnössä kuvataan uudentyyppinen menetelmä ja laiterakenne, joilla voidaan mitata pinnan väriä ja myös muita pinnan ominaisuuksia tarkasti ja toistettavasti. Menetelmän 10 keskeinen uusi idea on yhdistää mittaukseen samanaikainen referenssimittaus, jonka avulla valolähteen ja valoanturin ominaisuuksien vaihtelut ovat kalibroitavissa. Keksinnön sovellusalueina ovat mm. kannettavat pinnan värimittalaitteet sekä kiillon, karheuden muodon mittauslaitteet. Keksintö mahdollistaa mm. tarkan väri-ja pintamittauksen integroinnin osaksi kannettavaa kamerapuhelinta. Keksintöön pohjautuen voidaan toteuttaa uudentyyppisiä 15 mobiileja mittauksia ja serveripalveluita yhdistäviä liiketoimintamalleja.
Värin sekä pinnan muiden optisten ominaisuuksien mittaamisessa valonlähteen sekä valoanturin ominaisuuksien hallinta ovat keskeisessä asemassa. Valonlähteen intensiteetin tai säteilyspektrin, samoin kuin valoanturin herkkyyden ja aallonpituusvasteen muutokset vaikuttavat suoraan mittaustulokseen, jos niiden vaikutusta ei korjata kalibroimalla. Esillä 20 oleva keksintä ratkaisee tämän ongelman sisällyttämällä valonlähteen/valonlähteet ja o kalibroinnin mahdollistavan referenssipinnan samaan laiteyksikköön. Tällaisella rakenteella c\j <x> voidaan mitata paitsi pinnan väriä, myös muita pinnan ominaisuuksia tarkasti ja toistettavasti.
cp
Menetelmän keskeinen uusi idea on yhdistää mittaukseen samanaikainen referenssimittaus, x jonka avulla valolähteen ja valoanturin ominaisuuksien vaihtelut ovat kalibroitavissa, cr
CL
g 25 Mittaus toteutetaan pinnan päälle asetettavalla laitteella, joka sisältää pinnasta g mikroskooppikuvaa tuottavan valaisin- ja kuvausyksikön sekä mittauksen tarkkuuden o varmistavan referenssipintarakenteen. Tällaisena voi toimia valkoinen tasavärinen alue tai valko-musta alue detektorille muodostuvan kuvan valkotasapainon määrittämiseksi, eri 6 (harmaan sävyistä poikkeavia) värisävyjä käsittävä alueen detektorille muodostuvan kuvan väritasapainon määrittämiseksi, ja karheudeltaan, topografialtaan ja/tai kiilloltaan muutetun alueen mitattavan pinnan karheuden, topografian tai kiiltoasteen määrittämiseksi.
Kuvioihin 1 ja 2 viitaten esillä oleva laite käsittää yhden sovellutusmuodon mukaan kuva-5 anturin 19 (esim. värikuvaa tuottava CCD-kenno), kuvausoptiikan 13, LEDeilla toteutetut valaisinrakenteet 13 sekä mitattavan pinnan 10 ja kuva-alueen 12 läheisyyteen sijoitetut referenssipinnat 15 A, 15B, 15C. Nämä referenssipinnat ovat kiinteä osa laiterakennetta ja ne on tuotu niin lähelle mitattavaa pintaa, että kuvausoptiikan muodostamassa kuvassa näkyy (riittävän tarkasti) sekä mitattava pinta että referenssipinnat kuvion 2 mukaisesti.
10 Valaisu- ja kuvausoptiikka on kuvioiden mukaisesti toteutettu siten että mitattava pinta ja referenssialueet valaistaan oleellisesti samassa geometriassa. Samoin kuvausgeometria on oleellisesti samanlaisen sekä referenssipinnalle että mitattavalle pinnalle. Niinpä referenssipinnoilta saatava informaatio on suoraan hyödynnettävissä mitattavan pinnan ominaisuuksien määrittämisessä.
