KR101646040B1 - 반사도를 이용한 컬러합금의 색분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컬러 합금의 색 분석 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 합금의 조성에 따라 컬러가 다르게 나타난다는 사실을 이용하여 각 합금의 조성에 따라 보유하는 색과 측정하려고 하는 측정 대상물이 보유하는 색에 대한 파장별 반사도를 비교하여 측정 대상물이 보유하는 색을 결정하는 컬러 합금의 색에 대한 분석방법에 대한 것이다.
본 발명인 컬러 합금의 색 분석 방법은, 분광 광도계의 시료 장입부에 측정 대상물과 표준 대상물이 장입되는 단계와, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 표준 대상물과 상기 측정 대상물에 빛을 조사하여 반사시키는 단계와, 상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계와, 연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값을 표준 대상물의 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계 및 상기 평균 편차 비율과 미리 설정한 기준값을 비교하여 연산부에서 동일색인지 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명인 컬러 합금의 색 분석 방법은, 분광 광도계의 시료 장입부에 측정 대상물과 표준 대상물이 장입되는 단계와, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 표준 대상물과 상기 측정 대상물에 빛을 조사하여 반사시키는 단계와, 상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계와, 연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값을 표준 대상물의 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계 및 상기 평균 편차 비율과 미리 설정한 기준값을 비교하여 연산부에서 동일색인지 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 반사도를 이용한 컬러합금의 색 분석 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 합금의 조성에 따라 나타나는 색상이 변화한다는 사실을 이용하여 빛을 조사하고 난 후 상기 조사된 빛으로부터 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 컬러 합금이 가지고 있는 색상을 정량적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.
통상 사용되는 색상 혹은 색도라는 용어는 색도학에서는 '광의의 칼라(color)'를 의미하고 이를 명도(value), 색도(hue) 및 채도(saturation)의 3요소로 구분하여 표현하고 있다.
각각의 3요소의 개념에 대하여 설명하면 다음과 같다. 명도인 value는 밝기를 나타내며, 색상이 있는지의 여부를 구분하는 기준이 된다. 예컨대 백색, 회색 및 흑색 계열의 밝기 정도를 나타낸다.
색도인 hue는 '협의의 컬러(color)'를 나타내며, 예컨대 적색, 황색, 녹색, 청색 등을 구분하는 기준으로서, 색도가 다르더라도 동일한 명도값을 가질 수 있다.
마지막으로 채도인 saturation은 색상의 명료함을 나타내며, 예컨대 적색 계열을 채도에 따라 구분하자면 핑크(pink), 옅은 빨강(light red), 중간 빨강(medium red), 진한 빨강(dark red) 등으로 구분될 수 있다.
본 발명에서는 고유 색도를 가지는 금속의 색도 인식 특성을 이용하여 각 합금이 가지는 고유의 파장별 반사도를 측정하고 실제 합금이 가지고 있는 색도와 비교하는 방법으로 조성을 결정할 수 있고, 상기 합금이 보유하고 있는 색도에 대한 데이터를 얻을 수 있는 방법에 대한 것이다.
본 발명에서는 산업에서 요구되는 합금조성에서 필요로 하는 물성과 그에 따른 색상에 대한 데이터를 가지고 있는 경우 본원 발명에서 제시하는 색도에 따른 조성별 데이터를 이용하여 합금 설계를 구현할 수 있다.
종전에는 합금의 색도에 대한 판별 방법으로 디자인 분야에서 잘 알려진 팬톤 북( pantone book)이라는 문헌을 이용하는 방법이 있다. 상기 팬톤 북에는 팬턴 칼라에 따라 고유 넘버를 부여하여 색상을 동시에 제시하고 있다.
상기 팬톤 북은 미국 팬톤 사에서 제작한 인쇄 및 소재별 잉크를 조색하여 제작한 색표집을 말한다. 상기 팬톤 북에 실려 있는 컬러수는 유광판(coated) 1015색, 무광판(uncoated) 1013색으로 구성되어 있다. 상기 팬턴 북에 실려 있는 표기는 유광판은 coated 의 약자인 c를 색표의 뒷부분에 추가하고, 무광판은 uncoated의 약자인 u를 색표의 뒷부분에 표기하도록 되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 팬턴 북의 색도별 사진을 보여주는 도면이다.
