JP4198383B2 - 被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像を生成するための方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像を生成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ指向の、現実に存在するまたは仮想の３次元オブジェクトの３次元画像は、従来技術に属する。観察者には、単一色で被覆された３次元オブジェクトの光学的効果の印象が与えられる（例えば、OpticoreのOPUSソフトウェア・バージョン３．２のパンフレット）。オブジェクト表面に広くゆき渡っている光学的表面特性（optical surface property）の偏差と、被覆層の塗布の間、オブジェクト表面の異なる場所にゆき渡っている被覆パラメータ（coating parameter）の様々な異なるセットの結果である光学的表面特性の偏差とを、表わすことができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような偏差の表現を行うのに最適なプロセスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像をコンピュータ上で生成する方法であって、適切な順序により、（ａ）異なる被覆パラメータのセットの作用の下で作製された複数のテストパネルのセットの中から選択されたパネルの関連する被覆層を得るステップと、（ｂ）前記関連する被覆層の塗布について選択された前記パネルの前記被覆パラメータのセットの関数として、少なくとも１つの光学的表面特性の複数の測定値を含む光学データを得るステップと、（ｃ）前記選択されたパネルの前記被覆パラメータのセットの指定と、前記選択されたパネルの方向の指定とともに、データファイルに前記光学データ（optical data）を格納するステップと、（ｄ）前記コンピュータにより３次元オブジェクトの目に見える面に切り子面を作り、各々が表面的特徴（surface topography）を十分正確に描写するために十分小さな、十分な数の平坦な多角形領域にするステップと、（ｅ）前記コンピュータにより個々の多角形領域において、選択されたデータファイルの前記被覆パラメータのセットと前記光学データとを指定するステップと、（ｆ）多角形領域を３次元オブジェクトのコンピュータ画像に組み立てるステップとを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
詳細な説明および特許請求の範囲において「関連する被覆層」という用語は、各々の場合に被覆パラメータの異なるセットの作用の下で与えられる被覆層、および被覆の光学的表面特性上の作用（大きなまたは小さな作用のいずれか）を有する、または注目する作用における被覆層を意味する。例えば、関連する被覆層は、下塗り層、下塗り仕上げ（primer surfacer）層、ベースコート層、クリアコート層またはトップコート層である。
【０００６】
被覆された３次元オブジェクトは、本発明にかかるプロセスで、「バーチャル」という方法で表される。「バーチャル」という用語は、オブジェクトの画像または表現が、コンピュータにデジタル的にまたは電子的に存在することを意味する。オブジェクト自身は、デジタル的／電子的形式でコンピュータにのみ存在してもよいし、または現実に存在するオブジェクトであってもよい。
【０００７】
プロセスは、実質的に大略３つにグループ分けされた一連のステップを含む。（１）光学データを決定すること（関連する被覆層の塗布において選択された被覆パラメータのセットの関数として、加えて他の関連する基準において）。（２）３次元オブジェクトの表面的特徴データを定義すること。（３）２つのデータセットを結合して３次元オブジェクトのコンピュータ画像を形成すること。最初に決定された光学データであろうと表面的特徴であろうと無関係である。もちろん、関連するデータセットを結合する前に双方を実行しなければならない。従って、プロセスにおいてステップを実行する順序は、任意である。
【０００８】
関連する被覆層の塗布において選択された被覆パラメータのセットに基づいて光学データを決定するために、関連する被覆層を備えた被覆は、１または複数のテストパネルが備えられ、関連する被覆層は、各々の場合に異なる被覆パラメータのセットの作用の下で備えられる。注目する１または複数の光学的表面特性が測定される。光学データは、被覆パラメータの関連するセットの指定とともに、データファイルに格納される。
【０００９】
特に、テストパネルは、平坦な金属テストパネルであり、例えば、鉄、アルミニウムまたはプラスチックの本体で、一般的に１０ｃｍ×１５ｃｍから１００ｃｍ×１００ｃｍの大きさで、テストコーティングに使用される。テストパネルは、被覆されていないか、または単一層でまたは複数層で予め被覆したものであってもよい。金属テストパネルは、例えば、自動車の被覆に使用されるエレクトロディップ（electrodip）被覆層を有することができ、エレクトロディップ被覆層と下塗り仕上げ層とを備えてもよい。プラスチックパネルは、プラスチック下塗り層を有することができる。テストパネルの被覆の構造は、３次元オブジェクトに適用される被覆の構造と一致させることができる。構造は、関連する被覆層からなる単一層のトップコーティングであり、または複数層コーティングを構成する被覆層の１つが関連する被覆層である複数層コーティングでもよい。例えば、カラーのおよび／または特殊な効果を与えるベースコート／クリアコートの２層コーティングのベースコート層またはクリアコート層は、関連する被覆層とすることができる。
【００１０】
テストパネルは、コーティングの準備の間、例えば、塗布およびコーティングの乾燥または硬化の間、水平または垂直位置であると仮定することができる。特に好ましくは、水平位置では少なくとも２つのテストパネルが提供され、垂直位置では、さらに２つのテストパネルが提供され、加えて、各々の場合に、コーティングの水平と垂直位置との間に配列された位置（任意の）に、さらに２つのテストパネルが提供される。あらゆる位置で被覆されたパネルは、被覆パラメータの異なるセットの下で被覆されるが、例えば、垂直パネルを被覆するのに用いた被覆パラメータの同じセットが、水平パネルのコーティングに使用されることも理解されよう。
【００１１】
テストパネルは、好ましくはスプレイによって、または従来のコーティングロボットにより被覆される。テストパネルに使用する被覆剤は、従来の耐水の、耐溶剤のまたはパウダー状の被覆剤である。関連する被覆層を備えるのに用いられる被覆剤だけでなく、テストパネルの被覆に使用するすべての被覆剤は、３次元オブジェクトを被覆するのに用いた対応する被覆剤と同一である。
【００１２】
テストパネルは、各々の場合に被覆パラメータの異なるセットの作用の下で関連する被覆層とともに与えられる。被覆パラメータは、当業者に知られた個々の被覆パラメータのグループを含み、これらパラメータは、互いに依存することができ、互いに独立とすることもできる。一般的に、被覆パラメータのセットの中のいくつかの被覆パラメータは、相互に依存し、他は互いに独立している。
【００１３】
光学的被覆の結果を知覚できる作用を有する被覆パラメータ（例えば、テストパネルが被覆された状態で）は、当業者に知られている。被覆パラメータは、特に、噴霧の種類、噴霧器の種類、噴霧パラメータ、第２の被覆パラメータ、ブースパラメータ（booth parameter）および乾燥または硬化パラメータである。
【００１４】
噴霧の種類の例として、静電気を用いたまたは用いない空気式噴霧と、高速回転式噴霧とがある。噴霧の種類によって、様々なデザインと大きさの噴霧器を選ぶことができる。多くの異なる噴霧器のモデルが、同様に多くの製品の中から用いることができる。
【００１５】
静電気を用いない空気式噴霧器の噴霧パラメータの例は、ファンの空気処理量、噴霧の空気処理量および被覆剤の流量である。静電気を用いた空気式噴霧器の場合は、電圧および電流強度が噴霧パラメータに加わる。高速回転式噴霧器の噴霧パラメータの例は、ベルの回転速度、シェーピングの空気処理量、被覆剤の流量、電圧および電流強度である。
【００１６】
第２の被覆パラメータの例は、被覆層の塗布のスプレイパスの数、オブジェクトの温度、塗布装置と被覆される表面との間の距離と角度、スプレイパターンの重なり、塗布装置のトラック速度とライン速度である。
【００１７】
ブースパラメータの例は、空気温度、空気湿度および空気下方流である。
【００１８】
乾燥または硬化パラメータの例は、高エネルギー放射、例えば、ＵＶ放射および／または熱硬化などの乾燥または硬化の種類である。様々な連続する硬化ステップの場合には、そのシーケンス、加熱率、オブジェクト温度、オーブン温度、蒸発時間、加熱時間、空気湿度であり、熱硬化の場合には、対流熱および／または赤外線放射の効果である。
【００１９】
テストパネルが、被覆パラメータの異なるセットの作用の下で被覆されると、被覆パラメータの個々のセットにおいて唯一、２またはそれ以上、またはすべての被覆パラメータは、変更することができる。１、２またはそれ以上、またはすべてのいずれか、および被覆パラメータのどれかを、被覆パラメータの組合わせと、被覆パラメータの異なるセットの特定の数を生成する目的で変更することは、当業者において、基本的な技術的問題として決定され、本発明にかかるプロセスによって解決される。個々の被覆パラメータが変更されるとき、パラメータは、例えば、両極の範囲内で、およびオブジェクトにより考えられる被覆プロセス中に存在する範囲内で選択することができる。あらゆるイベントで、関連する被覆パラメータの種類および／または大きさの十分な数のバリエーションが与えられる。この方法により、実際に行われたバリエーションの間の推測または補完のために基準を確立することができる。