15 Kuten yllä on käynyt ilmi, detektorin tai kaiken kuvausoptiikan ei tarvitse olla osa samaa laiterakennetta kuin valaisun ja referenssipintojen, vaan laite voidaan muodostaa isäntälaitteeseen 18 toiminnallisesti liitettäväksi erilliseksi moduuliksi. Tällöin moduuliin kuuluvat laiteosat on edullisesti koteloitu integraaliseksi yksiköksi, joka edelleen käsittää välineet ohjaussignaalin vastaanottamiseksi isäntälaitteelta tai ohjaussignaalin välittämiseksi 20 isäntälaitteelle valaisun ja detektoinnin yhtäaikaistamiseksi. Tällainen käytännön ratkaisu on esitetty kuviossa 4.
"ί- Ο ^ Käytettäviä aallonpituuskanavia on edullisesti vähintään kaksi, mutta täyden värinmäärityksen
CD
S5 aikaansaamiseksi niitä on kolme tai enemmän, esimerkiksi punainen, vihreä ja sininen kanava >- (RGB), kuten alla tarkemmin selitetään, x
IX
25 Samoin pinnan valaisukulmia on edullisesti vähintään kaksi, mikä käytännössä usein co tarkoittaa, usean erillisen valonlähteen, kuten LED-valon käyttämistä. Valonlähteet on m 5 edullisesti symmetrisesti sijoitettu mitattavan pinnan normaalin suhteen, mikä yksinkertaistaa o ^ kuvien tulkintaa. Valonlähteet voivat olla sijoitettu mitattavan pinnan normaalin ympäri 7 piirretylle ympyränkehälle, ja niitä voi sijaita tällä tasavälisesti esimerkiksi 2-20. Edullisesti valonlähteinä on ainakin 3 eri aallonpituuskaistan omaavaa lähdettä.
Värin mittaaminen 5 Laitteen avulla voidaan määrittää pinnan väri ottamalla RGB-värikuva kohteesta (kuvioiden 3a ja 3b osoittamassa esimerkissä LED-valaisimet 13A, 13 ja 13C edustavat kukin yhtä kanavaa R/G/B) ja kalibroimalla kuvan tarkka värisävy kuvan laidoilla olevien referenssialueen tunnettujen värisävyjen avulla. RGB- kuvauksessa kamera ottaa kohteesta samanaikaisesti kolme erillistä kuvaa, joissa kussakin kuvassa valosta on suodatettu tietty 10 aallonpituuskaista (red, green ja blue-kaistat).
RGB-kuvauksella voidaan tunnetusti saada useisiin sovelluksiin riittävä värierottelu, jos valaisun, aallonpituuskaistojen ja geometrioiden ominaisuudet ovat hallitut. RGB-kuvauksella on saatu lupaavia tuloksia tutkimushankkeissa, joissa RGB-kameran värimittaustarkkuus on vastannut kaupallisten värimittareiden suorituskykyä.
15 Tässä keksinnössä RGB-kuvaukseen perustuvan värimittauksen tarkkuutta kasvatetaan samasta kuvasta tehtävän kalibroinnin avulla. Esitetyllä ratkaisulla voidaan kompensoida seuraavat värimittauksen tarkkuuteen oleellisesti vaikuttavat tekijät: - Valaisun intensiteetti ja sen vaihtelut - Valaisun spektri ^ 20 - Kameran intensiteettivaste RGB-kanavilla o ^ - RGB-kanavien spektraalinen vaihtelu co ° - Kameran offset-tasojen vaihtelut x Useimmilla kameroilla, etenkin matkapuhelimeen integroiduilla CMOS-kameroilla, kameran
CL
elektroniikka on toteutettu siten, että kuvien RGB-kanavien suhde ja offset-arvot balansoidaan 25 joka kuvan oton yhteydessä. Tämä tekee värimarityksen pelkän kuvan perustella hyvin ° epätarkaksi. Joka kuvasta tehtävä referenssimittaus korjaa tällaisista tekijöistä aiheutuvat
CVJ
8 vaihtelut. Korjaukseen voidaan käyttää referenssipinnan tunnettuja värisävyjä sekä esim. mustia, valkoisia ja harmaita referenssipinnan värisävyjä.
Värikuvaukseen käytetty RGB-kamera voidaan korvata myös esimerkiksi mustavalkokameralla ja sen eteen asennetulla säädettävällä kapeakaistaisella värisuotimella.
