KR20040012743A - Method and device for surface evaluation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시험될 표면이 있는 시료가 위치하는 시료 영역(6), 광원(2) 및 표면과 광의 상호작용(반사 또는 투과)을 기록하는 이미지 장치(3)를 포함하는 표면의 시각적 특성을 기록하는 장치에 관한 것으로서,The invention records the visual properties of a surface comprising a sample area 6 on which a sample with a surface to be tested is located, a light source 2 and an imaging device 3 recording the interaction (reflection or transmission) of the light with the surface. As a device to

상기 이미지 장치, 광원 및 시료 영역은 하나의 이미지에서 적어도 하나의 표면 특성이 조명 방향(7, 9)과 관찰 방향(4, 5) 사이 각의 연속적인 범위의 함수로서 기록될 수 있으며, 상기 이미지 장치는 CCD 카메라이고, 상기 장치 및 방법은 플롭 성질 및 광택과 같은 광학적 기하학에 따라 달라지는 시각적 특성을 평가하고 이미지화 하는데 적당한 것을 특징으로 한다.The imaging device, the light source and the sample region can be recorded as a function of the continuous range of angles between at least one surface characteristic in an image between the illumination direction (7, 9) and the viewing direction (4, 5), the image The device is a CCD camera, characterized in that the device and method are suitable for evaluating and imaging visual properties that depend on optical geometry such as flop properties and gloss.

Description

표면 평가를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SURFACE EVALUATION}METHOD AND DEVICE FOR SURFACE EVALUATION

본 발명은 시험할 표면이 있는 시료가 위치하는 시료 영역(sample area), 광원(light source) 및 이미지 장치(imaging device)를 사용하여, 예를 들어 착색된 코팅재 필름의 색, 광택, 조직 등, 표면의 시각적 특성을 기록하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 표면의 시각적 외관은 광학적 기하학(optical geometry)에 따라 달라 질 수 있으며, 상기 광학적 기하학은 관찰자와 광원에 대한 목적하는 물체의 위치에 따라 규정된다. 상기 의존상태는 예를 들어 효과 색소(effect pigment)을 포함하는 코팅재 필름에서 발생할 수 있다. 광학적 기하학에서 시각 특성의 의존상태을 일반적으로 고니오크로마티즘(goniochromatism) 또는 플롭 성질(flop behaviour)이라고 부른다. 광학적 기하학에서, 관찰 방향은 관찰자와 관찰 물체의 관찰 부분 사이의 선이며, 조명 방향은 광원과 관찰 부분 사이의 선이다. 반사 방향은 시료 표면에 직각을 이룬 반사경 평면에 의한 조명 방향을 반사하는 선의 방향이다. 반사각(aspecular angle)이라고도 하는 플롭각(flop angle)은 반사 방향과 관찰 방향 사이의 각이다. 또한 효과 또는 비-효과 필름의 광택은 광학적 기하학에 따라 달라진다.The present invention utilizes a sample area, a light source and an imaging device in which a sample having a surface to be tested is located, for example, the color, gloss, texture, etc. of a colored coating film, A method and apparatus for recording the visual characteristics of a surface. The visual appearance of the surface may depend on the optical geometry, which is defined by the position of the object of interest with respect to the observer and the light source. The dependence can occur, for example, in a coating film comprising an effect pigment. The dependence of visual properties on optical geometry is commonly referred to as goniochromatism or flop behaviour. In optical geometry, the viewing direction is the line between the observer and the viewing part of the object, and the illumination direction is the line between the light source and the viewing part. The reflection direction is the direction of the line reflecting the illumination direction by the reflector plane perpendicular to the specimen surface. The flop angle, also called the reflection angle, is the angle between the reflection direction and the viewing direction. The gloss of the effect or non-effect film also depends on the optical geometry.

효과 색소는 금속성 또는 진주광택 외관과 같은 광학적 효과를 수득하기 위해 코팅재에 사용된다. 일반적으로, 금속성 색소 색소 밝기를 포함하는 코팅재 필름은 광학적 기하학에 따라 달라지는 반면에, 진주 광택 색소를 포함하는 코팅재의 색은 광학 기하학적으로 바뀐다. 상기는 코팅재 필름의 시각적 외관의 특성을 악화시킨다. 상기 양상에서의 추가적인 악화는 색소 파편이 있기 때문에, 짧은 거리에서 관찰하면 코팅재 필름에 부분적으로 강하게 분산되어 있는 점이 보인다는 것이다. 반사율 값의 분광 분포에 의해 고체 색이 특성화 될 수 있는 반면에, 효과 색소를 포함하는 코팅재는 계산에 따라 각과 공간을 취해야 한다.Effect pigments are used in coatings to obtain optical effects such as metallic or pearlescent appearance. In general, coating film containing metallic pigment pigment brightness depends on the optical geometry, while the color of the coating material comprising pearlescent pigments is changed to optical geometry. This deteriorates the properties of the visual appearance of the coating film. A further deterioration in this aspect is that because of the presence of pigment fragments, the observation from a short distance shows that it is partially strongly dispersed in the coating film. While solid colors can be characterized by the spectral distribution of reflectance values, coatings containing effect pigments must take angles and spaces according to calculations.

지금까지, 광학적 기하학에서 금속성과 진주 광택성 코팅재의 밝기와 색의 의존은 제한된 다수의 다른 측정된 기하학적 구조에서 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 그러나, 상기는 단지 매우 제한된 수의 광학적 기하학에서 얻어진 불충분한 결과를 가져온다.To date, the dependence of the brightness and color of metallic and pearlescent coatings on optical geometry has been measured using spectrophotometers on a limited number of different measured geometries. However, this results in insufficient results obtained with only a very limited number of optical geometries.

US 5,550,632에서는 디지탈 광 카메라를 사용하여 페인트 필름을 평가하기 위한 방법과 배치를 개시하고 있다. 단지 하나의 광학적 기하학은 기록으로 사용되었으며, 카메라를 단지 하나의 플롭각으로 촛점을 맞추기 때문이다. 효과 색소를 포함하는 코팅층의 외관은 플롭각에 따라 달라지기 때문에, 상기 방법은 하나의 기록에서 상기 효과 코팅재의 평가용으로 사용될 수 없다.US 5,550,632 discloses a method and arrangement for evaluating paint films using a digital optical camera. Only one optical geometry was used for recording, because the camera focuses on only one flop angle. Since the appearance of the coating layer containing the effect pigments depends on the flop angle, the method cannot be used for evaluation of the effect coating material in one record.