【００２０】
テストパネルを被覆するために用いる手続きは、例としてベースコート／クリアコートの２層コーティングの色調を決めるベースコート層の塗布に関連し、この例の関連する被覆層においては、静電気式高速回転噴霧手段によって示される。例えば、塗布は、高速回転噴霧器の異なる回転速度で、他のすべての被覆パラメータを変えずに、各々の場合に続けることができる。例えば、５つのテストパネルが異なる被覆パラメータの作用の下で被覆される（高速回転噴霧器の回転速度においてのみ異なる、被覆パラメータの等しい５つのセット、例えば、毎分３００００から５００００回転の間において５０００の間隔で変えることにより）。このような方法により、例えば２層コーティングの色調の上に、高速回転噴霧による異なる回転速度の作用を決定する基準を確立することができる。
【００２１】
テストパネルに適用された被覆は、当業者に知られた従来の方法により、光学的表面特性の項目により測定される。「測定」という用語は、測定装置による光学的データの測定のみならず単に見ることによる評価も含む。
【００２２】
本発明にかかるプロセスで達成される角度に依存しない光学的測定の例は、当業者に知られたピッティングとサギングの限界を視覚的に測定すること、単一色の被覆の比色測定、および表面構造の測定である。例えば、当業者に知られた測光法により、表面構造により変調された光の作用の原理に基づいて達成される。当業者に知られた従来の測定装置のすべてを用いることができ、例えば、BYK-Gardnerより販売されたWave-scan（登録商標）を用いることができる。
【００２３】
測定された光学的表面特性に基づいて、角度依存測定をすることができる。角度依存とは、照明角度および／または観測角度とに依存することである。角度依存測定の第１の実施形態では、一定の照明角度および様々な観測角度で測定が行われる。第２の実施形態では、光学的測定の間、観測角度は一定であり、照明角度は変化する。第３の実施形態では、測定の間、観測角度と照明角度の双方は変化する。本発明にかかるプロセスで達成される角度依存測定の例は、特に特殊効果被覆上の比色測定と光沢測定である。
【００２４】
被覆されたテストパネルの角度依存比色測定を用いるための手法は、当業者に知られている。比色測定は、例えば測定装置として与えられるカラーカメラのＲＧＢ（赤、緑、青の値）値の角度依存直接測定とすることかできる。測定は、好ましくは、角分光光度測定として実行され、間接的にＲＧＢ値を得ることができる。
【００２５】
角分光光度比色において、例えば、３８０〜８００ｎｍの範囲の可視光の反射率曲線は、様々な観測角度で測定される。反射率曲線の測定を、あらゆる数の異なる観測角度で実行することができる。特殊効果被覆の比色測定の目的のために、例えば、鏡のような反射に対して１５，２５，４５，７５および１１０度の５つの観測角度で十分である。このような点から、他の観測角度の反射率曲線を外挿法によって正確に測定することができる。
【００２６】
固定された照明角度で比色測定を行うとき、照明角度は、垂線に対して４５度が好ましい。照明角度を変えて比色測定を行うとき、あらゆる数の異なる照明角度を用いることができる。例えば、垂線に対して１５，２５，４５および７５度の４つの照明角度の測定で十分である。これらの点から、他の照明角度の反射率曲線を外挿法によって正確に測定することができるからである。
【００２７】
比色において、既知のスペクトル強度分布、好ましくは複数波長の光源が照明に使われる。複数波長の光源の例は、白色光、拡散昼光（標準発光体Ｄ６５）、ネオン光（Ｆ発光体）または白熱電球光（標準発光体Ａ）を含む。例えば、”International Commission on Illumination” Publication CIE No.15.2, 1986, Central Bureau of the CIE, A-1033 Vienna, P.O.Box 169, AustriaまたはG.Wyszecki, W.S.Stiles, “Color Science” Wiley, New York, 1982を参照し、これらの開示事項は、本明細書に組み入れられる。所与の光源を用いて得られた反射率曲線から、色配置（color locations）を計算することができ、結果として他の要求された発光体の、例えばCIELabシステムによる通例の比色パラメータL*（明度）、a*（赤緑値）、b*（黄青値）、およびC*（クロマ）、h*（色相）を得る。DIN6174参照。反射率曲線（または比色パラメータL*、a*、b*、C*およびh*）から、例えば、適当な数学的アルゴリズムによって、変換によりＲＧＢ値を計算することができる。Yevgeny Vishnevsky, “Introduction to Color (Java（登録商標）)” 1997 Master’s Project, www.cs.rit.edu/~ncs/color、Wyszecki, et al. “Color Science” Wiley, New York, 1982およびM.D.Fairchild “Color Appearance Models” Addison-Wesley, Reading, 1988を参照し、これらの開示事項は、本明細書に組み入れられる。例えば、X-Rite社より販売されたX-Rite（登録商標）MA68などの、従来の当業者に知られた比色測定装置を、反射率曲線の測定に用いることができる。
【００２８】
観測角度および／または照明角度の選択とは関係なしに、比色測定は、測定方向のあらゆる配列で行われる。しかし、重力の影響下でより垂直のまたは垂直位置において被覆されたテストパネルの場合には、少なくとも１つの決められた測定方向で測定することが望ましい。例えば、被覆の間、重力の方向に整列されたテストパネルの軸に対して交差、平行および／または逆平行の方向である。
【００２９】
光沢測定は、当業者に知られた光反射の理論に基づいた従来の角光度法により行うことができる。光沢測定は、１または複数の、好ましくは２０度から垂線までの角度で行われる。当業者に知られた従来の光沢計の全てを使用することができる。例えば、BYK-Gardnerによって販売されたMicrogloss（登録商標）およびMicro-Tri-Gloss（登録商標）を使用することができる。
【００３０】
光学データは、関連する被覆層を準備する間に選択された被覆パラメータのセットの指定とともにデータファイルの形式で格納される。加えて、準備された被覆にゆき渡っているテストパネルの位置が、任意に格納される。要求されれば、関係しているテストパネルの種類（材質、および任意に予備被覆（precoating）の種類）が指定され、格納される。比色データの場合、比色の間使用される発光体も指定され、格納される。例えば角度の関数として測定された比色データ、例えば反射率曲線、L*、a*、b*、C*、h*値またはＲＧＢ値と光沢値などの、角度の関数として測定された光学データは、照明角度および／または観測角度に対応する付加的な指定とともに格納される。データは、手動で、または可能なかぎり関連する測定装置からデータファイルに直接入力される。
【００３１】
本発明にかかるプロセスにおいて、被覆された３次元オブジェクト、特に自動車のボディまたは自動車のボディパーツが表される。３次元オブジェクトは、現実に存在するオブジェクトであってもよく、特にコンピュータによって生成されたオブジェクトとしてのみ存在するオブジェクトでもよい。３次元オブジェクトは、コンピュータ利用デザイン（ＣＡＤ）データによって定義された３次元オブジェクトとして存在する。３次元オブジェクトのＣＡＤデータレコードは、DassaultのCATIA、ICEM/SurfのPro/Engineer、Silicon GraphicsのWavefrontなどの、従来、市販されている適当なソフトウェアにより生成される。本発明にかかるプロセスの目的のために、関係している３次元オブジェクトの目に見える面の表面的特徴（例えば外観のデザイン）を描写するのに適したＣＡＤデータレコードで十分である。ＣＡＤデータレコードは、状況に応じて新しく生成され、または３次元オブジェクトの完全なＣＡＤデータレコードから換算により生成される。換算は、ＣＡＤデータレコードを生成するのに用いられる同じソフトウェアで行うことができる。
【００３２】
３次元オブジェクトの目に見える面は、観測者によって見ることのできる面であり、特に直接見ることのできる面である。例えば、自動車のボディでいえば、目に見える面には、自動車のボディの外装表面とドア枠などの面を含む。例えば、エンジンスペース、搭乗者スペースまたはトランクなどの自動車内部の面は、考慮にいれないか、または何もない空間の内側の面である。
【００３３】
３次元オブジェクトのＣＡＤデータによって定義された目に見える面は、市販のバーチャルリアリティソフトウェアを用いて、コンピュータにより切り子面が作られる。バーチャルリアリティソフトウェアは、表面的特徴を現実的に表現するために、各々が表面的特徴を十分正確に描写するために十分小さな、十分な最小の数の平坦な多角形領域（ポリゴン）にするのに適したものである。適したバーチャルリアリティソフトウェアの例は、OpticoreのOPUSソフトウェア、またはIndeed Visual ConceptsのAMIRAソフトウェアを含む。
【００３４】