5 Värisuodin voi olla esimerkiksi sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-suodin.
Kuviossa 5 esitetään värimittauksen avulla toteutettu rakennekuva tekstiilistä.
Pinnan kiillon, karheuden ia topografian mittaaminen
Pinnan muiden ominaisuuksien mittaamiseksi laiteranne on toteutettu siten, että pintaa 10 voidaan valaista värimittaukseen käytetyn valaisun lisäksi myös useita erilaisia valaisugeometrioita tuottavilla valaisimilla. Valaisuosa koostuu useista eri geometrioihin sijoitetuista LEDeista tai LEDien ja valaisuoptiikoiden yhdistelmistä kuvioiden 3a ja 3b osoittaman periaatteen mukaisesti.
Pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi laite ottaa peräkkäin useita kuvia siten, että kussakin 15 kuvassa on käytetty erilaista valaisugeometriaa. Kukin valaisu tuottaa kuvaan erilaisen, pinnan kiiltoasteesta ja topografiasta riippuvan vasteen. Pinnan ominaisuuden lasketaan naiden kuvien suhteesta. Esimerkiksi pinnan muotoja topografia voidaan määrittää fotometrisen stereomittauksen avulla ottamalla kaksi kuvaa siten, että pinnan valaisusuunta on näissä kuvissa vastakkainen. Pinnan kiiltoaste voidaan määrittää esim. ottamalla pinnasta kaksi ^ 20 kuvaa, joissa toisessa valaisu on peilikulmassa kuvauskulmaan nähden ja toisessa esim. 45 o ^ asteen kulmassa kuvauskulmaan nähden ja laskemalla naiden kuvien suhde. Eri geometrioissa ώ cp olevat valaisut ovat keskenään samanväriset, jolloin pinnan ominaisuuksien mittaus ei riipu ·- pinnan väristä. Tätä periaatetta havainnollistetaan kuvioissa 3a ja 3b. Kuten nähdään, tasaiseen g pintaan 10' verrattuna epätasainen pinta 10" antaa erilaisen vasteen valaisusuunnasta riippuen.
CD
{$2 25 Laite on edullisesti sovitettu käyttämään referenssipintoja myös näiden mittaustulosten
LO
® kalibrointiin. Referenssipinta voi tässä tapauksessa käsittää esim. erilaisia tunnettuja pinnan o mikrorakenteen muotoja ja kiiltoasteita.
9
Kuviossa 6 esitetään yllä olevalla periaatteella muodostettu topografiakuva tekstiilistä. Kalibrointi ia tarkkuuden ylläpitäminen
Keksinnön mukainen mittauslaite kalibroidaan ja kalibroitu tarkkuus ylläpidetään seuraavalla 5 menettelyllä: A. Tunnetun kalibrointinäytteen mittaaminen
Laitteella kuvataan aluksi yksi tai useampi tunnettu näyte. Laiteen kuva-alueen keskellä on tällöin tunnettu pinta ja kuvan reuna-alueilla referenssialueet. Tämän kuvatiedon pohjalta laite laskee väriparametrit ja muut pinnan ominaisuuksien parametrit referenssialueille, eli toisin 10 sanoen kalibroi referenssialueet.
B. Mittauksen kalibroiminen referenssialueiden avulla
Mitattaessa laite kuvaa samanaikaisesti mitattavan pinnan sekä referenssialueet. Laite käyttää referenssialueita tällöin mittauksen kalibrointiin.
15 Keksinnön hyödyntämismahdollisuudet
Keksinnön avulla voidaan toteuttaa esimerkiksi maalaamoiden tai tekstiiliteollisuuden tarpeisiin pintojen laadun mittaus-ja dokumentointijärjestelmä. Kännykän avulla mittaustieto ^ saadaan palvelimelle, jossa ylläpidetään tietokantaa materiaaleista, väreistä ja pinnan o cvj ominaisuuksista. Palvelimen avulla voidaan toteuttaa myös laajoja analyyseja. Koko i cp 20 tietokannan informaation ja analyysipalvelut ovat käytettävissä myös mittaustilanteessa (mm.