본 발명의 목적은 시스템이 플롭각의 연속 범위에 대한 단일 기록에서 표면 평가가 되도록 하는 것이다.It is an object of the present invention to allow the system to have a surface evaluation in a single record of a continuous range of flop angles.

본 발명의 목적은 표면 특성에 의존하는 플롭각을 기록하기 위한 장치에 의해 획득되며, 상기 장치는 표면, 광원 및 시험될 표면이 있는 시료가 위치하는 시료 영역에 의한 광의 상호작용을 기록하기 위한 이미지 장치를 포함하고, 상기 이미지 장치의 범위는 관찰 방향의 연속 범위를 모두 다루며, 상기 이미지 장치, 광원 및 시료 영역은 하나의 이미지에 적어도 하나의 표면 특성이 플롭각의 함수로서 기록되도록 배열된다. 상기 기록은 측정 또는 데이타 프로세싱을 위한 기록된 시그널의 양을 재기 위한 이미지 장치의 용량에 따라 또는 시각적 정검 및 비교 용으로 사용될 수 있다. 사용의 특정한 예는 광택 측정 및 색 매칭이다.The object of the present invention is obtained by a device for recording a flop angle depending on the surface properties, which device is used to record the interaction of light by the surface, the light source and the sample area on which the sample with the surface to be tested is located. A device, wherein the range of the imaging device covers all of the continuous range of the viewing direction, and the imaging device, the light source and the sample area are arranged such that at least one surface characteristic is recorded as a function of the flop angle in one image. The recording can be used depending on the capacity of the imaging device to measure the amount of recorded signal for measurement or data processing or for visual inspection and comparison. Specific examples of use are gloss measurement and color matching.

본 발명에 따른 장치 또는 배열은 효과 색소를 포함하는 코팅재로 코팅된 표면의 플롭 성질 또는 고니오크로마티즘을 평가하기 위해 특히 적합하다.The device or arrangement according to the invention is particularly suitable for evaluating flop properties or goniochromatism of surfaces coated with coatings comprising effect pigments.

플롭성질의 유용한 상을 수득하기 위해, 상기에서 규정된 것과 같이 플롭각의 범위는 40 도 이상, 보다 바람직하게는 50 도 이상인 것이 바람직하다.In order to obtain a useful phase of flop quality, the range of the flop angle is preferably at least 40 degrees, more preferably at least 50 degrees, as defined above.

금속성 색소를 함유하는 코팅재 필름과 같은 표면의 어떤 형태에 있어서, 색은 플롭각이 크면 어둡다. 상기의 경우에서 전체 측정 범위를 이용하기 위해서, 광 분포는 바람직하게는 증가 또는 감소 함수에 따라 이미지 장치의 뷰잉 범위(viewing scope)가 다양한 것이 바람직하다. 상기 광 분포는 조명각의 함수로서 광원의 광 방출을 변화시킬 수 있다. 대안적으로, 상기 광원은 적합한 필터를 사용하여 다양화할 수 있다.In some forms of surfaces, such as coating films containing metallic pigments, the color is dark when the flop angle is large. In order to use the full measurement range in this case, the light distribution is preferably varied in the viewing scope of the imaging device in accordance with an increase or decrease function. The light distribution can change the light emission of the light source as a function of the illumination angle. Alternatively, the light source can be diversified using suitable filters.

바람직한 배열에서, 광원은 TL 스트립 광과 같은 선원(line source), 빛 확산기(light diffusor)에서의 수평 슬릿(horizontal slit), LEDs 또는 유리 섬유등과 같은 점원(point source)의 배열이 될 수 있다. 대안적으로, 광원은 점원일 것이다.In a preferred arrangement, the light source can be a line source such as TL strip light, a horizontal slit in a light diffusor, an array of point sources such as LEDs or glass fibers. . Alternatively, the light source may be a point source.

본 발명에 의한 배열에서 적합한 이미지 장치는 CCD 카메라 또는 충전 연결장치 카메라(Charge Coupled Device Camera)이다. 적합한 CCD 광 카메라는 예를 들어 Ricoh(상표명) RDC 5000, Olympus(상표명) C-2000Z, Minolta(상표명) Dimage(상표명) RD 3000 및 Nikon(상표명) Coolpix(상표명) 950이다.Suitable imaging devices in the arrangement according to the invention are CCD cameras or charge coupled device cameras. Suitable CCD optical cameras are, for example, Ricoh® RDC 5000, Olympus® C-2000Z, Minolta® Dimage® RD 3000, and Nikon® Coolpix® 950.

디지탈 비디오 카메라는 본 발명을 실시하기 위해 사용될 수 있는 적합한 장치의 또 다른 그룹이다. 비디오 카메라를 사용하여, 플롭각은 위치 함수로서 뿐만아니라, 대안적 또는 선택적으로 시간 함수로서 다양화 될 수 있다. 비디오 카메라를 사용하여 또한 경화 중 코팅재 필름의 외관과 같은 일정기간 동안에 시험할 표면의 시각적 외관의 시간-의존 변화를 기록하는 것이 가능하도록 만든다.Digital video cameras are another group of suitable devices that can be used to practice the present invention. Using video cameras, the flop angle can be varied not only as a function of position, but also alternatively or alternatively as a function of time. Using a video camera also makes it possible to record time-dependent changes in the visual appearance of the surface to be tested for a period of time, such as the appearance of the coating film during curing.