도 1을 참고하면, 유광판 컬러의 코드 표기는 Pantone 421C라고 표기하고, 무광판 컬러의 코드 표기는 pantone 421U라고 표기한다. 현재 팬톤 컬러는 인쇄용 텍스타일, 플라스틱, 웹 용 등 다양하게 출시되고 있다.
종래에는 상기 펜톤 컬러를 합금의 색과 눈으로 비교하는 방법으로 컬러를 결정함에 따라 합금의 컬러에 대하여 정량적인 분석이 불가능한 문제가 있었다.
특허문헌 제10-803973호는 Cu합금의 조성을 예측하는 것에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속의 색도 인식 특성을 이용하여 색도 측정에 의해 Cu합금의 조성을 산출하는 방법에 관한 것이다.
Cu합금의 조성을 예측함에 있어서, Cu합금의 색도를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 색도(hue)를 특정 식에 대입하여 상기 Cu합금의 조성을 산출하는 단계를 포함하며, 상기 첨가 원소가 Zn인 경우, 상기 측정식은 하기 수학식 1이고 상기 첨가되는 원소가 Sn인 경우, 상기 측정식은 하기 수학식 2이고, 상기 첨가 원소가 Al인 Cu-Al 합금인 경우, 상기 측정식은 다음의 수학식 3으로 합금 조성의 예측 방법을 제공하는 방법을 사용하였다.
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
상기 수학식 1 내지 3에서, X1은 Zn의 중량%이고, X2는 Sn의 중량%, X3은 Al의 중량%를 나타낸다.
이때 상기 수학식 1 내지 3에 적용할 수 있는 첨가 원소의 함량은 25중량% 이하인 것이 바람직하다고 기재하고 있다. 상기 특허 문헌 (한국 등록 특허 제 10-803973호)에서는 고유색도를 가지는 금속의 색도 인식 특성을 이용하여 합금의 색도를 측정함으로써 합금의 조성을 예측한다는 원리를 이용하고 있다. 상술한 바와 같은 원리를 적용하기 위해서 상기 특허 문헌에서는 3 CCD (charge coupled device) 칼라 카메라에서 들어오는 영상을 이용하여 다양한 Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Al 합금의 재질의 칼라 영역을 HSV(Hue/Saturation/Value) 데이터로 판독하고, 그 판독 결과를 데이터 베이스화하며, 그 판독 결과 중 Hue값의 변화만을 종합 분석하여 각각의 Cu합금에 대한 조성예측 수식 모델을 도출하여 제공할 수 있다고 하고 있다.
하지만 상기와 같은 장치를 이용하여 색도(Hue)에 대한 데이터 분석이 된다고 하더라도 첨가 원소의 함량이 25%로 제한이 되는 한계가 있고, CCD 카메라의 촬상 상태에 대한 설정만으로 정확한 정량 분석을 진행할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본원 발명에서는 팬톤 북으로 촬상되어 있는 데이터를 기본데이터 베이스로 하여 상기 펜톤 북에 실려 있는 무광판 컬러와 유광판 컬러에 대한 분광광도계를 통해 촬영한 데이터를 이용하여 시료 합금에 대한 정량분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 합금에 대한 데이터를 기본데이터 베이스로 하여 수요자의 요구에 맞출 수 있는 합금을 제공할 수 있는 합금 설계 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 반사도를 이용한 컬러 합금의 새 분석 방법은, 분광 광도계의 시료 장입부에 측정 대상물과 표준 대상물이 장입되는 단계와, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 표준 대상물과 상기 측정 대상물에 빛을 조사하여 반사시키는 단계와, 상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계와 상기 분광 광도계의 연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 상기 표준 대상물의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값을 표준 대상물의 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계 및 상기 평균 편차 비율과 미리 설정한 기준값을 비교하여 연산부에서 동일색인지 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전자 연산 기기 내에 삽입된 기록 매체에는. 연산부에서 동일한 색이라고 판단된 합금에 대하여, 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도(reflectivity), 합금의 색이 포함된 데이터가 전자적으로 기록될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 색분석 자동화 시스템은 가시 광선 영역의 빛을 방출하는 광원부와 상기 광원부로부터 방출된 2개의 빛이 통과하는 시료 장입부와, 상기 시료 장입부에 장입된 측정 대상물과 표준 대상물로부터 투과되어 나오는 빛의 반사도를 측정하는 검출부와, 상기 검출부에서 측정된 빛의 반사도를 비교해서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 대한 파장별 반사도의 차이를 계산하는 연산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 분광 광도계를 이용한 합금의 설계 방법은, 합금의 색(color) 정보만을 포함하는 제1 합금과 상기 합금의 조성(compostion) 정보만을 포함하는 제2 합금을 분광 광도계의 시료 장입부에 장입하는 단계와, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 빛을 조사하여 반사시키는 단계와, 상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계와, 연산부에서 상기 측정된 제1 합금과 상기 제2 합금의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값을 표준 대상물의 파장별 반사도 값으로 나누어 파장별 반사도의 평균 편차비율을 구하는 단계 및 상기 평균 편차비율과 0.05를 비교하여 상기 제1, 2 합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 원하는 색으로 합금을 설계하는 방법은, 합금의 조성, 합금의 파장별 반사도 및 합금의 색 정보를 포함하는 기록 매체에서, (i) 상기 기록 매체에 기록된 데이터 값 중 합금의 색을 선택하는 단계와 (ⅱ) 상기 기록 매체에 기록된 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도, 합금의 색 데이터를 이용하여. 원하는 색에 해당하는 합금의 조성을 상기 전자 연산 기기에서 자동으로 매칭하여 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 합금의 색 분석 방법에 따르면, 사람의 눈이 아닌 분광 광도계를 이용하여 합금의 조성에 따른 파장별 반사도를 정량적으로 측정할 수 있다.
본 발명의 컬러 합금의 색 분석 방법에 따르면, 합금의 조성 정보, 합금의 색 정보, 합금의 색정보가 들어 있는 기록 매체를 이용하여 색분석을 할 수 있는 자동화 분석 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 컬러 합금의 색 분석 방법에 따르면, 분광 광도계를 이용하여 합금의 색과 조성에 대한 데이터 베이스를 구축할 수 있다.
본 발명의 컬러 합금의 설계방법에 의하면, 전자 연산기기 내에 삽입된 기록 매체를 사용하여 반사도를 측정하고 주어진 합금의 조성을 예측할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 팬톤 북의 색도별 사진을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전파장별 반사도를 측정한 결고를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상평형도에 따른 조성별 합금의 색상을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금의 조성별로 전파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전파장별 반사도를 측정한 결고를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상평형도에 따른 조성별 합금의 색상을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금의 조성별로 전파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템을 보여주는 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면, 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 정의될 뿐이다. 도면에서 각 층 및 영역 들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
이하에서 반사도를 이용한 컬러 합금의 색분석 방법에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
본 발명에 따른 컬러합금의 색 분석 방법에서는, 컬러 합금의 색을 분석하기 위하여 정량적으로 분석하고자 하는 컬러 합금을 '측정 대상물'이라고 칭하기로 한다. 컬러합금의 색 비교 대상이 되는 합금을 '표준 대상물'이라고 한다. 상기 측정 대상물의 색과 상기 표준 대상물의 색을 포함하는 자료를 분광 광도계를 이용한 측정 장치에 올려 놓는다. 상기 표준 대상물은 실제 합금뿐만 아니라, 합금의 색을 포함하는 소정의 규격을 갖춘 사진 자료 등일 수 있다.
근자외선, 가시광선, 근적외선 영역의 스펙트럼을 측정하는 광전 분광 광도계에서는 광전관, 광전자증배관, 광전도 소자와 같은 검출기를 이용한다. 한편 근적외선에서 원적외선에 이르는 스펙트럼을 측정하는 적외선 분광광도계에서는 열전쌍, 볼트미터, 반도체 등이 검출계에 사용되기도 한다.
수동형인 분광광도계에서는 단광속형으로 소자를 움직여서 광행로에 소자를 넣고 파장마다 표준 시료와 시료 소자의 투과광의 세기를 비교하여 투과율이나 흡광도를 구할 수 있다. 자동 기록형인 분광광도계에서는 복광속 방식이 쓰이며, 한쪽 광속은 표준 시료를 다른쪽은 시료 소자를 지나가게 하여, 양쪽 투과광의 세기를 비교하여 흡광도 또는 투과율을 구한다.
상기와 같은 작용은 파장에 대해서 연속적으로 진행되며, 자동적으로 기록한다. 복광속 방식에는 두가지 형식이 있다. 그 중 하나는 광원에서 나오는 빛을 두 개의 광속으로 나누어 상술한 바와 같이 나누어진 광속을 각각 표준 시료와 시료 소자로 유도하는 방식이고 다른 하나는 한 가닥의 광속을 시간적으로 바꾸어서 교대로 양쪽 소자에 통과하는 방식이다. 가시 광선과 자외선 영역에서 사용되는 분광광도계에서는 일반적으로 두번째 방식의 분광광도법이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러합금의 색 분석 방법에서는 복광속 방식의 분광광도계를 사용할 수 있다.
상기와 같이 분광 광도계에 올려 놓여진 표준 대상물과 측정 대상물에 대하여 400~800nm의 파장 범위에서 파장별 반사도(reflectivity)를 측정한다. 이때 복광속 방식으로 측정하기 때문에 두 개의 시료에 대한 파장별 반사도가 얻어질 수 있다.
두 개의 시료로부터 방출되는 정량 데이터에 대해서 파장별 반사도가 얻어질 수 있다. 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도 차이가 표준 대상물의 반사도와 비교될 수 있다.
상기 측정 대상물과 표준 대상물의 전파장 반사도 차이에 대한 표준 대상물의 반사도 대비는 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 4]
상기 수학식 4에서 파장별 반사도 대비 값은 전파장에 대하여 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하고, 상기 평균값을 표준 대상물의 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율일 수 있다. 상기 파장별 반사도 대비값을 평균 편차비율이라고 할 수 있다.
상기 수학식 4를 통해서 산출된 평균 편차비율 값이 기준값 미만이면 측정 대상물의 색과 표준 대상물의 색은 동일한 색이라고 결정될 수 있다. 동일한 원리로 파장별 반사도 대비 값이 기준값 이상이면 측정 대상물과 표준 대상물이 보유하고 있는 색은 서로 다른 색이라고 결정될 수 있다.
상기와 같은 연산 과정은 파장별 반사도에 대한 데이터를 연산부에서 계산이 수행될 수 있다. 상기 파장별 반사도는 분광광도계의 측정부에서 측정된 표준 대상물과 측정 대상물에 대한 데이터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사도를 이용한 색 분석 방법에서는 상기와 같은 측정과 연산 결과 동일한 색이리고 판단되면 상기 색분석 과정이 종료될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2에서 877c는 팬톤 북(pantone book)의 넘버를 가리킨다. 상술한 바와 같이, 팬톤북의 넘버에서 c는 coating된 샘플에 대한 번호를 의미한다. 도 2에서 877u는 코팅되지 않은(uncoated) 샘플에 대한 번호를 의미한다. 도 2에서 Cu62 tin38은 구리가 62wt%이고 주석(Sn)이 38wt%라는 뜻이 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사도를 이용한 색 분석 방법에서 표준 시료로 팬톤북의 유광판 컬러와 무광판 컬러를 사용할 수 있다. 상기 표준 대상물은 상기 분광 광도계를 사용하여 각 조성에 대한 파장별 반사도가 측정된 시료를 사용할 수 있다.
또는 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도, 합금의 색이 포함된 데이터가 전자적으로 기록된 전자 기록 매체를 사용할 수 있다.
상기 도 2의 그래프에서 877c와 Cu62 tin38에 대한 파장별 반사도 대비 값은 0.05 미만으로 측정결과가 도출되었다. 이로부터 877c와 Cu62 tin38는 동일한 색상이라고 결정될 수 있다.