^ luokittelut, tietokantahaut, värianalyysit).
x cc °· Yleisemmin sanottuna esitetyllä ratkaisulla voidaan toteuttaa sähköisiä palveluita, jos co oo isäntälaitteena on tietoliikenneyhteydellä varustettu laite (tai lait on itsessään varustettu o tietoliikenneyhteyksillä) siten, että δ
CVJ
10 - liitetään isäntälaitteessa mitattavasta pinnasta saatavaan informaatioon digitaalisessa muodossa oleva tunniste (esim. tieto mitattavasta pinnasta, mittausaika tms.), - lähetetään isäntälaitteella ainakin osa mittavasta pinnasta saatavasta informaatiosta sekä mainittu tunniste mainitun tietoliikenneyhteyden avulla etäpalvelimelle, 5 - vastaanotetaan isäntälaitteelle mainitulta etäpalvelimelta mainitun tietoliikenneyhteyden välityksellä vahvistus mitattavasta pinnasta saatavan informaation ja tunnisteen vastaanottamisesta.
Edelleen, etäpalvelimella mitatun pinnan informaatiota voidaan verrata aikaisemmin etäpalvelimelle lähetettyyn informaatioon, ja vastaanottaa isäntälaitteelle etäpalvelimelta 10 mainitun vertailun tulos.
't δ
(M
CD
cp
X
DC
CL
CO
CO
r--
LO
O
δ C\1

Claims (14)

1. Laitemoduuliksi muodostettu laite pinnan (10) ominaisuuksien mittaamiseksi, joka laite (10) on toiminnallisesti liitettävissä kameralla varustettuun isäntälaitteeseen (18), kuten matkapuhelimeen, ja joka laite käsittää 5. välineet (13) valaisuvalon tuottamiseksi, jotka välineet on sovitettu kohdistamaan valaisuvaloa mitattavalle pinnalle (10) ainakin kahdella eri aallonpituuskaistalla ja ainakin kahdessa eri kulmassa, - välineet pinnalta heijastuneen tai sironneen valon ohjaamiseksi isäntälaitteen (18) detektorille (19) mitattavan pinnan (10) kuvan muodostamiseksi, 10 tunnettu siitä, että - laite edelleen käsittää ainakin yhden referenssipinnan (15A, 15B, 15C), joka on sijoitettavissa mitattavan pinnan (10) läheisyyteen siten, että valaisuvalo kohdistuu myös referenssipintaan (15A, 15B, 15C) ja myös referenssipinnalta (15A, 15B, 15C) heijastunut tai sironnut valo on ohjattavissa isäntälaitteen (18) detektorille (19), ja että 15. se on sovitettu ottamaan kuva mitattavasta pinnasta (10) eri valaisukulmissa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää 1 - 3 erillistä referenssipintaa (15A, 15B, 15C), jotka käsittävät yhden tai useamman seuraavista alueista: - valkoinen tasavälinen alue tai valko-musta alue (15B) detektorille muodostuvan kuvan valkotasapainon määrittämiseksi, 20. eri värisävyjä käsittävän alueen (15 A) detektorille muodostuvan kuvan väritasapainon ^ määrittämiseksi, ^ - karheudeltaan, topografialtaan ja/tai kiilloltaan muutetun alueen (15C) mitattavan g pinnan karheuden, topografian tai kiiltoasteen määrittämiseksi. σ>
^ 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää aukon tai x £ 25 ikkunan, josta valaisuvalo on ohjattavissa mitattavalle pinnalle (10) ja mainittu ainakin yksi ^ referenssipinta (15A, 15B, 15C) on sijoitettu mainitun aukon tai ikkunan reunalle, edullisesti N- § oleellisesti samaan optiseen tasoon mitattavan pinnan (10) kanssa. δ C\J
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että referenssialueita (15A, 15B, 15C) on kolme erityyppistä ja ne sijaitsevat mainitun aukon tai ikkunan eri laidoilla.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet (13) valaisuvalon tuottamiseksi käsittävät LED-valaisimia, jotka toimivat ainakin kahdella eri 5 aallonpituudella.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet pinnalta heijastuneen tai sironneen valon ohjaamiseksi detektorille (19) käsittävät suurentavan optiikan, jonka avulla detektorille (19) on muodostettavissa suurennettu kuva mitattavasta pinnasta (10) ja mainitusta ainakin yhdestä referenssipinnasta (15A, 15B, 15C).