ポリゴンは、共通のエッジにより相互に結合される。ポリゴンの種類は、原則的に任意である。表面的な特徴を現実的に表現するために、様々な種類のポリゴンが組み合わされる。ポリゴンは、好ましくは、もっぱら共通のエッジにより相互に結合される三角の領域である。
【００３５】
最小の数とポリゴンの各領域とは、３次元オブジェクトの目に見える面の表面的特徴の複雑さの程度と、本発明にかかるプロセスにおけるコンピュータ画像に要求された正確さに依存する。全てのポリゴンの合計は、非常に近い近似値で、例えば、３次元オブジェクトの目に見える面の領域に対して、せいぜい±２％の領域の偏差で一致する。例えば、３０，０００〜３００，０００ポリゴンは、自動車のボディの表面的な特徴を正確に描写するための最小の数として、一般的には十分である。もちろん、選択するポリゴン数は、最小の数以上であればよく、例えば、自動車のボディの場合には、５０，０００〜３，０００，０００ポリゴンである。原則的に、選択するポリゴンの数は、最小の数以上のあらゆる数とすることができ、限定的な値になるにもかかわらず、数が増えるほどコンピュータ画像の正確さが増す。ポリゴンの数をさらに増やすことは、実際には、観察者により認識できる正確さを増すように導くものではない。利用できるコンピュータの能力に応じて最小の数以上のポリゴンの数を選択することが適切である。
【００３６】
ポリゴンは、十分に小さい領域を有する。全ての領域は、同じサイズかまたは異なるサイズである。個々の領域は、例えば、１ｍｍ２・１ｍ２の範囲にある。表面的特徴がより複雑になると、ポリゴンの領域はより小さいものを選択する必要がある。単純な領域（曲面がないか、または領域の一単位当たりの曲率半径が無限に近い緩やかな局面のみ）と複雑な表面的特徴（多くの曲面および／または領域の一単位当たり小さな曲率半径、角、縁、エッジを有する顕著な曲面）の３次元オブジェクトの場合には、これらを異なる領域のポリゴンで切り子面を作ることが適切である。従って、表面的特徴の単純な領域は、大きな値の領域のポリゴンで切り子面が作られ、表面的特徴が複雑な領域は、小さい値の領域のポリゴンで切り子面が作られる。例えば、表面的特徴が単純なおよび複雑な領域は、３次元オブジェクトの目に見える面に、または３次元オブジェクトを形成するように結合された１または複数のコンポーネントの目に見える面に表れる。または、３次元オブジェクトは、表面的特徴が単純なコンポーネントと表面的特徴が複雑なコンポーネントとが相互に結合される。
【００３７】
各ポリゴンは、空間での位置を有する。この位置は、関係するポリゴンの領域の重心と空間における法線とにより定義される。各々のこれら領域の重心は、例えば、デカルト座標のＸ，Ｙ，Ｚ軸で明確に定義され、およびデカルト座標に基づいて３つの角によって空間における各法線の位置によって定義される。監査者の位置は、Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’軸により定義され、またはＸ’ｌｅｆｔ、Ｙ’ｌｅ ｆｔ、Ｚ’ｌｅｆｔ軸およびＸ’ｒｉｇｈｔ、Ｙ’ｒｉｇｈｔ、Ｚ’ｒｉｇｈｔ軸により観察者の左右の目を定義することができる。１または複数の照明の位置は、同様にデカルト座標でＸ“１、Ｙ“１、Ｚ“１からＸ“ｎ、Ｙ“ｎ、Ｚ“ｎにより定義することができる。
【００３８】
３次元オブジェクトが被覆される場合、オブジェクト表面の全ての位置で、被覆の間に適用される被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットに関連して、状態が異なる。固定された位置では一定だが、むしろ異なる被覆パラメータのセットが、表面の異なる位置に対して存在する。この理由は、例えば、オブジェクトの結合構造による。特に、複雑な形状、表面の異なる位置で被覆パラメータのセットによる意識的に計画された相違、および被覆プロセスの間に行われる被覆パラメータの意識的な計画されたダイナミックな変更を有する３次元オブジェクトによる。被覆の間オブジェクトの表面に適用される異なる被覆パラメータのセットの結果的な配分は、オブジェクトになされた光学的な被覆の知覚できる相違を引き起こすことができる。
【００３９】
被覆パラメータのセットは、各々のポリゴンに対して、または共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに対して指定される。当業者は、本発明にかかるプロセスよって解決する技術的な問題に基づいて、指定された被覆パラメータのセットを選択する。例えば、光学的被覆の結果、個々の被覆パラメータの種類および／またはサイズの変化の影響を模擬することができる。
【００４０】
上記パラグラフで述べたように、プロセスは、３つの異なる方法で達成することができる。
ａ）本質的に一定の被覆パラメータは、オブジェクト表面の部分的に異なる被覆パラメータのセットを増やすこと、特にオブジェクトの結合構造に基づいて定義される。異なる被覆パラメータのセットは、異なるポリゴンまたは共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに応じて指定される。
ｂ）意識的に異なる被覆パラメータのセットは、オブジェクト表面の異なる点で定義され、複数のポリゴンまたは共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに対して指定される。被覆パラメータのセットの意識的な相違は、オブジェクト表面の異なる位置に対する異なる被覆パラメータ、および／または被覆プロセスの間ダイナミックに変更された被覆パラメータである。
ｃ）ａ）とｂ）の組み合わせ。
【００４１】
当業者は、正確な知識による基準に基づく被覆パラメータの種類および／またはサイズ、および／または経験および／または個々の被覆パラメータに関する正確な推定に基づいて、被覆パラメータの様々なセットを指定することができる。
【００４２】
被覆パラメータの様々なセットは、オブジェクトの被覆の間、広くゆき渡った被覆パラメータのセットに一致するように指定する方法により、複数のポリゴンで指定される。または、オブジェクトの被覆の間、広くゆき渡った被覆パラメータのセットで達成可能な光学的被覆の結果を、少なくとも実質的に模擬するのに適している。例えば、与えられたオブジェクトで、関連する被覆層の生成と、所与の被覆プロセスにおける与えられたオブジェクトにゆき渡っている被覆パラメータのセットの知識とを、光学的被覆の結果として予測することが可能となる。また、存在する被覆装置の基準、予め決められた被覆パラメータのいくつか、または被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットの定義により非常に自由度の大きい選択があるところの現存しない被覆装置として得ることができる。さらに、オブジェクト表面の異なる場所の異なる被覆パラメータを定義することができ、光学的被覆の結果を模擬することができる。
【００４３】
個々のポリゴンの被覆パラメータのセットを知っている利点により、コンピュータは、個々のポリゴンに、適切な被覆パラメータに関係する適切な光学データを指定することができる。
【００４４】
光学データが、観測者の位置の関数として様々に知覚される表面特性に対してならば、コンピュータは、さらに個々のポリゴンの位置を知っている利点により、個々のポリゴンに、観測者に位置に基づいた視認角度と、１または複数の光源の位置に基づいた照明角度と、例えば、これらに一致する比色データなどの光学データとを指定することができる。
【００４５】
同様に本発明にかかるプロセスにおいてコンピュータ画像の正確さを増すためには、もしコンピュータが、この指定を作成するときに、各ポリゴンの種類（材質、例えば、異なる材質を組合わせた３次元オブジェクトの場合、予備被覆の種類）の記述を得て、テストパネルの種類に応じて異なる格納された光学データからそれに応じて選択するならば、適切であろう。
【００４６】
本発明にかかるプロセスにおいてコンピュータ画像の正確さを増すためには、もしコンピュータが、光学データを指定するときに、各ポリゴンの位置（３次元オブジェクトを位置決めする時、実際に３次元オブジェクトの被覆の準備の間得られる位置に関して）の記述を得て、被覆の準備の間得られるテストパネルの位置に関して異なる格納された光学データからそれに応じて選択するならば、適切であろう。各ポリゴンの位置が記述されると、水平位置で被覆されたテストパネルに利用できる光学データが、より水平位置のポリゴンに指定される方法により、これは好都合に行われる。しかるに、垂直位置で被覆されたテストパネルに利用できる光学データは、より垂直位置のポリゴンに指定される。もし光学データが、水平と垂直の間の位置で被覆されたテストパネルに利用できるならば、同じように適用できる。
【００４７】
光学データがコンピュータにより各ポリゴンに指定され、コンピュータ画像が指定されたポリゴンの組み立てによって生成される。個々の、光学的表面特性または少なくとも２つの光学的表面特性の組合わせが、コンピュータ画像で表される。
【００４８】
コンピュータ画像は、現実的な表現または縮尺されコード化された表現として目で見て知覚できるように生成される。例えば、不正確な色の表現、または様々なグレイレベルでの表現または異なるパターンで生成されることもできる。また、コンピュータ画像を、データのセットとしてのみ存在するコンピュータ画像として生成することもできる。どの種類のコンピュータ画像も、関連する光学データの種類および表現された光学的表面特性に基づいて、またはコンピュータ画像の評価としてモニタされる技術的な問題の上で、個々の場合に有利である。
【００４９】