같은 이치로 877u와 Cu62 tin38도 동일한 색상이라고 결정될 수 있다.
도 2의 그래프로부터 877c, 877u와 Cu62 tin38는 동일한 색상을 가지고 있다고 결정될 수 있다.
(실시예 2)
상술한 실시예 1과 동일한 방법으로 다른 컬러 합금에 대하여 파장별 반사도를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 871c와 Cu72 tin28에 대하여 분광광도계를 이용하여 파장별 반사도를 측정한 결과이다. 측정 절차는 실시예 1에서 기재된 방법과 동일한 절차에 의할 수 있다.
도 3을 참조하면, 871c와 Cu72Sn28은 평균 편차비율이 0.05 미만으로 나오게 되어 동일한 색상이라고 결정될 수 있다. 하지만,871u와 Cu72Sn28에 대해서는 평균 편차 비율이 0.05 이상이라고 나왔기 때문에 서로 다른 색상이라고 결정될 수 있다.
상술한 실시예 1과 2에서와 같이, 팬톤 북의 인덱스에 따른 색상과 측정 대상물의 색상에 대한 평균 편차 비율값이 0.05 미만으로 나오는 결과를 얻게 되면 컬러 합금에 대한 색 분석 절차는 완료될 수 있다. 하지만 팬톤 북의 인덱스에 따른 색상과 측정 대상물의 색상에 대한 분광광도계를 이용한 색상에 대한 파장별 반사도 측정을 다시 진행할 수 있다. 여기서 파장별 반사도를 다시 측정한다는 것은 표준 대상물에 대한 선정을 다시 한다는 의미일 수 있다. 상기 파장별 반사도 대비값은 100을 곱하여 %값으로 환산할 수 있다.
상기 측정 대상물로 사용할 수 있는 시료는 구리(Cu)-주석(Sn) 합금, 구리(Cu)-아연(Zn)합금, 구리(Cu)-니켈(Ni) 합금 또는 구리(Cu)-실리콘(Si) 합금일 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 통해서 합금의 조성에 따른 색상별 조성을 얻을 수 있다.
상기와 같은 합금별 색분석 방법을 이용하여, 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 방법이 도출될 수 있다. 상기 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 방법은, 상기 분광 광도계의 광원에서 조사되는 빛의 파장 범위를 조절하는 단계와 상기 분광 광도계의 시료 장입부에 표준 대상물과 측정 대상물을 투입하고 상기 빛의 파장 범위를 400-800nm의 범위에서 빛을 조사하는 단계와 상기 시료 장입부에 투입된 상기 표준 대상물과 상기 측정 대상물로부터 반사되어 나오는 빛의 반사도를 측정하는 단계와, 연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차이의 절대값으로 편차값을 계산하고 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 차이의 평균값을 상기 표준 대상물의 상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계; 및 상기 평균 편차 비율이 0.05 미만이면 동일한 색이라고 판단하고 상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 값에 대한 상기 측정대상물의 색으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기와 같은 과정은 측정 대상물을 시료 장입부에 도입하는 과정 후에 자동적으로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상평형도에 따른 조성별 합금의 색상을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 좌측 상단에 인덱스로 CS0, CS2, CS4, …,CS40등이 기록되어 있는 것을 확인할 수 있다. CS0은 구리 100wt%, 주석(Sn) 0wt%를 의미한다. 같은 원리로 CS40은 구리 60wt%, 주석 40wt%일 수 있다.
이와 같은 과정을 거치면 구리(Cu)-아연(Zn)합금, 구리(Cu)-니켈(Ni) 합금 또는 구리(Cu)-실리콘(Si) 합금에 대한 조성별 반사도를 구할 수 있다.
뿐만 아니라, 이를 더 확장하여 팬톤 북(Pantone book)에 수록된 유광판 컬러 또는 무광판 컬러에 대하여 색도 분석 결과 동일한 색이라고 판정된 합금에 대하여, 조성(Composition) 정보와 가시 광선 영역에서의 파장별 반사도 및 합금의 색 정보를 보유하는 합금의 데이터 베이스를 보유하는 전자 연산 기기용 기록 매체를 얻을 수 있다. 상기 합금의 색 정보는 소정의 규격을 갖춘 컬러 사진일 수 있다.
상기 동일한 색은, 분광 광도계를 이용하여 측정된 합금 조성물과 팬톤북에 수록된 유광판 칼라 또는 무광판 컬러에 대한 평균 편차비율값이 5% 미만인 것으로 결정된 합금 조성물에 대한 색일 수 있다.
이와 같이 얻어진 합금의 데이터 베이스로부터 나온 합금들의 시료를 실시예 1과 2에 따른 표준 대상물로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 분광광도계를 사용하여 측정된 컬러합금별 색상 데이터와 조성 데이터를 가지고 있으면, 수요자의 요구에 맞추어 합금에 대한 색상을 설계할 수 있다. 이하에서는 합금 색상의 설계절차에 대하여 상술한다.
분광 광도계를 이용한 합금의 설계 방법은, 합금의 색(color) 정보만을 포함하는 제1 합금과 상기 합금의 조성(compostion) 정보만을 포함하는 제2 합금을 분광 광도계의 시료 장입부에 장입하는 단계와, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 빛을 조사하여 반사시키는 단계와, 상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계와, 연산부에서 상기 측정된 제1 합금과 상기 제2 합금의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계와, 상기 평균값을 표준 대상물의 파장별 반사도 값으로 나누어 파장별 반사도의 평균 편차비율을 구하는 단계 및 상기 평균 편차비율과 0.05를 비교하여 상기 제1, 2 합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 연산부에서 상기 제1, 2 합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계는 상기 평균 편차비율이 0.05 미만이면, 상기 제1 합금의 조성이 제2 합금의 조성과 동일하다고 판단하고 상기 평균 편차비율이 0.05 이상이면, 상기 제1 합금의 조성과 상기 제2 합금의 조성이 동일하지 않다고 연산부에서 판단하는 것일 수 있다.
상기 연산부에서 상기 제1, 2합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계에서, 상기 평균 편차비율이 0.05 이상인 경우에는 상기 제1, 2 합금이 동일한 조성이 아니라고 판단하는 경우, 상기 제2 합금을 변경하여 제3 합금으로 다시 선정하는 단계를 더 포함하고, 상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 상기 제1 합금과 상기 제3 합금에 빛을 조사하여 반사시키는 단계를 재수행하여 상기 연산부에서 동일 조성인지 여부를 판단될 수 있다.
거기에 더하여, 원하는 색의 합금을 설계하는 방법에 있어서, 합금의 조성, 색, 파장별 반사도를 포함하는 기록 매체가 삽입된 전자 연산 기기에서, 상기 기록 매체에 기록된 데이터 값 중 합금의 색을 선택하는 단계와 (ⅱ) 상기 기록 매체에 기록된 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도, 합금의 색 데이터를 이용하여. 원하는 색에 해당하는 합금의 조성을 상기 전자 연산 기기에서 자동으로 매칭하여 표시하는 단계를 포함힐 수 있다.
상기 선정된 색상 정보를 보유하는 제1 합금은 팬턴 북으로부터 선정된 유광판 컬러 또는 무광판 컬러일 수 있다. 이와 같은 과정을 통해서 합금에 대한 조성별 색상에 대한 정량적인 데이터를 가지고 있으면, 합금의 조성에 따른 성질을 분석하여 필요로 하는 용도에 따라 합금의 조성을 변경하여 물성을 변화시키는 것도 가능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금의 조성별로 파장별 반사도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5에서 y축은 온도를 의미하고 x축은 Cu와 Sn의 조성비(질량비)를 의미할 수 있다. 도 5에서 D는 구리가 100wt%인 경우일 수 있고, C는 구리 96wt%, 주석4wt%, B는 구리 76wt%, 주석 24wt%, A는 구리가 62wt%, 주석이 38wt%일 수 있다.
도 5와 같이 조성별로 상평형도를 가지고 있으면 필요로 하는 색상에 맞추어 합금 설계가 가능할 수 있다. 이로부터 합금 정보와 색상 정보를 가지고 있는 합금으로부터 분광 광도계를 이용하여 설계된 합금을 제공할 수 있다.
이하에서는 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템에 대하여 상술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 색분석 자동화 시스템(100)의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템(100)은 가시 광선 영역의 빛을 발하는 광원부(10)와, 상기 광원부(10)로부터 방출되는 입사광(15)이 통과하는 시료 장입부(20)와, 상기 시료 장입부(20)에 장입된 측정 대상물과 표준 대상물로부터 투과되어 나오는 빛(25)(투과광)의 반사도를 측정하는 검출부(detector)(30) 및 상기 검출부(30)에서 측정된 빛의 반사도를 비교해서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 대한 반사도의 차이를 계산하는 연산부(40)를 포함할 수 있다. 상기 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템(100)은 상기 연산부(40)에서 측정 대상물과 표준 대상물에 대한 파장별 반사도 대비값(수학식 4)이 0.05 이상으로 나오면, 시료 장입부(20)에 들어 있는 표준 대상물에 대하여 변경하도록 신호를 시료 장입부(20)에 보낼 수 있다.
상기 측정 대상물과 표준 대상물에 대한 파장별 반사도 대비값이 0.05 미만으로 나오면 측정 대상물과 표준 대상물이 보유하고 있는 색이 동일하다는 신호를 시료 장입부(20)에 보내서 측정 결과를 사용자에게 표시할 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 어느 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
10: 광원 15: 입사광
20: 시료 장입부 25: 투과광
30: 측정부
40: 연산부 100: 색분석 자동화 시스템
20: 시료 장입부 25: 투과광
30: 측정부
40: 연산부 100: 색분석 자동화 시스템
Claims (15)
- 컬러합금의 색 분석 방법에 있어서,
분광 광도계의 시료 장입부에 측정 대상물과 표준 대상물이 장입되는 단계;
상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 표준 대상물과 상기 측정 대상물에 빛을 조사하여 반사시키는 단계;
상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계;
연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계;
상기 평균값을 표준 대상물의 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계; 및
상기 평균 편차 비율과 미리 설정한 기준값을 비교하여 연산부에서 동일색인지 여부를 판별하는 단계를 포함하고,
상기 연산부에서 동일색 여부를 판단하는 단계는 상기 평균 편차 비율값이 미리 설정한 기준값 미만인 경우, 동일한 색이라고 연산부에서 판단하고, 상기 미리 설정한 기준 값 이상인 경우에는 동일한 색이 아니라고 판단하는 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기준값은 0.05(5%)인 것을 특징으로 하는 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 표준 대상물은 팬톤북(pantone book)에 나와 있는 유광판 컬러 또는 무광판 컬러인 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 연산부에서 동일색 여부를 판단하는 단계에서,
상기 미리 설정한 기준 값 이상인 경우에는 동일한 색이 아니라고 판단하는 경우,
상기 표준 대상물을 다시 선정하는 단계를 더 포함하고,
상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 표준 대상물과 상기 측정 대상물에 빛을 조사하여 반사시키는 단계를 재수행하여 상기 연산부에서 동일색인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 빛은 400-800nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물은 구리(Cu)-주석(Sn) 합금, 구리(Cu)-아연(Zn) 합금, 구리(Cu)-니켈(Ni) 합금 또는 구리(Cu)-실리콘(Si) 합금인 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 표준 대상물은 상기 분광 광도계를 사용하여 각 조성에 대한 파장별 반사도가 측정된 시료인 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 표준 대상물은 구리(Cu)-주석(Sn) 합금, 구리(Cu)-아연(Zn) 합금, 구리(Cu)-니켈(Ni) 합금 또는 구리(Cu)-실리콘(Si) 합금인 것을 특징으로 하는 반사도를 이용한 컬러 합금의 색 분석 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 색 분석 방법에 의해 상기 연산부에서 동일한 색이라고 판단된 합금에 대하여, 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도, 합금의 색이 포함된 데이터가 전자적으로 기록된 전자 기록 매체.
- 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 방법에 있어서,
상기 분광 광도계의 광원에서 조사되는 빛의 파장 범위를 조절하는 단계;
상기 분광 광도계의 시료 장입부에 표준 대상물과 측정 대상물을 투입하고 상기 빛의 파장 범위를 400-800nm의 범위에서 빛을 조사하는 단계;
상기 시료 장입부에 투입된 상기 표준 대상물과 상기 측정 대상물로부터 반사되어 나오는 빛의 반사도를 측정하는 단계;
연산부에서 상기 측정된 측정 대상물과 표준 대상물의 파장별 반사도의 차이의 절대값으로 편차값을 계산하고
이의 평균값을 계산하는 단계;
상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 차이의 평균값을 상기 표준 대상물의 상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 값으로 나누어 반사도의 평균 편차 비율을 구하는 단계; 및
상기 평균 편차 비율이 0.05 미만이면 동일한 색이라고 판단하고
상기 빛의 파장 범위에서 측정된 반사도 값에 대한 상기 측정대상물의 색으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 방법.
- 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템에 있어서,
가시 광선 영역의 빛을 발하는 광원부;
상기 광원부로부터 방출되는 두 개의 빛이 통과하는 시료 장입부;
상기 시료 장입부에 장입된 측정 대상물과 표준 대상물로부터 투과되어 나오는 빛의 반사도를 측정하는 검출부(detector); 및
상기 검출부에서 측정된 빛의 반사도를 비교해서 상기 측정 대상물과 상기 표준 대상물에 대한 반사도의 차이를 계산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로하는 분광 광도계를 이용한 색분석 자동화 시스템.
- 분광 광도계를 이용한 합금의 설계방법에 있어서,
합금의 색(color) 정보만을 포함하는 제1 합금과 상기 합금의 조성(compostion) 정보만을 포함하는 제2 합금을 분광 광도계의 시료 장입부에 장입하는 단계;
상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 빛을 조사하여 반사시키는 단계;
상기 분광 광도계의 검출부에서 상기 제1 합금과 상기 제2 합금에 상기 광원에서 나오는 빛의 파장을 변화시키면서 파장별 반사도를 측정하는 단계;
연산부에서 상기 측정된 제1 합금과 상기 제2 합금의 파장별 반사도의 차의 절대값으로 편차값을 계산하고, 이의 평균값을 계산하는 단계;
상기 평균값을 표준 대상물의 파장별 반사도 값으로 나누어 파장별 반사도의 평균 편차비율을 구하는 단계; 및
상기 평균 편차비율과 0.05를 비교하여 상기 제1, 2 합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계를 포함하되,
상기 연산부에서 상기 제1, 2 합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계는 상기 평균 편차비율이 0.05 미만이면, 상기 제1 합금의 조성이 제2 합금의 조성과 동일하다고 판단하고 상기 평균 편차비율이 0.05 이상이면, 상기 제1 합금의 조성과 상기 제2 합금의 조성이 동일하지 않다고 연산부에서 판단하는 것을 특징으로 하는 분광광도계를 이용한 합금의 설계 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 연산부에서 상기 제1, 2합금의 조성의 동일성 여부를 판단하는 단계에서,
상기 평균 편차비율이 0.05 이상인 경우에는 상기 제1, 2 합금이 동일한 조성이 아니라고 판단하는 경우,
상기 제2 합금을 변경하여 제3 합금으로 다시 선정하는 단계를 더 포함하고,
상기 분광 광도계의 광원을 이용하여 상기 제1 합금과 상기 제3 합금에 빛을 조사하여 반사시키는 단계를 재수행하여 상기 연산부에서 동일 조성인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 분광 광도계를 이용한 합금의 설계 방법.
- 원하는 색의 합금을 설계하는 방법에 있어서,
(i) 제9항의 기록 매체가 삽입된 전자 연산 기기에서,
상기 기록 매체에 기록된 데이터 값 중 합금의 색을 선택하는 단계;
(ⅱ) 상기 기록 매체에 기록된 합금의 조성(composition) 정보와 파장별 반사도, 합금의 색 데이터를 이용하여.
원하는 색에 해당하는 합금의 조성을 상기 전자 연산 기기에서 자동으로 매칭하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원하는 색의 합금을 설계하는 방법.
- 삭제
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