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineet laukaisusignaalin vastaanottamiseksi isäntälaitteelta (IB) ja välineet mitattavan pinnan (10) valaisemiseksi vasteena isäntälaitteesta (18) saatavalle laukaisusignaalille.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää mainitun detektorin (19) sekä välineet detektorille saatavan kuvan analysoimiseksi.
9. Menetelmä pinnan ominaisuuksien mittaamiseksi, jossa menetelmässä - valaistaan mitattavaa pintaa (10) ainakin kahdella eri aallonpituuskaistalla ja ainakin kahdessa eri kulmassa, - ohjataan mitattavalta pinnalta (10) heijastunutta tai sironnutta valoa detektorille (19) pinnan kuvan muodostamiseksi, 20. samanaikaisesti mitattavan pinnan (10) valaisemisen kanssa valaistaan ainakin yhtä o referenssipintaa (15A, 15B, 15C), jolla on tunnetut ominaisuudet ja joka on sijoitettu g mitattavan pinnan (10) läheisyyteen, jolloin myös referenssipinnalta (15A, 15B, 15C) i g> heijastunut tai sironnut valo ohjataan detektorille (19) referenssipinnan (15A, 15B, x 15C) kuvan muodostamiseksi, ja 25. niitattavan pinnan (10) kuvaa analysoidaan käyttämällä hyväksi referenssipinnan (15 A, 15B, 15C) kuvaa ^ tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan käyttämällä jonkin patenttivaatimuksen 1-8 ^ mukaista laitetta liitettynä isäntälaitteeseen (18), kuten matkapuhelimeen, jolloin hyödynnetään isäntälaitteen (18) detektoria kuvan muodostamiseksi ja/tai isäntälaitteen (18) tiedonkäsittely-yksikköä mitattavan pinnan (10) kuvan analysoimiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - mainittuna referenssipintana (15A, 15B, 15C) on eri värisävyjä sisältävä pinta, ja 5. mitattavan pinnan (10) kuva kalibroidaan mainitun ainakin yhden referenssipinnan (15A, 15B, 15C) kuvan avulla mitattavan pinnan (10) värisävyjen kalibroimiseksi.
11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - mainittuna referenssipintana (15C) on eri karheudeltaan, topografialtaan ja/tai kiiltoasteeltaan muutettu pinta, 10. mittavasta pinnasta (10) ja mainitusta referenssipinnasta (15C) otetaan kuvia eri valaisukulmissa, - mitattavan pinnan (10) karheus, topografia tai kiilto määritetään mainitun ainakin yhden referenssipinnan (15C) kuvan avulla.