本発明にかかるプロセスにおいて測定された光学的表面特性が、例えば、色および／または特殊効果の印象を有するならば、これは、対応する比色測定から得られたＲＧＢ値により定義された基本的な色を各ポリゴンに指定することによって、３次元オブジェクトに生成された印象として、見ることのできる現実的な方法で表現される。各ポリゴンは、赤−緑−青の３つの組合わせによって構成されるピクセルで表現される。光沢の作用は、関連するポリゴンのピクセルの明度またはコントラストの変化によって表現される。ポリゴンを組合わせることによって、色の目で見て知覚できる印象に対応して３次元的に表現される。
【００５０】
コンピュータ画像の生成は、光学的測定、例えば比色法の間使用される発光体の照明による複製には制限されない。比色法に関連する上記説明について、比色データは、比色法の間使用される発光体に独立して利用でき、比色法の間使用される発光体の照明が既知ならば計算することもできる。コンピュータ画像の生成は、１つの照明装置で模擬された照明により行われてもよく、測定された反射率曲線からＲＧＢ値を計算することによって、可視光の範囲に分布するあらゆるスペクトル強度の様々な照明装置により行われてもよく、既知の発光体の照明で比色の間格納される。様々な照明装置の場合、これらは、好ましくは等しいスペクトル強度を有する。
【００５１】
オブジェクトの全体または一部としてのオブジェクトが、例えば、従来のズーム機能により表される。本発明にかかるプロセスの目的のために、従来の汎用コンピュータ（例えば、Pentium（登録商標）III、６００ＭＨｚ、３Ｄグラフィックカード付）の使用は、実行に十分である。もちろん、さらに高い処理性能のコンピュータを使用することは有利である。
【００５２】
コンピュータ画像は、拡散により生成された目に見える印象に関して実行され、または、１または複数の照明装置の発光体に向けられる。
【００５３】
目で見て知覚できる、現実的なコンピュータ画像または縮尺されコード化された表現形式で存在するコンピュータ画像は、従来の全てのバーチャルリアリティ技術で生成することができる。３次元描写の語は、３次元描写の形式だけでなく、２次元の遠近法表現も意味する。
【００５４】
２次元の遠近法画像は、従来の方法、例えば、モニタまたはスクリーンへのプロジェクタにより実行される。
【００５５】
真正の３次元画像は、ステレオ画像を生成する従来の方法で実行される。これに要求されるオフセット画像は、観察者の目の間の距離のために、シミュレーションまたは左右の目に対して規定された位置を得ることにより、ソフトウェアで計算することができる。観察者は、例えば特別な光景を見ることができ、モニタ、投影または逆投影スクリーンに３次元コンピュータ画像を見ることができる。これにより、物理的な原理に基づいて、互いに空間的な画像を作る２つに分かれた画像が、同時に（ポールフィルタ眼鏡で観察）または高速の画像変更周波数（シャッタ眼鏡で観察）により観察される。さらに択一的に、左右の目に対する２つに分かれたディスプレイを有するヘッドマウントディスプレイ（ヘルメットまたは眼鏡）により観察した画像、またはバーチャルリアリティの完全な３次元コンピュータ画像がある。
【００５６】
３次元オブジェクトのために選ばれた媒体に関係なく、コンピュータ画像は、静止画、フィルムまたは対話可能なリアルタイムコンピュータ画像とすることができる。コンピュータ画像が、フィルム、特にリアルタイムコンピュータ画像の場合、視認されるオブジェクトの位置および／または観察者の位置を変えることができる。位置の変化に伴って、コンピュータは、光学データ、例えば各ポリゴンの各ピクセルのＲＧＢ値の一定の再指定を実行する。特にリアルタイムコンピュータ画像の場合、コンピュータは、従来のバーチャルリアリティ技術を用いて、オブジェクト、観察者、任意に照明装置の各々の関連する位置を取得する。例えば、観察者は、マウス、ジョイスティックまたはデータグローブ（data glove）などのコンピュータ制御によって関連する位置の変化を模擬する。観察者は、また、実際に動いて、観察者に接続された装置、例えば観察者に固定されたマーキングの軌跡を追う送信機またはカメラによって、関連する位置の変化の情報をコンピュータに伝える。
【００５７】
縮尺されコード化された表現において、要求された範囲外の光学データが指定されたポリゴンは、要求された範囲内の光学データのポリゴンとして、１または複数の他のコードで表される。この方法で、位置と領域との点で、オブジェクト表面の異なる領域は、関連する光学的表面特性の要求された範囲の内側または外側にあるものとしてただちに特定される。要求された領域、許容される領域およびこれらの外側にある領域を、全ての光学的表面特性に対して定義することができる。
【００５８】
本発明にかかるプロセスで生成されたコンピュータ画像は、目で見て知覚できる表現の形で紙または他の材料に印刷することができる。
【００５９】
コード化された表現として存在するコンピュータ画像を、視覚により評価し、データとして存在するコンピュータ画像を、コンピュータにより評価することができる。
【００６０】
本発明にかかるプロセスによって、被覆されたテストパネルで測定した光学的表面特性の基準により被覆された３次元オブジェクトの光学的被覆の結果を模擬することができる。
【００６１】
コンピュータ画像を、要求された、例えばポリゴンの光学データの可能なかぎり小さな偏差という点で評価することができる。関連する被覆層の塗布の間オブジェクト表面の異なる位置に適用された異なる被覆パラメータのセットにより生じた光学的表面特性の偏差を、位置および領域の点から模擬することができる。
【００６２】
関連する被覆層の生成のための所与の被覆と所与の３次元オブジェクトとにより、本発明にかかるプロセスは、オブジェクトの関連する被覆層の生成のための１または複数の適切な被覆パラメータの選択、言い換えれば被覆プロセスの展開という点で、有用なツールとして用いることができる。被覆プロセスの展開は、被覆装置によって予め与えられる制限の範囲内で、被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットを定義することを意味する。展開は、結果としてあらゆる制限のない存在しない被覆装置に対して、または被覆パラメータのセットの選択における自由な選択肢に対して、被覆プロセスの正確な最初のデザインを意味する。実際問題として、オブジェクトに行われた被覆のテスト、例えばボディペインティング装置のライン試験を、避けるまたは少なくとも大幅に回数を減らすことができ、代わりにコンピュータシミュレーションとして実行する。通常、被覆プロセスは、被覆パラメータの１セットより多くを備える。例えば、本発明にかかるプロセスを、オブジェクト表面上の位置に関して解決された被覆パラメータの異なるセットの仮想の配列を生成するのに用いられ、オブジェクトの表面全体に渡る特定の光学的表面特性に関する大いなる調和を約束する。
【００６３】
本発明にかかるプロセスで生成され、データセットとしてのみ存在するコンピュータ画像が用いられる場合には、コンピュータ評価を、関連する被覆層の準備のために選択された被覆パラメータの１または複数のセットのプロポーザルを展開するのに用いることができる。例えば、光学的被覆の結果、様々な被覆パラメータの特殊な作用がわかるという利点により、最適化プログラムは、既知の被覆パラメータのセットで指定された様々なコンピュータ画像の間を補完することができ、選択された被覆パラメータセットの関連するプロポーザルを作成する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像を生成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ指向の、現実に存在するまたは仮想の３次元オブジェクトの３次元画像は、従来技術に属する。観察者には、単一色で被覆された３次元オブジェクトの光学的効果の印象が与えられる（例えば、OpticoreのOPUSソフトウェア・バージョン３．２のパンフレット）。オブジェクト表面に広くゆき渡っている光学的表面特性（optical surface property）の偏差と、被覆層の塗布の間、オブジェクト表面の異なる場所にゆき渡っている被覆パラメータ（coating parameter）の様々な異なるセットの結果である光学的表面特性の偏差とを、表わすことができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような偏差の表現を行うのに最適なプロセスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像をコンピュータ上で生成する方法であって、適切な順序により、（ａ）異なる被覆パラメータのセットの作用の下で作製された複数のテストパネルのセットの中から選択されたパネルの関連する被覆層を得るステップと、（ｂ）前記関連する被覆層の塗布について選択された前記パネルの前記被覆パラメータのセットの関数として、少なくとも１つの光学的表面特性の複数の測定値を含む光学データを得るステップと、（ｃ）前記選択されたパネルの前記被覆パラメータのセットの指定と、前記選択されたパネルの方向の指定とともに、データファイルに前記光学データ（optical data）を格納するステップと、（ｄ）前記コンピュータにより３次元オブジェクトの目に見える面に切り子面を作り、各々が表面的特徴（surface topography）を十分正確に描写するために十分小さな、十分な数の平坦な多角形領域にするステップと、（ｅ）前記コンピュータにより個々の多角形領域において、選択されたデータファイルの前記被覆パラメータのセットと前記光学データとを指定するステップと、（ｆ）多角形領域を３次元オブジェクトのコンピュータ画像に組み立てるステップとを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
詳細な説明および特許請求の範囲において「関連する被覆層」という用語は、各々の場合に被覆パラメータの異なるセットの作用の下で与えられる被覆層、および被覆の光学的表面特性上の作用（大きなまたは小さな作用のいずれか）を有する、または注目する作用における被覆層を意味する。例えば、関連する被覆層は、下塗り層、下塗り仕上げ（primer surfacer）層、ベースコート層、クリアコート層またはトップコート層である。
【０００６】
被覆された３次元オブジェクトは、本発明にかかるプロセスで、「バーチャル」という方法で表される。「バーチャル」という用語は、オブジェクトの画像または表現が、コンピュータにデジタル的にまたは電子的に存在することを意味する。オブジェクト自身は、デジタル的／電子的形式でコンピュータにのみ存在してもよいし、または現実に存在するオブジェクトであってもよい。
【０００７】
プロセスは、実質的に大略３つにグループ分けされた一連のステップを含む。（１）光学データを決定すること（関連する被覆層の塗布において選択された被覆パラメータのセットの関数として、加えて他の関連する基準において）。（２）３次元オブジェクトの表面的特徴データを定義すること。（３）２つのデータセットを結合して３次元オブジェクトのコンピュータ画像を形成すること。最初に決定された光学データであろうと表面的特徴であろうと無関係である。もちろん、関連するデータセットを結合する前に双方を実行しなければならない。従って、プロセスにおいてステップを実行する順序は、任意である。
【０００８】
関連する被覆層の塗布において選択された被覆パラメータのセットに基づいて光学データを決定するために、関連する被覆層を備えた被覆は、１または複数のテストパネルが備えられ、関連する被覆層は、各々の場合に異なる被覆パラメータのセットの作用の下で備えられる。注目する１または複数の光学的表面特性が測定される。光学データは、被覆パラメータの関連するセットの指定とともに、データファイルに格納される。
【０００９】
特に、テストパネルは、平坦な金属テストパネルであり、例えば、鉄、アルミニウムまたはプラスチックの本体で、一般的に１０ｃｍ×１５ｃｍから１００ｃｍ×１００ｃｍの大きさで、テストコーティングに使用される。テストパネルは、被覆されていないか、または単一層でまたは複数層で予め被覆したものであってもよい。金属テストパネルは、例えば、自動車の被覆に使用されるエレクトロディップ（electrodip）被覆層を有することができ、エレクトロディップ被覆層と下塗り仕上げ層とを備えてもよい。プラスチックパネルは、プラスチック下塗り層を有することができる。テストパネルの被覆の構造は、３次元オブジェクトに適用される被覆の構造と一致させることができる。構造は、関連する被覆層からなる単一層のトップコーティングであり、または複数層コーティングを構成する被覆層の１つが関連する被覆層である複数層コーティングでもよい。例えば、カラーのおよび／または特殊な効果を与えるベースコート／クリアコートの２層コーティングのベースコート層またはクリアコート層は、関連する被覆層とすることができる。
【００１０】
テストパネルは、コーティングの準備の間、例えば、塗布およびコーティングの乾燥または硬化の間、水平または垂直位置であると仮定することができる。特に好ましくは、水平位置では少なくとも２つのテストパネルが提供され、垂直位置では、さらに２つのテストパネルが提供され、加えて、各々の場合に、コーティングの水平と垂直位置との間に配列された位置（任意の）に、さらに２つのテストパネルが提供される。あらゆる位置で被覆されたパネルは、被覆パラメータの異なるセットの下で被覆されるが、例えば、垂直パネルを被覆するのに用いた被覆パラメータの同じセットが、水平パネルのコーティングに使用されることも理解されよう。
【００１１】
テストパネルは、好ましくはスプレイによって、または従来のコーティングロボットにより被覆される。テストパネルに使用する被覆剤は、従来の耐水の、耐溶剤のまたはパウダー状の被覆剤である。関連する被覆層を備えるのに用いられる被覆剤だけでなく、テストパネルの被覆に使用するすべての被覆剤は、３次元オブジェクトを被覆するのに用いた対応する被覆剤と同一である。
【００１２】
テストパネルは、各々の場合に被覆パラメータの異なるセットの作用の下で関連する被覆層とともに与えられる。被覆パラメータは、当業者に知られた個々の被覆パラメータのグループを含み、これらパラメータは、互いに依存することができ、互いに独立とすることもできる。一般的に、被覆パラメータのセットの中のいくつかの被覆パラメータは、相互に依存し、他は互いに独立している。
【００１３】
光学的被覆の結果を知覚できる作用を有する被覆パラメータ（例えば、テストパネルが被覆された状態で）は、当業者に知られている。被覆パラメータは、特に、噴霧の種類、噴霧器の種類、噴霧パラメータ、第２の被覆パラメータ、ブースパラメータ（booth parameter）および乾燥または硬化パラメータである。
【００１４】
噴霧の種類の例として、静電気を用いたまたは用いない空気式噴霧と、高速回転式噴霧とがある。噴霧の種類によって、様々なデザインと大きさの噴霧器を選ぶことができる。多くの異なる噴霧器のモデルが、同様に多くの製品の中から用いることができる。
【００１５】
静電気を用いない空気式噴霧器の噴霧パラメータの例は、ファンの空気処理量、噴霧の空気処理量および被覆剤の流量である。静電気を用いた空気式噴霧器の場合は、電圧および電流強度が噴霧パラメータに加わる。高速回転式噴霧器の噴霧パラメータの例は、ベルの回転速度、シェーピングの空気処理量、被覆剤の流量、電圧および電流強度である。
【００１６】
第２の被覆パラメータの例は、被覆層の塗布のスプレイパスの数、オブジェクトの温度、塗布装置と被覆される表面との間の距離と角度、スプレイパターンの重なり、塗布装置のトラック速度とライン速度である。
【００１７】
ブースパラメータの例は、空気温度、空気湿度および空気下方流である。
【００１８】
乾燥または硬化パラメータの例は、高エネルギー放射、例えば、ＵＶ放射および／または熱硬化などの乾燥または硬化の種類である。様々な連続する硬化ステップの場合には、そのシーケンス、加熱率、オブジェクト温度、オーブン温度、蒸発時間、加熱時間、空気湿度であり、熱硬化の場合には、対流熱および／または赤外線放射の効果である。
【００１９】
テストパネルが、被覆パラメータの異なるセットの作用の下で被覆されると、被覆パラメータの個々のセットにおいて唯一、２またはそれ以上、またはすべての被覆パラメータは、変更することができる。１、２またはそれ以上、またはすべてのいずれか、および被覆パラメータのどれかを、被覆パラメータの組合わせと、被覆パラメータの異なるセットの特定の数を生成する目的で変更することは、当業者において、基本的な技術的問題として決定され、本発明にかかるプロセスによって解決される。個々の被覆パラメータが変更されるとき、パラメータは、例えば、両極の範囲内で、およびオブジェクトにより考えられる被覆プロセス中に存在する範囲内で選択することができる。あらゆるイベントで、関連する被覆パラメータの種類および／または大きさの十分な数のバリエーションが与えられる。この方法により、実際に行われたバリエーションの間の推測または補完のために基準を確立することができる。
【００２０】
テストパネルを被覆するために用いる手続きは、例としてベースコート／クリアコートの２層コーティングの色調を決めるベースコート層の塗布に関連し、この例の関連する被覆層においては、静電気式高速回転噴霧手段によって示される。例えば、塗布は、高速回転噴霧器の異なる回転速度で、他のすべての被覆パラメータを変えずに、各々の場合に続けることができる。例えば、５つのテストパネルが異なる被覆パラメータの作用の下で被覆される（高速回転噴霧器の回転速度においてのみ異なる、被覆パラメータの等しい５つのセット、例えば、毎分３００００から５００００回転の間において５０００の間隔で変えることにより）。このような方法により、例えば２層コーティングの色調の上に、高速回転噴霧による異なる回転速度の作用を決定する基準を確立することができる。
【００２１】
テストパネルに適用された被覆は、当業者に知られた従来の方法により、光学的表面特性の項目により測定される。「測定」という用語は、測定装置による光学的データの測定のみならず単に見ることによる評価も含む。
【００２２】
本発明にかかるプロセスで達成される角度に依存しない光学的測定の例は、当業者に知られたピッティングとサギングの限界を視覚的に測定すること、単一色の被覆の比色測定、および表面構造の測定である。例えば、当業者に知られた測光法により、表面構造により変調された光の作用の原理に基づいて達成される。当業者に知られた従来の測定装置のすべてを用いることができ、例えば、BYK-Gardnerより販売されたWave-scan（登録商標）を用いることができる。
【００２３】
測定された光学的表面特性に基づいて、角度依存測定をすることができる。角度依存とは、照明角度および／または観測角度とに依存することである。角度依存測定の第１の実施形態では、一定の照明角度および様々な観測角度で測定が行われる。第２の実施形態では、光学的測定の間、観測角度は一定であり、照明角度は変化する。第３の実施形態では、測定の間、観測角度と照明角度の双方は変化する。本発明にかかるプロセスで達成される角度依存測定の例は、特に特殊効果被覆上の比色測定と光沢測定である。
【００２４】
被覆されたテストパネルの角度依存比色測定を用いるための手法は、当業者に知られている。比色測定は、例えば測定装置として与えられるカラーカメラのＲＧＢ（赤、緑、青の値）値の角度依存直接測定とすることかできる。測定は、好ましくは、角分光光度測定として実行され、間接的にＲＧＢ値を得ることができる。
【００２５】
角分光光度比色において、例えば、３８０〜８００ｎｍの範囲の可視光の反射率曲線は、様々な観測角度で測定される。反射率曲線の測定を、あらゆる数の異なる観測角度で実行することができる。特殊効果被覆の比色測定の目的のために、例えば、鏡のような反射に対して１５，２５，４５，７５および１１０度の５つの観測角度で十分である。このような点から、他の観測角度の反射率曲線を外挿法によって正確に測定することができる。
【００２６】
固定された照明角度で比色測定を行うとき、照明角度は、垂線に対して４５度が好ましい。照明角度を変えて比色測定を行うとき、あらゆる数の異なる照明角度を用いることができる。例えば、垂線に対して１５，２５，４５および７５度の４つの照明角度の測定で十分である。これらの点から、他の照明角度の反射率曲線を外挿法によって正確に測定することができるからである。
【００２７】
比色において、既知のスペクトル強度分布、好ましくは複数波長の光源が照明に使われる。複数波長の光源の例は、白色光、拡散昼光（標準発光体Ｄ６５）、ネオン光（Ｆ発光体）または白熱電球光（標準発光体Ａ）を含む。例えば、”International Commission on Illumination” Publication CIE No.15.2, 1986, Central Bureau of the CIE, A-1033 Vienna, P.O.Box 169, AustriaまたはG.Wyszecki, W.S.Stiles, “Color Science” Wiley, New York, 1982を参照し、これらの開示事項は、本明細書に組み入れられる。所与の光源を用いて得られた反射率曲線から、色配置（color locations）を計算することができ、結果として他の要求された発光体の、例えばCIELabシステムによる通例の比色パラメータL*（明度）、a*（赤緑値）、b*（黄青値）、およびC*（クロマ）、h*（色相）を得る。DIN6174参照。反射率曲線（または比色パラメータL*、a*、b*、C*およびh*）から、例えば、適当な数学的アルゴリズムによって、変換によりＲＧＢ値を計算することができる。Yevgeny Vishnevsky, “Introduction to Color (Java（登録商標）)” 1997 Master’s Project, www.cs.rit.edu/~ncs/color、Wyszecki, et al. “Color Science” Wiley, New York, 1982およびM.D.Fairchild “Color Appearance Models” Addison-Wesley, Reading, 1988を参照し、これらの開示事項は、本明細書に組み入れられる。例えば、X-Rite社より販売されたX-Rite（登録商標）MA68などの、従来の当業者に知られた比色測定装置を、反射率曲線の測定に用いることができる。
【００２８】
観測角度および／または照明角度の選択とは関係なしに、比色測定は、測定方向のあらゆる配列で行われる。しかし、重力の影響下でより垂直のまたは垂直位置において被覆されたテストパネルの場合には、少なくとも１つの決められた測定方向で測定することが望ましい。例えば、被覆の間、重力の方向に整列されたテストパネルの軸に対して交差、平行および／または逆平行の方向である。
【００２９】
光沢測定は、当業者に知られた光反射の理論に基づいた従来の角光度法により行うことができる。光沢測定は、１または複数の、好ましくは２０度から垂線までの角度で行われる。当業者に知られた従来の光沢計の全てを使用することができる。例えば、BYK-Gardnerによって販売されたMicrogloss（登録商標）およびMicro-Tri-Gloss（登録商標）を使用することができる。
【００３０】
光学データは、関連する被覆層を準備する間に選択された被覆パラメータのセットの指定とともにデータファイルの形式で格納される。加えて、準備された被覆にゆき渡っているテストパネルの位置が、任意に格納される。要求されれば、関係しているテストパネルの種類（材質、および任意に予備被覆（precoating）の種類）が指定され、格納される。比色データの場合、比色の間使用される発光体も指定され、格納される。例えば角度の関数として測定された比色データ、例えば反射率曲線、L*、a*、b*、C*、h*値またはＲＧＢ値と光沢値などの、角度の関数として測定された光学データは、照明角度および／または観測角度に対応する付加的な指定とともに格納される。データは、手動で、または可能なかぎり関連する測定装置からデータファイルに直接入力される。
【００３１】
本発明にかかるプロセスにおいて、被覆された３次元オブジェクト、特に自動車のボディまたは自動車のボディパーツが表される。３次元オブジェクトは、現実に存在するオブジェクトであってもよく、特にコンピュータによって生成されたオブジェクトとしてのみ存在するオブジェクトでもよい。３次元オブジェクトは、コンピュータ利用デザイン（ＣＡＤ）データによって定義された３次元オブジェクトとして存在する。３次元オブジェクトのＣＡＤデータレコードは、DassaultのCATIA、ICEM/SurfのPro/Engineer、Silicon GraphicsのWavefrontなどの、従来、市販されている適当なソフトウェアにより生成される。本発明にかかるプロセスの目的のために、関係している３次元オブジェクトの目に見える面の表面的特徴（例えば外観のデザイン）を描写するのに適したＣＡＤデータレコードで十分である。ＣＡＤデータレコードは、状況に応じて新しく生成され、または３次元オブジェクトの完全なＣＡＤデータレコードから換算により生成される。換算は、ＣＡＤデータレコードを生成するのに用いられる同じソフトウェアで行うことができる。
【００３２】
３次元オブジェクトの目に見える面は、観測者によって見ることのできる面であり、特に直接見ることのできる面である。例えば、自動車のボディでいえば、目に見える面には、自動車のボディの外装表面とドア枠などの面を含む。例えば、エンジンスペース、搭乗者スペースまたはトランクなどの自動車内部の面は、考慮にいれないか、または何もない空間の内側の面である。
【００３３】
３次元オブジェクトのＣＡＤデータによって定義された目に見える面は、市販のバーチャルリアリティソフトウェアを用いて、コンピュータにより切り子面が作られる。バーチャルリアリティソフトウェアは、表面的特徴を現実的に表現するために、各々が表面的特徴を十分正確に描写するために十分小さな、十分な最小の数の平坦な多角形領域（ポリゴン）にするのに適したものである。適したバーチャルリアリティソフトウェアの例は、OpticoreのOPUSソフトウェア、またはIndeed Visual ConceptsのAMIRAソフトウェアを含む。
【００３４】
ポリゴンは、共通のエッジにより相互に結合される。ポリゴンの種類は、原則的に任意である。表面的な特徴を現実的に表現するために、様々な種類のポリゴンが組み合わされる。ポリゴンは、好ましくは、もっぱら共通のエッジにより相互に結合される三角の領域である。
【００３５】
最小の数とポリゴンの各領域とは、３次元オブジェクトの目に見える面の表面的特徴の複雑さの程度と、本発明にかかるプロセスにおけるコンピュータ画像に要求された正確さに依存する。全てのポリゴンの合計は、非常に近い近似値で、例えば、３次元オブジェクトの目に見える面の領域に対して、せいぜい±２％の領域の偏差で一致する。例えば、３０，０００〜３００，０００ポリゴンは、自動車のボディの表面的な特徴を正確に描写するための最小の数として、一般的には十分である。もちろん、選択するポリゴン数は、最小の数以上であればよく、例えば、自動車のボディの場合には、５０，０００〜３，０００，０００ポリゴンである。原則的に、選択するポリゴンの数は、最小の数以上のあらゆる数とすることができ、限定的な値になるにもかかわらず、数が増えるほどコンピュータ画像の正確さが増す。ポリゴンの数をさらに増やすことは、実際には、観察者により認識できる正確さを増すように導くものではない。利用できるコンピュータの能力に応じて最小の数以上のポリゴンの数を選択することが適切である。
【００３６】
ポリゴンは、十分に小さい領域を有する。全ての領域は、同じサイズかまたは異なるサイズである。個々の領域は、例えば、１ｍｍ２・１ｍ２の範囲にある。表面的特徴がより複雑になると、ポリゴンの領域はより小さいものを選択する必要がある。単純な領域（曲面がないか、または領域の一単位当たりの曲率半径が無限に近い緩やかな局面のみ）と複雑な表面的特徴（多くの曲面および／または領域の一単位当たり小さな曲率半径、角、縁、エッジを有する顕著な曲面）の３次元オブジェクトの場合には、これらを異なる領域のポリゴンで切り子面を作ることが適切である。従って、表面的特徴の単純な領域は、大きな値の領域のポリゴンで切り子面が作られ、表面的特徴が複雑な領域は、小さい値の領域のポリゴンで切り子面が作られる。例えば、表面的特徴が単純なおよび複雑な領域は、３次元オブジェクトの目に見える面に、または３次元オブジェクトを形成するように結合された１または複数のコンポーネントの目に見える面に表れる。または、３次元オブジェクトは、表面的特徴が単純なコンポーネントと表面的特徴が複雑なコンポーネントとが相互に結合される。
【００３７】
各ポリゴンは、空間での位置を有する。この位置は、関係するポリゴンの領域の重心と空間における法線とにより定義される。各々のこれら領域の重心は、例えば、デカルト座標のＸ，Ｙ，Ｚ軸で明確に定義され、およびデカルト座標に基づいて３つの角によって空間における各法線の位置によって定義される。監査者の位置は、Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’軸により定義され、またはＸ’ｌｅｆｔ、Ｙ’ｌｅ ｆｔ、Ｚ’ｌｅｆｔ軸およびＸ’ｒｉｇｈｔ、Ｙ’ｒｉｇｈｔ、Ｚ’ｒｉｇｈｔ軸により観察者の左右の目を定義することができる。１または複数の照明の位置は、同様にデカルト座標でＸ“１、Ｙ“１、Ｚ“１からＸ“ｎ、Ｙ“ｎ、Ｚ“ｎにより定義することができる。
【００３８】
３次元オブジェクトが被覆される場合、オブジェクト表面の全ての位置で、被覆の間に適用される被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットに関連して、状態が異なる。固定された位置では一定だが、むしろ異なる被覆パラメータのセットが、表面の異なる位置に対して存在する。この理由は、例えば、オブジェクトの結合構造による。特に、複雑な形状、表面の異なる位置で被覆パラメータのセットによる意識的に計画された相違、および被覆プロセスの間に行われる被覆パラメータの意識的な計画されたダイナミックな変更を有する３次元オブジェクトによる。被覆の間オブジェクトの表面に適用される異なる被覆パラメータのセットの結果的な配分は、オブジェクトになされた光学的な被覆の知覚できる相違を引き起こすことができる。
【００３９】
被覆パラメータのセットは、各々のポリゴンに対して、または共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに対して指定される。当業者は、本発明にかかるプロセスよって解決する技術的な問題に基づいて、指定された被覆パラメータのセットを選択する。例えば、光学的被覆の結果、個々の被覆パラメータの種類および／またはサイズの変化の影響を模擬することができる。
【００４０】
上記パラグラフで述べたように、プロセスは、３つの異なる方法で達成することができる。
ａ）本質的に一定の被覆パラメータは、オブジェクト表面の部分的に異なる被覆パラメータのセットを増やすこと、特にオブジェクトの結合構造に基づいて定義される。異なる被覆パラメータのセットは、異なるポリゴンまたは共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに応じて指定される。
ｂ）意識的に異なる被覆パラメータのセットは、オブジェクト表面の異なる点で定義され、複数のポリゴンまたは共通のエッジで相互に結合されたポリゴンのグループに対して指定される。被覆パラメータのセットの意識的な相違は、オブジェクト表面の異なる位置に対する異なる被覆パラメータ、および／または被覆プロセスの間ダイナミックに変更された被覆パラメータである。
ｃ）ａ）とｂ）の組み合わせ。
【００４１】
当業者は、正確な知識による基準に基づく被覆パラメータの種類および／またはサイズ、および／または経験および／または個々の被覆パラメータに関する正確な推定に基づいて、被覆パラメータの様々なセットを指定することができる。
【００４２】
被覆パラメータの様々なセットは、オブジェクトの被覆の間、広くゆき渡った被覆パラメータのセットに一致するように指定する方法により、複数のポリゴンで指定される。または、オブジェクトの被覆の間、広くゆき渡った被覆パラメータのセットで達成可能な光学的被覆の結果を、少なくとも実質的に模擬するのに適している。例えば、与えられたオブジェクトで、関連する被覆層の生成と、所与の被覆プロセスにおける与えられたオブジェクトにゆき渡っている被覆パラメータのセットの知識とを、光学的被覆の結果として予測することが可能となる。また、存在する被覆装置の基準、予め決められた被覆パラメータのいくつか、または被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットの定義により非常に自由度の大きい選択があるところの現存しない被覆装置として得ることができる。さらに、オブジェクト表面の異なる場所の異なる被覆パラメータを定義することができ、光学的被覆の結果を模擬することができる。
【００４３】
個々のポリゴンの被覆パラメータのセットを知っている利点により、コンピュータは、個々のポリゴンに、適切な被覆パラメータに関係する適切な光学データを指定することができる。
【００４４】
光学データが、観測者の位置の関数として様々に知覚される表面特性に対してならば、コンピュータは、さらに個々のポリゴンの位置を知っている利点により、個々のポリゴンに、観測者に位置に基づいた視認角度と、１または複数の光源の位置に基づいた照明角度と、例えば、これらに一致する比色データなどの光学データとを指定することができる。
【００４５】
同様に本発明にかかるプロセスにおいてコンピュータ画像の正確さを増すためには、もしコンピュータが、この指定を作成するときに、各ポリゴンの種類（材質、例えば、異なる材質を組合わせた３次元オブジェクトの場合、予備被覆の種類）の記述を得て、テストパネルの種類に応じて異なる格納された光学データからそれに応じて選択するならば、適切であろう。
【００４６】
本発明にかかるプロセスにおいてコンピュータ画像の正確さを増すためには、もしコンピュータが、光学データを指定するときに、各ポリゴンの位置（３次元オブジェクトを位置決めする時、実際に３次元オブジェクトの被覆の準備の間得られる位置に関して）の記述を得て、被覆の準備の間得られるテストパネルの位置に関して異なる格納された光学データからそれに応じて選択するならば、適切であろう。各ポリゴンの位置が記述されると、水平位置で被覆されたテストパネルに利用できる光学データが、より水平位置のポリゴンに指定される方法により、これは好都合に行われる。しかるに、垂直位置で被覆されたテストパネルに利用できる光学データは、より垂直位置のポリゴンに指定される。もし光学データが、水平と垂直の間の位置で被覆されたテストパネルに利用できるならば、同じように適用できる。
【００４７】
光学データがコンピュータにより各ポリゴンに指定され、コンピュータ画像が指定されたポリゴンの組み立てによって生成される。個々の、光学的表面特性または少なくとも２つの光学的表面特性の組合わせが、コンピュータ画像で表される。
【００４８】
コンピュータ画像は、現実的な表現または縮尺されコード化された表現として目で見て知覚できるように生成される。例えば、不正確な色の表現、または様々なグレイレベルでの表現または異なるパターンで生成されることもできる。また、コンピュータ画像を、データのセットとしてのみ存在するコンピュータ画像として生成することもできる。どの種類のコンピュータ画像も、関連する光学データの種類および表現された光学的表面特性に基づいて、またはコンピュータ画像の評価としてモニタされる技術的な問題の上で、個々の場合に有利である。
【００４９】
本発明にかかるプロセスにおいて測定された光学的表面特性が、例えば、色および／または特殊効果の印象を有するならば、これは、対応する比色測定から得られたＲＧＢ値により定義された基本的な色を各ポリゴンに指定することによって、３次元オブジェクトに生成された印象として、見ることのできる現実的な方法で表現される。各ポリゴンは、赤−緑−青の３つの組合わせによって構成されるピクセルで表現される。光沢の作用は、関連するポリゴンのピクセルの明度またはコントラストの変化によって表現される。ポリゴンを組合わせることによって、色の目で見て知覚できる印象に対応して３次元的に表現される。
【００５０】
コンピュータ画像の生成は、光学的測定、例えば比色法の間使用される発光体の照明による複製には制限されない。比色法に関連する上記説明について、比色データは、比色法の間使用される発光体に独立して利用でき、比色法の間使用される発光体の照明が既知ならば計算することもできる。コンピュータ画像の生成は、１つの照明装置で模擬された照明により行われてもよく、測定された反射率曲線からＲＧＢ値を計算することによって、可視光の範囲に分布するあらゆるスペクトル強度の様々な照明装置により行われてもよく、既知の発光体の照明で比色の間格納される。様々な照明装置の場合、これらは、好ましくは等しいスペクトル強度を有する。
【００５１】
オブジェクトの全体または一部としてのオブジェクトが、例えば、従来のズーム機能により表される。本発明にかかるプロセスの目的のために、従来の汎用コンピュータ（例えば、Pentium（登録商標）III、６００ＭＨｚ、３Ｄグラフィックカード付）の使用は、実行に十分である。もちろん、さらに高い処理性能のコンピュータを使用することは有利である。
【００５２】
コンピュータ画像は、拡散により生成された目に見える印象に関して実行され、または、１または複数の照明装置の発光体に向けられる。
【００５３】
目で見て知覚できる、現実的なコンピュータ画像または縮尺されコード化された表現形式で存在するコンピュータ画像は、従来の全てのバーチャルリアリティ技術で生成することができる。３次元描写の語は、３次元描写の形式だけでなく、２次元の遠近法表現も意味する。
【００５４】
２次元の遠近法画像は、従来の方法、例えば、モニタまたはスクリーンへのプロジェクタにより実行される。
【００５５】
真正の３次元画像は、ステレオ画像を生成する従来の方法で実行される。これに要求されるオフセット画像は、観察者の目の間の距離のために、シミュレーションまたは左右の目に対して規定された位置を得ることにより、ソフトウェアで計算することができる。観察者は、例えば特別な光景を見ることができ、モニタ、投影または逆投影スクリーンに３次元コンピュータ画像を見ることができる。これにより、物理的な原理に基づいて、互いに空間的な画像を作る２つに分かれた画像が、同時に（ポールフィルタ眼鏡で観察）または高速の画像変更周波数（シャッタ眼鏡で観察）により観察される。さらに択一的に、左右の目に対する２つに分かれたディスプレイを有するヘッドマウントディスプレイ（ヘルメットまたは眼鏡）により観察した画像、またはバーチャルリアリティの完全な３次元コンピュータ画像がある。
【００５６】
３次元オブジェクトのために選ばれた媒体に関係なく、コンピュータ画像は、静止画、フィルムまたは対話可能なリアルタイムコンピュータ画像とすることができる。コンピュータ画像が、フィルム、特にリアルタイムコンピュータ画像の場合、視認されるオブジェクトの位置および／または観察者の位置を変えることができる。位置の変化に伴って、コンピュータは、光学データ、例えば各ポリゴンの各ピクセルのＲＧＢ値の一定の再指定を実行する。特にリアルタイムコンピュータ画像の場合、コンピュータは、従来のバーチャルリアリティ技術を用いて、オブジェクト、観察者、任意に照明装置の各々の関連する位置を取得する。例えば、観察者は、マウス、ジョイスティックまたはデータグローブ（data glove）などのコンピュータ制御によって関連する位置の変化を模擬する。観察者は、また、実際に動いて、観察者に接続された装置、例えば観察者に固定されたマーキングの軌跡を追う送信機またはカメラによって、関連する位置の変化の情報をコンピュータに伝える。
【００５７】
縮尺されコード化された表現において、要求された範囲外の光学データが指定されたポリゴンは、要求された範囲内の光学データのポリゴンとして、１または複数の他のコードで表される。この方法で、位置と領域との点で、オブジェクト表面の異なる領域は、関連する光学的表面特性の要求された範囲の内側または外側にあるものとしてただちに特定される。要求された領域、許容される領域およびこれらの外側にある領域を、全ての光学的表面特性に対して定義することができる。
【００５８】
本発明にかかるプロセスで生成されたコンピュータ画像は、目で見て知覚できる表現の形で紙または他の材料に印刷することができる。
【００５９】
コード化された表現として存在するコンピュータ画像を、視覚により評価し、データとして存在するコンピュータ画像を、コンピュータにより評価することができる。
【００６０】
本発明にかかるプロセスによって、被覆されたテストパネルで測定した光学的表面特性の基準により被覆された３次元オブジェクトの光学的被覆の結果を模擬することができる。
【００６１】
コンピュータ画像を、要求された、例えばポリゴンの光学データの可能なかぎり小さな偏差という点で評価することができる。関連する被覆層の塗布の間オブジェクト表面の異なる位置に適用された異なる被覆パラメータのセットにより生じた光学的表面特性の偏差を、位置および領域の点から模擬することができる。
【００６２】
関連する被覆層の生成のための所与の被覆と所与の３次元オブジェクトとにより、本発明にかかるプロセスは、オブジェクトの関連する被覆層の生成のための１または複数の適切な被覆パラメータの選択、言い換えれば被覆プロセスの展開という点で、有用なツールとして用いることができる。被覆プロセスの展開は、被覆装置によって予め与えられる制限の範囲内で、被覆パラメータまたは被覆パラメータのセットを定義することを意味する。展開は、結果としてあらゆる制限のない存在しない被覆装置に対して、または被覆パラメータのセットの選択における自由な選択肢に対して、被覆プロセスの正確な最初のデザインを意味する。実際問題として、オブジェクトに行われた被覆のテスト、例えばボディペインティング装置のライン試験を、避けるまたは少なくとも大幅に回数を減らすことができ、代わりにコンピュータシミュレーションとして実行する。通常、被覆プロセスは、被覆パラメータの１セットより多くを備える。例えば、本発明にかかるプロセスを、オブジェクト表面上の位置に関して解決された被覆パラメータの異なるセットの仮想の配列を生成するのに用いられ、オブジェクトの表面全体に渡る特定の光学的表面特性に関する大いなる調和を約束する。
【００６３】
本発明にかかるプロセスで生成され、データセットとしてのみ存在するコンピュータ画像が用いられる場合には、コンピュータ評価を、関連する被覆層の準備のために選択された被覆パラメータの１または複数のセットのプロポーザルを展開するのに用いることができる。例えば、光学的被覆の結果、様々な被覆パラメータの特殊な作用がわかるという利点により、最適化プログラムは、既知の被覆パラメータのセットで指定された様々なコンピュータ画像の間を補完することができ、選択された被覆パラメータセットの関連するプロポーザルを作成する。
Claims (11)
- 被覆された３次元オブジェクトのコンピュータ画像をコンピュータ上で生成する方法であって、
（ａ）水平方向に被覆される少なくとも２つのテストパネルと、垂直方向に被覆される少なくとも２つのテストパネルとを含むテストパネルのセットであって、水平方向のパネルの被覆に用いられた被覆パラメータのセットと、垂直方向のパネルの被覆に用いられた被覆パラメータのセットとが同じであり、異なる被覆パラメータのセットの作用の下で作製された複数のテストパネルのセットの中から選択されたパネルの関連する被覆層を得るステップと、
（ｂ）前記関連する被覆層の塗布について選択された前記パネルの前記被覆パラメータのセットの関数として、少なくとも１つの光学的表面特性の複数の測定値を含む光学データを得るステップと、
（ｃ）前記選択されたパネルの前記被覆パラメータのセットの指定と、前記選択されたパネルの方向の指定とともに、データファイルに前記光学データを格納するステップと、
（ｄ）前記コンピュータにより３次元オブジェクトの目に見える面に切り子面を作り、各々が表面的特徴を十分正確に描写するために十分小さな、十分な数の平坦な多角形領域にするステップと、
（ｅ）前記コンピュータにより個々の多角形領域において、選択されたデータファイルの前記被覆パラメータのセットと前記光学データとを指定するステップと、
（ｆ）多角形領域を３次元オブジェクトのコンピュータ画像に組み立てるステップと
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記関連する被覆層は、前記関連する被覆層を構成する単一層のトップコーティングであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記関連する被覆層は、複数層の被覆における被覆層の１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記テストパネルのセットは、垂直および水平方向のパネルの被覆に用いられた被覆パラメータのセットと同じ被覆パラメータのセットの作用の下で、水平および垂直方向の間で調整された方向に被覆された少なくとも２つの追加のテストパネルをさらに含み、
前記光学データは、前記追加のテストパネルの方向の指定とともに格納され、各々多角形領域に指定されたことに応じて選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 光学的表面特性の測定値は、角度に依存する測定値または角度に依存しない測定値から選択され、角度に依存しない測定値は、ピッティングの限界の視覚的測定値、サギングの限界の視覚的測定値、単一色の被覆の比色の測定値、および表面構造の測定値からなるグループから選択され、角度に依存する測定値は、比色の測定値と光沢の測定値からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
- 角度の関数として測定された光学データは、観測角度、照明角度およびそれらの組み合わせからなるグループから選択された関連する角度の指定とともに格納され、観察者と少なくとも１つの照明装置との関数として個々のポリゴン領域を指定することを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 前記コンピュータ画像は、（１）個々の光学的表面特性の表現、（２）少なくとも２つの光学的表面特性の組合わせの表現からなるグループから選択された表現であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
- 前記コンピュータ画像は、
ａ）現実的な３次元表現
ｂ）縮尺され、コード化された３次元表現
ｃ）現実的な２次元の遠近法表現
ｄ）縮尺され、コード化された２次元の遠近法表現
からなるグループから選択された目で見て知覚することができる表現であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。 - 前記コンピュータ画像は、データセットとしてのみ存在することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
- 前記コンピュータ画像は、静止画、フィルムまたは対話可能なリアルタイム表現からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
- 前記３次元オブジェクトは、自動車のボディおよびボディパーツからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
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