디지탈 카메라를 사용하여 기록된 모든 이미지는 많은 수의 화소로 구성된다. 모든 화소는 붉은 값 R, 그린 값 G 및 블루 값 B를 가진다. 이상적으로 순수한 검은색 표면용의 보정된 R, G 및 B 값은 모두 0 이며, 이상적으로 순수한 흰색 표면은, 상기 세개의 값 각각 미리 규정된 최대 값과 동일 할 것이다. 최대 값은 2n-1과 동일하며, 상기 n은 화소를 규정하는 다수의 조각이다. 8-조각 화소 깊이가 사용된다면, 상기 최대 값은 255이다.Every image recorded using a digital camera consists of a large number of pixels. Every pixel has a red value R, a green value G and a blue value B. Ideally, the calibrated R, G, and B values for pure black surfaces are all zero, and ideally pure white surfaces will each be equal to a predefined maximum value of each of these three values. The maximum value is equal to 2 n −1, where n is the number of pieces that define the pixel. If an 8-piece pixel depth is used, the maximum value is 255.

금속성 코팅재를 시험할때, 밝기는 부분적으로 흰색의 밝기를 초과할 수 있다. 상기는 예를 들어 2n-1보다 낮은 최대 흰색 값을 선택하는 양으로 취할 수 있다.When testing metallic coatings, the brightness may partially exceed that of white. This can be taken for example in an amount that selects a maximum white value lower than 2 n −1.

정확한 색 측정을 위해서, 주기적으로 측정을 보정하는 것이 바람직하다. CCD 카메라를 사용할 때, 보정은 예를 들어 검정색 시료와 흰색 시료를 첫번째로분리하여 기록하여 실행될 수 있다. 검정색 값의 R, G, B 값을 의심되는 측정된 시료 및 흰색 시료의 R, G 및 B 값에서 뺀다. 그 다음에, 측정된 시료의 R, G 및 B 값을 흰색 보정 시료의 대응하는 값으로 나누고 최대 흰색 값을 곱한다. 상기는 이미지에서 모든 화소를 위한, R 값의 보정된 값 Rcal을 하기의 수학식 1을 사용하여 계산하였다.For accurate color measurement, it is desirable to calibrate the measurement periodically. When using a CCD camera, the calibration can be performed, for example, by first separating and recording the black and white samples. The R, G and B values of the black value are subtracted from the R, G and B values of the suspected measured and white samples. The R, G, and B values of the measured sample are then divided by the corresponding values of the white calibrated sample and multiplied by the maximum white value. This was calculated using Equation 1 below for the corrected value R cal of the R value for all the pixels in the image.

(상기 수학식 1에서, Rblack은 검정색 시료에서 화소의 R 값이며, 반면에 Rwhite은 흰색 시료의 화소의 R 값이다) B 및 G 값의 보정된 값을 대응해서 계산하였다. 상기 보정은 광학적 기하학 함수로서 화소의 광 민감도의 편차 및 조명 강도에 다양성을 계산하였다.(In Equation 1, R black is the R value of the pixel in the black sample, while R white is the R value of the pixel in the white sample.) The corrected values of the B and G values were correspondingly calculated. The correction calculated the variability in the light intensity and the deviation of the light sensitivity of the pixel as an optical geometry function.

선택적으로 R, G 및 B 값은 광 강도에서 시간-의존 변화로 바로잡을 수 있다. 상기는 예를 들어 시료에 평행 흰색 스트립(parallel white strip)을 적용하여 실행될 수 있다. 보정 목적을 위해서, 시료 및 흰색 스트립을 다수의 허상 부분으로 시료의 경도 측을 나누어서 생각한다. 모두 시료 부분을 위해서, 평균 R, G 및 B 값 Rav, Gav및 Bav를 결정한다. 유사하게 모두 시료 부분을 위해서, 평균 R, G 및 B 값 Rwhite-av, Gwhite-av및 Bwhite-av를 결정한다. 각각의 시료 부분을 위해서 고친 R 값 Rcor을 그 다음에 하기의 수학식 2를 사용하여 계산한다:Optionally, R, G and B values can be corrected as time-dependent changes in light intensity. This can be done, for example, by applying a parallel white strip to the sample. For the purpose of correction, the sample and the white strip are considered by dividing the hardness side of the sample into a plurality of virtual images. For all sample parts, determine the average R, G and B values R av , G av and B av . Similarly, for all sample parts, determine the average R, G and B values R white-av , G white-av and B white-av . The fixed R value R cor for each sample portion is then calculated using Equation 2 below:

Gcor및 Bcor도 대응하여 계산하였다.G cor and B cor were also calculated correspondingly.

보색계 데이타를 위한 대부분의 일반적 시스템은 Commission International de l'Eclairage(CIE), 즉, CIELab(L*, a*, b*), CIEXYZ(X, Y, Z) 및 CIELuv(L*, u*, v*)로 규정되었다. 상기 시스템은 값으로 육안의 민감도를 취한다. CCD 카메라로 측정된 R, G 및 B 값은 CIELab 시스템의 L*, a*, b*값으로 변환 할 수 있다.Most common systems for complementary color data are Commission International de l'Eclairage (CIE), ie CIELab (L * , a * , b * ), CIEXYZ (X, Y, Z) and CIELuv (L * , u * , v * ). The system takes the visual sensitivity as a value. The R, G and B values measured by the CCD camera can be converted into L * , a * and b * values of the CIELab system.

선택된 수학적 모델은 당업자에게 공지된 모델일 것이다. 예로서 H.R. Kang,Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, chapters 3 및 11 및 U.S. 5,850,472에 개시되어 있다. 상기 모델은 직선 또는 비-직선일 것이다. 비-직선 모델의 하나의 예는 20개의 파라메터를 갖는 3rd순서 다항식 또는 10개의 파라메터를 갖는 2nd순서 다항식이다. 4개 모델 파라메터를 갖는 직선 모델을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The mathematical model selected will be a model known to those skilled in the art. Examples are disclosed in HR Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices , SPIE Optical Engineering Press, 1997, chapters 3 and 11 and US 5,850,472. The model may be straight or non-linear. One example of a non-linear model is a 3 rd order polynomial with 20 parameters or a 2 nd order polynomial with 10 parameters. It is more preferable to use a straight model with four model parameters.

4개의 파라메터를 갖는 직선 모델의 하나의 예는 하기의 모델이며, 상기 R, G 및 B 데이타의 경우에, 보정 색의 측정된 색 시그널은 상기 CIELab 데이타의 경우에서, 표색계 데이타로 전환된다:One example of a linear model with four parameters is the following model, in the case of the R, G and B data, the measured color signal of the corrected color is converted to colorimetric data, in the case of the CIELab data:

Li *=c0+c1Ri+c2Gi+c3Bi L i * = c 0 + c 1 R i + c 2 G i + c 3 B i

ai *=d0+d1Ri+d2Gi+d3Bi a i * = d 0 + d 1 R i + d 2 G i + d 3 B i

bi *=e0+e1Ri+e2Gi+e3Bi b i * = e 0 + e 1 R i + e 2 G i + e 3 B i

(상기에서 Ri, Gi, Bi는 측정된 시그널이며, Li *, ai *및 bi *는 보정 색 i의 표색계 데이타이다)(R i , G i , B i are the measured signals, and L i * , a i * and b i * are the colorimetric data of the correction color i.)

회귀선(linear regression)은 측정된 RGB 데이타 및 보정 색의 공지된 CIELab 데이타로부터 12개의 모델 파라메터 c0-c3, d0-d3및 e0-e3를 계산하기 위해 사용된다. 상기 모델 파라메터는 선택된 색의 측정된 RGB 데이타를 CIELab 데이타로 전환시키는데 사용된다.Linear regression is used to calculate twelve model parameters c 0 -c 3 , d 0 -d 3 and e 0 -e 3 from the measured RGB data and known CIELab data of the corrected color. The model parameter is used to convert the measured RGB data of the selected color into CIELab data.

20개의 파라메터를 갖는 비-직선 3rd순서 다항식의 하나의 예는 하기와 같다:One example of a non-linear 3 rd order polynomial with 20 parameters is as follows:

Li *=c0+c1Ri+c2Gi+c3Bi+c4Ri 2+c5Gi 2+c6Bi 2+c7RiGi+c8RiBi+c9GiBi+c10Ri 3+c11Gi 3+L i * = c 0 + c 1 R i + c 2 G i + c 3 B i + c 4 R i 2 + c 5 G i 2 + c 6 B i 2 + c 7 R i G i + c 8 R i B i + c 9 G i B i + c 10 R i 3 + c 11 G i 3 +

c12Bi 3+c13Ri 2Gi+c14Ri 2Bi+c15Gi 2Ri+c16Gi 2Bi+c17Bi 2Ri+c18Bi 2Gi+c19RiGiBi c 12 B i 3 + c 13 R i 2 G i + c 14 R i 2 B i + c 15 G i 2 R i + c 16 G i 2 B i + c 17 B i 2 R i + c 18 B i 2 G i + c 19 R i G i B i

ai *=d0+d1Ri+d2Gi+d3Bi+d4Ri 2+d5Gi 2+d6Bi 2+d7RiGi-d8RiBi+d9GiBi+d10Ri 3+d11Gi 3+a i * = d 0 + d 1 R i + d 2 G i + d 3 B i + d 4 R i 2 + d 5 G i 2 + d 6 B i 2 + d 7 R i G i -d 8 R i B i + d 9 G i B i + d 10 R i 3 + d 11 G i 3 +

d12Bi 3+d13Ri 2Gi+d14Ri 2Bi+d15Gi 2Ri+d16Gi 2Bi+d17Bi 2Ri+d18Bi 2Gi+d19RiGiBi d 12 B i 3 + d 13 R i 2 G i + d 14 R i 2 B i + d 15 G i 2 R i + d 16 G i 2 B i + d 17 B i 2 R i + d 18 B i 2 G i + d 19 R i G i B i

bi *=e0+e1Ri+e2Gi+e3Bi+e4Ri 2+e5Gi 2+e6Bi 2+e7RiGi-e8RiBi+e9GiBi+e10Ri 3+e11Gi 3+b i * = e 0 + e 1 R i + e 2 G i + e 3 B i + e 4 R i 2 + e 5 G i 2 + e 6 B i 2 + e 7 R i G i -e 8 R i B i + e 9 G i B i + e 10 R i 3 + e 11 G i 3 +

e12Bi 3+e13Ri 2Gi+e14Ri 2Bi+e15Gi 2Ri+e16Gi 2Bi+e17Bi 2Ri+e18Bi 2Gi+e19RiGiBi e 12 B i 3 + e 13 R i 2 G i + e 14 R i 2 B i + e 15 G i 2 R i + e 16 G i 2 B i + e 17 B i 2 R i + e 18 B i 2 G i + e 19 R i G i B i

회귀선은 측정된 RGB 데이타 및 보정 색의 공지된 CIELab 데이타로부터 60개의 모델 파라메터 c0-c3, d0-d3및 e0-e3를 계산하기 위해 사용된다. 상기 모델 파라메터는 선택된 색의 측정된 RGB 데이타를 CIELab 데이타로 전환시키는데 사용된다.The regression line is used to calculate 60 model parameters c 0 -c 3 , d 0 -d 3 and e 0 -e 3 from the measured RGB data and known CIELab data of the corrected color. The model parameter is used to convert the measured RGB data of the selected color into CIELab data.

상기에도 불구하고, 모델 파라메터를 계산할때 선택된 색 부근에 보정 색에 큰 중량을 첨가하는 것이 가능하다. 4개의 파라메터를 갖는 상기의 직선 모델 예의 경우에, 상기는 회귀선 중에 각 보정 색은 선택된 색 및 의문이 있는 보성 색 사이의 RGB 색 공간에 거리를 기본으로 중량 요소가 주어진다는 것을 의미한다. 회귀선 방법에서 하기 수학식 3의 평방 합이 최소이다:Notwithstanding the above, it is possible to add a large weight to the correction color near the selected color when calculating the model parameters. In the case of the above linear model example with four parameters, this means that during the regression line each correction color is given a weight factor based on the distance in the RGB color space between the selected color and the questionable complementary color. In the regression method, the sum of squares of the following equation (3) is minimal:

(상기 수학식 3에서, wi는 가중계수이며, yi는 분광 측정을 기본으로 L* i, ai *또는 bi *이며, i는 RGB의 CIELab 변환을 기본으로 L* i, ai *또는 bi *의 계산 값이다)(In Equation 3, w i is a weighting coefficient, y i is L * i , a i * or b i * based on the spectroscopic measurement, i is the calculated value of L * i , a i * or b i * based on the CIELab conversion of RGB)

i는 c0+c1R+c2G+c3B(상기 참조)와 동일하며, wi는 ((Ri-R)2+(Gi-G)2+(Bi-B)2)-2와 동일하고, 상기 합은 하기의 수학식 4와 같다: i is the same as c 0 + c 1 R + c 2 G + c 3 B (see above), w i is ((R i -R) 2 + (G i -G) 2 + (B i -B) 2 ) equal to −2, and the sum is equal to the following Equation 4:

(상기 수학식 4에서, n은 보정 색의 수이며, R, G, B는 선택된 색의 측정된 시그널이다)(In Equation 4, n is the number of correction colors, R, G, B is the measured signal of the selected color)

대안적으로, 보안하기 위해 선택된 색 부근의 보정 색을 사용할 수 있다.Alternatively, a correction color around the selected color can be used for security.

목적한다면, 회색 밸런싱(grey balancing)이 R=G=B=f(L*)에 따른 검정색, 흰색 및 회색에 대해서 측정된 시그널(signal) 또는 다른 표색계에서 L*에 대한 상응하는 값으로 실시될 수 있다. 상기 회색 밸런싱은 H.R. Kang,Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, chapter 11에 기술되어 있다.If desired, gray balancing can be performed with signals measured for black, white and gray according to R = G = B = f (L * ) or with corresponding values for L * in other colorimetric systems. Can be. The gray balancing is described in HR Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices , SPIE Optical Engineering Press, 1997, chapter 11.

이미지 프로세싱 소프트웨어, 가령 컴퓨터 프로그램인 옵티마스(Optimas, 상표명, Media Cybernetics제) 또는 프로그램 이미지 프로플러스(ProPlus, 상표명, Media Cybernetics제)를 사용하여, 개개의 입자들이 입자들의 배경에 대해서 휘도의 차이를 인식함에 의해서 식별될 수 있다. 예를들면 상기 입자들은 금속성 색소 또는 금속성 색소의 클러스터일 수 있다. 입자들을 인식한 후에, 입자들의 R, G 및 B값 뿐만아니라, 입자의 수와, 이미지 파라미터, 가령 입자크기, 입자형태, 단축길이 및 장축길이가 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해서 측정될 수 있다. 선택적으로 상기 데이터는 스트립 부분, 또는 요구된다면 더 큰 부분에 대해서 평균을 낼 수 있다.Using image processing software such as Optimas (trademark, Media Cybernetics) or program image ProPlus (ProPlus, trade name, Media Cybernetics), which are computer programs, individual particles can be used to vary the luminance of the background of the particles. Can be identified by recognition. For example, the particles can be metallic pigments or clusters of metallic pigments. After recognizing the particles, not only the R, G and B values of the particles, but also the number of particles and image parameters such as particle size, particle shape, short axis length and long axis length can be measured by the image processing software. Alternatively, the data can be averaged over the strip portion, or larger portions if desired.

이미지에 기초하여 측정된 데이터는 예를들면 코팅재 조성을 서치하는데 사용되어, 매칭되는 표면 코팅재를 제공할 수 있다. 이때문에 상기 측정된 데이터가 색상 제조 데이터베이스에서의 데이터와 비교될 수 있다.Data measured based on the image can be used, for example, to search for a coating composition, to provide a matching surface coating. This allows the measured data to be compared with the data in the color manufacturing database.

이미지 장치의 범위를 향상시키기위해서, 선택적으로 광원은 한 세트의 반사경(mirrors)을 포함한다. 적당한 배열로 반사경을 사용함에 의해서 약 90도 또는 그 이상의 범위로 향상될 수 있는 것을 알았다.In order to enhance the range of the imaging device, the light source optionally comprises a set of mirrors. It has been found that by using a reflector in a suitable arrangement, the range can be improved to about 90 degrees or more.

상기 광원은 영구 광원이 사용될 수도 있지만, 에너지의 사용을 최소화하기위해서 섬광등이 바람직하다. 영구 광원이 사용된다면, 적당 노출시간으로 카메라가 설정되어야 한다. 예를들면 적당한 광원은 텅스텐 할로겐 램프 또는 크세논 램프가 있다.The light source may be a permanent light source, but a flashlight is preferred to minimize the use of energy. If a permanent light source is used, the camera should be set for a suitable exposure time. Suitable light sources are for example tungsten halogen lamps or xenon lamps.

특히 바람직한 구체예에서, 광원은 슬릿을 통해 광을 방출하는 광 확산 보호구조물(light diffusing housing)을 포함한다. 상기 슬릿의 길이면은 시료의 표면과 실질적으로 평행하게 배열되는 반면에, 단면은 시료의 표면과 실질적으로 수직으로 배열된다. 상기 배열에서, 광 감지기가 광의 방출을 조절하기위해서 사용될수 있다. 상기 확산기의 바람직한 구체예에서, 상기 확산기의 내부면에서 실질적으로 수평인 벽에 의해서 슬릿이 경계가 생긴다. 이와 같이, 상기 시료 표면에서 광도는 플롭각(flop angle)의 함수이다. 확산기까지의 더 작은 각 거리에서의 위치에서, 광도는 더 큰 각에서보다 더 작다.In a particularly preferred embodiment, the light source comprises a light diffusing housing that emits light through the slit. The longitudinal surface of the slit is arranged substantially parallel to the surface of the sample, while the cross section is arranged substantially perpendicular to the surface of the sample. In this arrangement, a light sensor can be used to regulate the emission of light. In a preferred embodiment of the diffuser, the slits are bounded by walls that are substantially horizontal at the inner surface of the diffuser. As such, the brightness at the sample surface is a function of the flop angle. At locations at smaller angular distances to the diffuser, the luminous intensity is smaller than at larger angles.

본 발명에 따른 장치의 추가의 바람직한 구체예에서, 시료의 위치의 함수로, 예컨데 다른 광원을 사용하거나 또는 필터 세트, 회절발 또는 프리즘을 사용함에 의해서 하나의 이미지에 광의 분광 분포가 다양하다. 상기는 독립적인 측정 데이터의 수를 증가시킴에 의해서, 색상의 정확도를 향상시킨다. 예를들면 상기는 광원에서 광을 변화시키거나 또는 이미지 장치로 도입되기 직전에 광의 분광 분포를 변화시킴에 의해서 실시될 수 있다. 바람직하게, 조명의 분광 분포가 광학적 기하학의 편차에 수직으로 변화된다.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the spectral distribution of the light in one image varies as a function of the position of the sample, for example by using another light source or by using a filter set, a diffraction grating or a prism. This improves the accuracy of the color by increasing the number of independent measurement data. This can be done, for example, by changing the light at the light source or by changing the spectral distribution of the light just before it is introduced into the imaging device. Preferably, the spectral distribution of the illumination is changed perpendicular to the deviation of the optical geometry.

주변광의 특정 효과를 제거하기위해서, 본 발명에 따른 장치는 바람직하게 보호구조물을 포함한다.In order to eliminate certain effects of ambient light, the device according to the invention preferably comprises a protective structure.

본 발명은 상기에 기술된 바와 같은 표면 평가 방법을 포함하며, 통상 기록된 광의 작용은 시료의 광반사이다. 그러나 상기 시료가 투명하거나 또는 반투명하다면 상기 기록된 광의 작용은 광의 투과일 수 있다. 이 경우에, 상기 시료는 이미지 장치와 광원사이에 위치한다.The present invention includes a surface evaluation method as described above, in which the action of normally recorded light is the light reflection of the sample. However, if the sample is transparent or translucent, the action of the recorded light may be transmission of light. In this case, the sample is located between the imaging device and the light source.

편평한 시료가 사용될 수 있다. 그러나 요구된다면 굽은 시료가 플롭 성질(flop behaviour)을 시험하는데 적당할 수도 있다.Flat samples can be used. However, if required, a curved sample may be suitable for testing flop behaviour.

본 발명은 하기의 도면에 의해서 추가적으로 개시되고, 설명된다. 하기의도면에서:The invention is further described and illustrated by the following figures. In the drawings below:

도 1은 본 발명에 따른 기록 배열의 도식도이고;1 is a schematic diagram of a recording arrangement according to the present invention;

도 2는 도 1의 배열에 의한 레코딩을 보여주며;2 shows the recording by the arrangement of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 도식적인 선택적 배열을 보여주며;3 shows a schematic selective arrangement according to the invention;

도 4는 도 3의 배열에 의해서 기록될 때, 위치의 함수로서 플롭각의 도시를 보여주며;4 shows an illustration of the flop angle as a function of position when recorded by the arrangement of FIG. 3;

도 5는 본 발명에 따른 제3의 선택적 배열을 보여주며;5 shows a third optional arrangement according to the invention;

도 6은 본 발명의 제4의 선택적 구체예를 보여주며;6 shows a fourth optional embodiment of the present invention;

도 7은 도 6에 따른 장치에서 이미지화될 시료에 대해서 여과된 파장범위의 변화를 보여주며;7 shows the change in the filtered wavelength range for the sample to be imaged in the device according to FIG. 6;

도 8은 광택 측정에 있어서 평행 대조 시료에 대한 시료를 보여준다.8 shows samples for parallel control samples in gloss measurement.

도 1은 본 발명에 따른 배열(1)을 보여주며, 상기 배열은 광원(2), 기록장치로서 CCD 카메라(3)을 포함하며, 광원에서 가장 가까운 제1 외부면 관찰 방향(4)에서 제2 외부면 관찰 방향(5)까지의 범위인 뷰잉 각(α)을 갖는다. 상기 코팅된 시료(6)가 카메라(3)아래에 위치한다. 광원(2)은 시료 표면과 평행한 선원(line source)이다. 상기 광원(2)은 CCD 카메라(3)의 직접적인 범위 바깥에 위치한다. 광원(2)과, 관찰 방향(4)가 시료(6)가 만나는 지점 사이의 라인은 제1 광원 방향(7)으로 정의하고, 상기는 제1 반사 방향(8)으로 정의되는 방향에서 시료(6)에 의해서 반사된다. 유사하게, 광원(2)과, 관찰방향(5)이 시료(6)과 만나는 지점사이의 라인은 제2 조명 방향(9)으로 정의하고, 상기는 제2 반사 방향(10)으로 정의되는 방향에서 시료(6)에 의해서 반사된다. 도면에서 외부 플롭 각(Θ1)은 제1 관찰 방향(4)과 제1 반사 방향(8) 사이의 각이고, 반면에 외부 플롭 각(Θ2)은 제2 관찰 방향(5)과 제2 반사 방향(10) 사이의 각이다. 상기 Θ1및 Θ2사이의 각의 범위는 약 90도 미만이다.1 shows an arrangement 1 according to the invention, which comprises a light source 2, a CCD camera 3 as a recording device, which is arranged in the first outer surface viewing direction 4 closest to the light source. It has the viewing angle (alpha) which is a range to 2 outer surface observation direction (5). The coated sample 6 is located under the camera 3. The light source 2 is a line source parallel to the sample surface. The light source 2 is located outside the direct range of the CCD camera 3. The line between the light source 2 and the point where the observation direction 4 meets the sample 6 is defined by the first light source direction 7, which is defined by the first reflection direction 8. 6) is reflected. Similarly, the line between the light source 2 and the point where the observation direction 5 meets the specimen 6 is defined as the second illumination direction 9, which is defined as the second reflection direction 10. Is reflected by the sample (6). In the figure the outer flop angle Θ 1 is the angle between the first viewing direction 4 and the first reflection direction 8, while the outer flop angle Θ 2 is the second viewing direction 5 and the second Angle between reflection directions 10. The range of angles between Θ 1 and Θ 2 is less than about 90 degrees.

도 2는 도 1의 배열에 의해서 기록될 기록된 이미지를 보여준다. 상기는 금속성 페인트로 코팅된 시료의 이미지이다. 도면은 플롭각에 따라서 밝기가 얼마나 변화되는지를 보여준다. 또한 도 2에서의 이미지는 육안에 의해서 실험될 때, 시료의 길이에 대한 거친정도에서의 변화를 보여준다.FIG. 2 shows the recorded image to be recorded by the arrangement of FIG. 1. This is an image of a sample coated with metallic paint. The figure shows how the brightness changes with the flop angle. The image in FIG. 2 also shows a change in roughness with respect to the length of the sample when tested by the naked eye.

도 3은 본 발명에 따른 선택적 배열을 보여주며, 여기서 플롭각 범위가 반사경(11)을 사용함에 의해서 증가된다. 상기 반사경(11)은 광원(2)으로부터 가장 떨어진 카메라의 뷰잉 각 범위의 시료 일부의 오른쪽의 옆의 외부 말단을 반사하도록 배치된다. 카메라(3)에 의해서 관찰된 이미지에서, 광원(2)에서 가장 가까운 범위가 다른 면의 범위를 확장시킴에 의해서 대체된다. 오른쪽에서 왼쪽까지, 기록은 Θ3내지 Θ5의 범위를 보여주며, 연속적으로 Θ4내지 Θ2의 범위를 보여준다. Θ1내지 Θ4의 범위는 레코딩에서 더이상 보이지 않는다.3 shows an optional arrangement according to the invention, wherein the flop angle range is increased by using a reflector 11. The reflecting mirror 11 is arranged to reflect the right outer side end of the part of the specimen in the viewing angle range of the camera farthest from the light source 2. In the image observed by the camera 3, the range closest to the light source 2 is replaced by extending the range of the other side. From right to left, the record shows the range of Θ 3 to Θ 5 , and continuously the range of Θ 4 to Θ 2 . The range of Θ 1 to Θ 4 is no longer visible in the recording.

도 4는 도 3의 배치에 대해서 유사한 배치로 위치의 함수로서 플록 각을 보여주며, 위치(0)는 카메라의 오른쪽 아래이다. 시료의 반사된 부분이 약 20㎜ 내지 25㎜의 부분에 오버랩된다.4 shows the floc angle as a function of position in a similar arrangement to the arrangement of FIG. 3, with position 0 being the lower right of the camera. The reflected portion of the sample overlaps the portion of about 20 mm to 25 mm.

선택적으로 상기 시료가 2개(또는 그 이상)의 분리된 평행 스트립에서 기록되며, 하나는 반사경으로 확장된 범위를 가지며, 다른 것은 그렇지 않다. 이와 같이, Θ1내지 Θ2의 완전히 확장된 범위 및 Θ5내지 Θ3의 범위가 기록될 수 있다. Θ5가 Θ2와 동일하다면, Θ1내지 Θ3의 범위는 커버할 수 있다.Optionally, the sample is recorded in two (or more) separate parallel strips, one having an extended range with a reflector and the other not. As such, a fully extended range of Θ 1 to Θ 2 and a range of Θ 5 to Θ 3 can be recorded. If Θ is 5 equal to the Θ 2, Θ range of 1 to Θ 3 may cover.

도 5는 도 1의 배치와 유사한 배치를 보여주며, 카메라(3)가 시료(6)의 오른쪽 위에 있고, 광원(12)은 표준 섬광등(13)(상표명 Metz 45CT-1을 이용할 수 있음)을 포함한다. 상기 섬광등(13)은 투명면(14)을 포함한다. 상기 투명면(14)에서, 섬광등은 반원통형의 부분(17)을 구비하는 확산기(16)의 편평한 상부면(15)에 연결된다. 상기 편평한 면(15)은 개방되어 있으며, 여기는 섬광등(13)의 투명면(14)과 연결된다. 확산기(16)의 내부면은 백색 코팅재로 커버되었다. 섬광등(13)의 투명한 측면(14)과 일치되지는 않지만, 편평한 측면(15)이 수평벽(18)에 의해서 폐쇄되며, 그의 안쪽은 백색 코팅재로 커버된다. 수평벽(18)의 외부면과 반원통형 부분(17)사이의 가장자리부는 확산기(16)의 너비에 대해서 확장된 수직 슬릿(19)을 제공한다.FIG. 5 shows an arrangement similar to that of FIG. 1, where the camera 3 is on the upper right of the specimen 6 and the light source 12 uses a standard flashlight 13 (trade name Metz 45CT-1 may be used). Include. The flashing light 13 includes a transparent surface 14. On the transparent surface 14, a flashlight is connected to the flat top surface 15 of the diffuser 16 with a semi-cylindrical portion 17. The flat surface 15 is open, which is connected to the transparent surface 14 of the flashing light 13. The inner surface of the diffuser 16 was covered with a white coating. Although not coincident with the transparent side 14 of the flashing light 13, the flat side 15 is closed by the horizontal wall 18, the inside of which is covered with a white coating. The edge between the outer surface of the horizontal wall 18 and the semi-cylindrical portion 17 provides a vertical slit 19 that extends with respect to the width of the diffuser 16.

섬광등(13)이 비추었을때, 확산기(16)의 내부면에 반사 코팅재에 의해서 광이 확산된다. 광의 일부가 슬릿(19)을 통한 수평벽(18)의 반사층에 의해서 이미지화될 시료(6)의 일부에 반사된다. 도 5를 보면, 확산기(16)에 가장 가까운 카메라의 뷰잉각 범위의 외부 뷰잉 방향에서, 상기 시료(6)가 확산기(16)에서 멀리 떨어진 카메라의 외부 뷰잉 방향에서보다 반사 수평벽(17)의 상당히 적은 부분에 의해서 비춰진다. 이와 같이 광밀도는 광원으로부터 각 거리의 함수이다. 상기 함수는 시료 표면에 대해서 슬릿의 배치에 의해서 변화된다.When the strobe light 13 shines, light is diffused by the reflective coating on the inner surface of the diffuser 16. Part of the light is reflected by the reflective layer of the horizontal wall 18 through the slit 19 to the part of the specimen 6 to be imaged. Referring to FIG. 5, in the external viewing direction of the viewing angle range of the camera closest to the diffuser 16, the specimen 6 of the reflective horizontal wall 17 is more than in the external viewing direction of the camera away from the diffuser 16. Reflected by quite a few parts. As such, light density is a function of angular distance from the light source. The function is varied by the placement of the slits relative to the sample surface.

유리 섬유 케이블(20)은 섬광등(13)을 포함하는 공간을, 섬광등(13)이 비추는 시간 간격을 조절하는 광 감지기(21)에 연결시킨다. 확산기(16)에서 확산된 광의 일부가 유리 섬유 케이블(20)을 통해서 광 감지기(21)로 간다. 유리 섬유 케이블(20)을 통과하는 광의 양은 광 감지기(21)에 의해서 측정된다. 광의 선정된 정량이 유리 섬유 케이블(20)을 통과할 때, 감지기(21)는 섬광등(13)을 정지시킨다. 이와 같이, 매 섬광은 정확한 같은 정량의 광을 제공할 수 있도록 한다.The glass fiber cable 20 connects the space containing the flashing light 13 to the light detector 21 which controls the time intervals in which the flashing light 13 shines. Some of the light diffused from the diffuser 16 goes through the fiberglass cable 20 to the light detector 21. The amount of light passing through the glass fiber cable 20 is measured by the light detector 21. When the predetermined amount of light passes through the glass fiber cable 20, the detector 21 stops the flashing light 13. As such, every glance allows to provide an exact same amount of light.

도 6은 본 발명에 따른 장치의 부가적인 선택적 구체예를 보여주며, 이는 이미지 장치(3)와 광원(2)을 포함한다. 시료(6)가 이미지 장치(3) 아래에 위치한다. 필터 세트 및 회절발 또는 프리즘(24)이 광원(2)과 시료(6)사이에 위치한다. 조명의 분광 분포가 시료의 위치의 함수로서 하나의 영상에서 변화된다. 도 7은 바람직한 구체예의 결과를 보여주며, 여기서 조명의 분광 분포가 광학적 기하형태의 변형에 대해서 수직으로 변화된다.6 shows an additional optional embodiment of the device according to the invention, which comprises an imaging device 3 and a light source 2. The specimen 6 is located below the imaging device 3. A filter set and diffraction grating or prism 24 are positioned between the light source 2 and the sample 6. The spectral distribution of the illumination changes in one image as a function of the position of the sample. 7 shows the results of the preferred embodiment, wherein the spectral distribution of the illumination is changed perpendicular to the deformation of the optical geometry.

도 8은 시료의 광택 성질이 광학적 기하학의 함수로서 특정화되는 것을 보여준다. 상기 특정의 시료는 높은 광택의 시료(25)와 낮은 광택의 시료(26)사이의 차이를 하나의 이미지에서 보여준다.8 shows that the gloss properties of the sample are characterized as a function of optical geometry. This particular sample shows in one image the difference between the high gloss sample 25 and the low gloss sample 26.

Claims (13)

시험될 표면이 있는 시료가 위치하는 시료 영역, 광원 및 표면과 상호작용하는 광을 기록하는 이미지 장치를 포함하는, 표면의 시각적 특성을 기록하는 장치에 있어서,A device for recording the visual properties of a surface, comprising: a sample area in which a sample having a surface to be tested is located, an optical source, and an image device for recording light interacting with the surface 상기 이미지 장치, 광원 및 시료 영역은 하나의 이미지에 적어도 하나의 표면 특성이 관찰 방향과 조명 방향 사이에 연속적인 각 범위의 함수로 기록될 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.And said imaging device, light source and sample area are arranged such that at least one surface characteristic can be recorded in one image as a function of each angular range between the viewing direction and the illumination direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 카메라, 광원 및 시료 영역이 삼각형 배열로 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the camera, the light source and the sample region are located in a triangular array. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 플롭각은 40 도 이상, 바람직하게는 50 도 이상인 것을 특징으로 하는 장치.The flop angle is at least 40 degrees, preferably at least 50 degrees. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 광원에 의한 광 분포는 이미지 장치의 범주에 대해서 변화하는 것을 특징으로 하는 장치.Light distribution by the light source varies over a range of imaging devices. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 광원은 선광원인 것을 특징으로 하는 장치.And the light source is a linear light source. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 이미지 장치는 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 장치.And said image device is a CCD camera. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 장치는 이미지 장치의 범위를 넓히는 반사경 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the device comprises a set of reflectors that broaden the scope of the imaging device. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 광원은 광 방출 조절부를 포함하는 섬광등인 것을 특징으로 하는 장치.The light source is a flashlight comprising a light emission control unit. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 장치는 시료에 위치 함수로서 기록 장치로 들어가는 광의 분광 분포 또는 조명의 분광 분포의 변화를 프리즘 또는 회절발 및 필터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the device comprises a prism or a diffraction grating and a filter set for varying the spectral distribution of light or the spectral distribution of illumination entering the recording device as a function of position on the sample. 시험될 표면이 있는 시료가 위치하는 시료 영역, 광원 및 표면과 상호작용하는 광을 기록하는 이미지 장치를 이용하여 표면의 시각적 특성을 기록하는 방법에있어서,In a method of recording the visual characteristics of a surface using an imaging device that records the sample area, the light source and the light interacting with the surface on which the sample with the surface to be tested is located, 상기 이미지 장치, 광원 및 시료 영역은 하나의 이미지에서 적어도 한개의 표면 특성이 조명 방향과 관찰 방향 사이의 연속적인 각 범위의 함수로서 기록되는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.The imaging device, the light source and the sample region are arranged in such a way that at least one surface characteristic in one image is recorded as a function of a continuous angular range between the illumination direction and the viewing direction. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 시각적 특성은 시료의 광택인 것을 특징으로 하는 방법.Said visual property being the gloss of a sample. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,The method of claim 10 or 11, 기록된 광의 상호작용은 시료의 광 반사인 것을 특징으로 하는 방법.The interaction of the recorded light is the light reflection of the sample. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 기록된 광의 상호작용은 반투명 시료의 광 투과인 것을 특징으로 하는 방법.The interaction of the recorded light is the light transmission of the translucent sample.
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