12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että analysointi 15 suoritetaan erikseen kullekin detektorin (19) aallonpituuskanavalle.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - isäntälaitteena (18) on tietoliikenneyhteydellä varustettu laite, - liitetään isäntälaitteessa (18) mitattavasta pinnasta (10) saatavaan informaatioon digitaalisessa muodossa oleva tunniste, 20. lähetetään isäntälaitteella (18) ainakin osa mittavasta pinnasta (10) saatavasta co 5 informaatiosta sekä mainittu tunniste mainitun tietoliikenneyhteyden avulla CM etäpalvelimelle, cp - vastaanotetaan isäntälaitteelle (18) mainitulta etäpalvelimelta mainitun CM x tietoliikenneyhteyden välityksellä vahvistus mitattavasta pinnasta (10) saatavan cc 25 informaation ja tunnisteen vastaanottamisesta. co co [n
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että o o - etäpalvelimella mitatun pinnan informaatiota verrataan aikaisemmin etäpalvelimelle lähetettyyn informaatioon, ja - vastaanotetaan isäntälaitteelle (18) etäpalvelimelta mainitun vertailun tulos, co δ c\j i m o i O) C\l X cc CL CO CO m o δ CM
FI20105783A 2010-07-09 2010-07-09 Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi FI124452B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105783A FI124452B (fi) 2010-07-09 2010-07-09 Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi
JP2013517425A JP2013532290A (ja) 2010-07-09 2011-07-08 表面の色及び他の特性を測定する方法及び装置
EP11791997.7A EP2591339A1 (en) 2010-07-09 2011-07-08 Method and device for measuring the colour and other properties of a surface
US13/809,164 US20130208285A1 (en) 2010-07-09 2011-07-08 Method and device for measuring the colour and other properties of a surface
PCT/FI2011/050646 WO2011154617A1 (en) 2010-07-09 2011-07-08 Method and device for measuring the colour and other properties of a surface

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105783A FI124452B (fi) 2010-07-09 2010-07-09 Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi
FI20105783 2010-07-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20105783A0 FI20105783A0 (fi) 2010-07-09
FI20105783L FI20105783L (fi) 2012-01-10
FI124452B true FI124452B (fi) 2014-09-15

Family

ID=42555479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105783A FI124452B (fi) 2010-07-09 2010-07-09 Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130208285A1 (fi)
EP (1) EP2591339A1 (fi)
JP (1) JP2013532290A (fi)
FI (1) FI124452B (fi)
WO (1) WO2011154617A1 (fi)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6139565B2 (ja) * 2012-02-06 2017-05-31 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents Of The University Of California 携帯型迅速診断テストリーダ
JP6102294B2 (ja) * 2013-02-05 2017-03-29 株式会社リコー 画像形成装置、センシング方法、プログラム及び記録媒体
EP2821762A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-07 Akzo Nobel Coatings International B.V. Process of measuring color properties of an object using a mobile device
RU2677820C2 (ru) * 2013-09-27 2019-01-21 Сенсабилити Пти Лтд Способ и аппарат для идентификации характеристики состава пищевого продукта
DE102014100774A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Byk-Gardner Gmbh Vorrichtung zum Kalibrieren von optischen Messgeräten
US10309771B2 (en) * 2015-06-11 2019-06-04 United States Gypsum Company System and method for determining facer surface smoothness
CN108283004B (zh) 2015-07-01 2019-06-14 3M创新有限公司 测量装置、系统、方法和程序
FR3065072B1 (fr) * 2017-04-05 2019-04-19 Safran Procede de determination du taux de recouvrement d'une piece metallique ayant subi un traitement modifiant la rugosite de surface de ladite piece
KR102599207B1 (ko) 2018-07-20 2023-12-15 삼성전자 주식회사 전자 디바이스의 표면 측정 장치 및 방법
FR3105408B1 (fr) * 2019-12-23 2021-12-03 cosnova GmbH Mesure de la couleur d’une cible zone d’intérêt d’un materieau, à éclairement contrôlé
FR3105407B1 (fr) * 2019-12-23 2021-12-03 cosnova GmbH Mesure de la couleur d'une cible zone d'intérêt d’un materiau, avec des cibles d’etalonnage de couleur
WO2022038145A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Basf Coatings Gmbh System for identifying a coating on the surface of an object and method for refinishing a surface of an object with damaged coating
CN118914185B (zh) * 2024-08-09 2025-11-28 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种基于机器视觉的肉制品新鲜度检测方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756725A (en) * 1970-10-12 1973-09-04 Harris Intertype Corp Measurement and control of ink density
US3791933A (en) * 1971-02-25 1974-02-12 Geomet Rapid methods for assay of enzyme substrates and metabolites
WO1990004166A1 (de) * 1988-10-14 1990-04-19 Byk-Gardner Gmbh Verfahren und vorrichtung zur glanzmessung
DE19909534B4 (de) * 1999-03-04 2011-07-07 BYK-Gardner GmbH, 82538 Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Qualität strukturierter Oberflächen
JP2001099708A (ja) * 1999-07-27 2001-04-13 Toyota Motor Corp 色面検査方法
DE19947819B4 (de) * 1999-10-05 2012-05-16 Byk Gardner Gmbh Verfahren zur Durchführung einer Referenzmessung
US6556300B2 (en) * 2001-05-22 2003-04-29 Xerox Corporation Color imager bar based spectrophotometer photodetector optical orientation
US6621576B2 (en) * 2001-05-22 2003-09-16 Xerox Corporation Color imager bar based spectrophotometer for color printer color control system
JP4808871B2 (ja) * 2001-07-12 2011-11-02 倉敷紡績株式会社 表面性状評価装置
JPWO2003010525A1 (ja) * 2001-07-27 2004-11-18 日本板硝子株式会社 対象物表面の汚れ評価方法およびこの方法に使用する撮影ボックス
US7623240B2 (en) * 2001-11-20 2009-11-24 Iris Deutschland Gmbh Optical measuring device for test strips
KR100722897B1 (ko) * 2002-07-26 2007-05-31 올림푸스 가부시키가이샤 화상 처리 시스템
JP2005181151A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Konica Minolta Sensing Inc 反射光測定装置及び反射光測定方法
JP2007159682A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Electric Corp 携帯電話端末及び電子聴診器及び遠隔診断システム及び遠隔診断方法
US8068258B2 (en) * 2006-04-24 2011-11-29 X-Rite, Inc. Calibration of electro-optical instrumentation within printing devices
FI119259B (fi) * 2006-10-18 2008-09-15 Valtion Teknillinen Pinnan ja paksuuden määrittäminen
US7717630B1 (en) * 2007-09-07 2010-05-18 Kevin Wan Lens cap with integral reference surface
US7973935B2 (en) * 2007-11-06 2011-07-05 Konica Minolta Sensing, Inc. Reflection characteristic measuring apparatus for sheet specimen and method of calibrating reflection characteristic measuring apparatus for sheet specimen
US8423080B2 (en) * 2008-06-30 2013-04-16 Nokia Corporation Color detection with a mobile device
JP5958099B2 (ja) * 2011-07-29 2016-07-27 株式会社リコー 測色装置、画像形成装置およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
EP2591339A1 (en) 2013-05-15
WO2011154617A1 (en) 2011-12-15
US20130208285A1 (en) 2013-08-15
FI20105783L (fi) 2012-01-10
JP2013532290A (ja) 2013-08-15
FI20105783A0 (fi) 2010-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124452B (fi) Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi
US10260950B2 (en) Hand-held measurement device for capturing the visual impression of a measurement object
CN104471361B (zh) 变角分光成像测定方法及其装置
US8072607B2 (en) Measuring device for measuring optical properties of transparent substrates
CN105044036B (zh) 检测表面性质的设备和方法
CN103411676B (zh) 一种利用线性可变滤光片测量物体颜色的测色仪
US8288739B2 (en) Method and apparatus for measuring optical property of fluorescent sample
US20190238741A1 (en) Auxiliary apparatus for a digital imaging device
CN109690288A (zh) 用于几乎同时测量液体样品的透射和/或前向散射和/或再发射以及用于同时测量液体样品的透射和前向散射或透射和再发射的传感器
KR101825994B1 (ko) 직선편광으로 인한 계측오차가 보정된 휘도색도계
CN103383347B (zh) 非线性误差的绝对测量方法及装置
RU2292037C2 (ru) Способ регистрации гониохроматических характеристик лакокрасочной пленки
CN105509889B (zh) 一种分光测色仪
CN105425376B (zh) 数字显微镜及其调试方法
WO2019082571A1 (ja) 塗装色評価装置および塗装色評価方法
CN112014069B (zh) 一种成像测量装置
KR102022836B1 (ko) 광 측정 장치, 시스템 및 방법
CN108303387B (zh) 用于分析测量区域的方法和微型光谱仪
RU2312314C2 (ru) Способ измерения цвета объектов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
KR100965804B1 (ko) 삼자극값을 이용한 광색채분석장치의 탐측기
CN112577958A (zh) 量子点检测装置和方法
RU2282170C2 (ru) Устройство для контроля качества объективов
WO2026054743A1 (en) Spectroscopic image processing method and dual-channel spectrometer systems for forensic and marker analyses
CN113237550A (zh) 一种基于多色led光谱成像的测色装置
CN120927640A (zh) 一种可调节三维荧光光谱系统

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 124452

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed