MXPA05002879A - Prolongador de angulos multiples para evaluar las propiedades opticas de una superficie que contiene particulas metalicas. - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato (10), y metodo de uso del mismo, para evaluaciones visuales multiangulares de propiedades de color de muestras de color de pintura que contienen escamas metalicas, que comprende un cuerpo cilindrico o semicilindrico (12) capaz de asegurar un panel de muestra de color (ABC) sobre el eje central (22), en donde la circunferencia del cuerpo tiene una superficie reflectora parcialmente brillosa o espejada (16), y tambien tiene una o mas marcas (18) que indican angulos de vision especulares relativos al plano de un panel de muestra de color, permitiendo de esta manera la correlacion mejorada entre evaluaciones de color visuales e instrumentales de superficies revestidas que contienen escamas metalicas.

Description

PROLONGADOR DE ANGULOS MULTIPLES PARA EVALUAR LAS PROPIEDADES OPTICAS DE UNA SUPERFICIE QUE CONTIENE PARTICULAS METALICAS Campo de la invención La invención está dirigida generalmente a un aparato útil para evaluar las propiedades ópticas de una superficie que contiene partículas metálicas tales como una pintura que contiene escamas metálicas. En particular, esta invención está dirigida a un aparato útil para evaluar visualmente las propiedades de color de una pintura metálica, consistente con mediciones instrumentales. Antecedentes de la invención La industria de la pintura utiliza comúnmente pigmentos escamados reflectores de luz en pinturas (es decir, pinturas metálicas) para obtener efectos estéticos placenteros. Las pinturas que contienen pigmento escamado reflector de luz de materiales tales como aluminio, bronce, mica revestida y similares se caracterizan por un efecto "bitono" u "oscilante" con lo cual el color aparente de la pintura cambia diferentes ángulos de visión. Este efecto se debe a la orientación de las escamas en la película de pintura. Ya que el color de estas pinturas metálicas aparentemente variará como una función del ángulo de iluminación y visión, se requiere de lecturas de varios ángulos visuales y/o espectofotométricas para caracterizan en forma precisa la pintura. Véase, por ejemplo, la patente de REF.: 162030 E.U.A. No. 4,479,718, expedida el 30 de octubre de 1984 a Alman, cuya descripción se incorpora en la presente a manera de referencia. En la fabricación de pintura pigmentada, es práctica común el uso de mediciones de color visuales o instrumentales simultáneas para tomar decisiones de matizado o liberación de lotes. Muy comúnmente, esta situación existe debido a la separación geográfica de La autoridad decisoria aunado a una falta de tipo instrumental para todas las partes. Como resultado, una disparidad entre la evaluación de color visual e instrumental para colores metálicos y perlados ocurre frecuentemente, toda vez que se hacen evaluaciones simultáneas a diferentes ángulos especulares. Estas disparidades se llevan inconsistencias entre una evaluación de color por un operador (matizador) de un proceso de color, y la medición de un sistema de proceso, tal como un espectrofotómetro de ángulos múltiples. Estas disparidades muy comúnmente incrementan el tiempo de fabricación de la pintura y se vuelven barreras costosas para las decisiones de liberación de lotes de producto entre fabricantes y sus clientes respectivos. Una solución típica para compensar el problema descrito arriba es la instalación y utilización de equipo de visión visual con posiciones fijas del observador, fuentes de luz y varias posiciones fijas del panel de muestra de color de pintura. Un ejemplo es el Gretag MacBeth Skylight (C S McCamy) el cual tiene tres fuentes de luz, puerto de visión fijo y cinco posiciones de muestra para proporcionar 15 ángulos de visión especular entre 10 y 110 grados. Sin embargo, este tipo de equipo de observación es generalmente grande, costoso, no se considera móvil y por lo tanto no se ha usado ampliamente en la industria. Por lo tanto, existe aún la necesidad de un aparato de evaluación de color, el cual sea móvil, económico y proporcione varias posiciones fijas de visión en relación al panel de muestra de color de pintura. Breve descripción de la invención Se proporciona por la presente invención un aparato nuevo y un método de uso del mismo, para evaluación visual, a ángulos de observación deseados, de propiedades de color de muestras de color de pintura que contienen escamas reflectoras de luz (por ejemplo metálicas) . El aparato comprende un cuerpo de forma cilindrica o semicilíndrica con dos ranuras opuestas para aceptar un panel de muestra de color, y asegurar el panel sobre el eje central del cuerpo. La circunferencia del cuerpo tiene una superficie reflectora parcialmente brillosa o espejada, y tiene también una o más marcas que indican ángulos de visión especular específicos en relación al plano del panel de muestra de color. Los ángulos de visión especulares son aquellos entre la dirección de observación y la dirección de reflexión especular de una fuente de luz desde la superficie de la fuente de color. La superficie reflectora permite la identificación y colocación de la fuente de luz, a los ángulos de visión deseados. El beneficio total es una correlación mejorada entre evaluaciones de color visuales e instrumentales de superficies revestidas, las cuales contienen escamas metálicas . Breve descripción de las figuras Los objetivos y características de la invención indicados arriba se explican en mayor detalle con referencia a las figuras, en las cuales los números de referencia iguales indican elementos similares, y en las cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva de un prolongador de ángulos múltiples especular con un panel de muestra de color en vista desvanecida. La figura 2 es una vista transversal perpendicular al eje central 22 de la figura 1. Las figuras 3A y 3B son vistas giratorias a 90 grados del aparato, orientado paralelo al eje central 22 de la figura 1 y 2. La figura 4 ilustra las direcciones de iluminación y visión para un instrumento para medir el color de revestimientos que contienen escamas en varias direcciones de visión . La figura 5 es una vista extrema del prolongador especular colocado para ver una dirección de reflexión especular . La figura 6 es una vista extrema del prolongador especular colocado para ver una dirección de reflexión especular. Descripción detallada de la invención En la caracterización óptica de superficies que contienen partículas metálicas tales como pinturas y películas metálicas, se reconoció que la reflectancia direccional tenía que ser considerada. Las pinturas metálicas contienen escamas o plaquetas reflectoras de luz de materiales tales como aluminio, bronce, mica revestida y similares. Estas escamas o plaquetas funcionan muy parecido a pequeños espejos, reflejando la luz direccionalmente más que en una manera difusa. La reflecrancia direccional característica de una película de pintura metálica da como resultado un fenómeno conocido como goníocromatismo, el cual se define como la variación en color de una película de pintura como una función de las direcciones e iluminación y visión. Este fenómeno es también algunas veces descrito como "bitono" , "reversible" , "oscilante", "destellante", "tono lateral", etc. En resumen, el color de una pintura metálica aparecerá diferente a diferentes ángulos de visión. En la fabricación de pinturas que contienen partículas metálicas, evaluaciones simultáneas de color visuales e instrumentales de ángulos múltiples se usan comúnmente para tomar decisiones de matizado o liberación de lotes. El matizado es el proceso de ajustar las cantidades ingredientes en un lote de pintura de tal manera que el color de una muestra hecha a partir del lote coincida con el color de un patrón o parámetro. Ocurre frecuentemente una disparidad resultante entre las evaluaciones de color visuales e instrumentales de pinturas metálicas, toda vez que se hacen a diferentes ángulos especulares, en diferentes lugares. Esta situación se vuelve comúnmente una barrera costosa para tomar decisiones de liberación de lotes entre fabricantes y sus clientes respectivos. De esta manera, el objetivo de la invención es proporcionar un aparato de evaluación de color visual que sea móvil, económico, rápido de usar y que proporcione varias posiciones angulares fijas, que se puedan correlacionar con técnicas instrumentales. En referencia a la figura 1, una primera modalidad de un aparato prolongador de ángulos múltiples especular de acuerdo con la presente invención se designa generalmente por el número de referencia 10. El aparato 10 comprende un cuerpo cilindrico o semicilíndrico 12, el cual incluye una pluralidad de ranuras opuestas 14 para aceptar y asegurar un panel de muestra de color ABC, sobre el eje central del cuerpo 12. La circunferencia del cuerpo 12 tiene una superficie parcialmente espejada 16 para identificar y ayudar a la colocación del cuerpo en relación con una fuente de luz. La circunferencia incluye también marcas 18, las cuales indican el ángulo de visión especular del observador y fuente de luz, en relación con el panel de muestra de color ABC. Con respecto al cuerpo 12 de la presente invención, aunque varias formas son posibles, se prefiere generalmente una forma cilindrica o semicilíndrica . Como alternativa, pueden usarse formas cónicas, esféricas o incluso elípticas. El cuerpo puede ser un objeto sólido o hueco, y puede fabricarse de cualquier material, incluyendo plástico o metal. En una modalidad preferida, el cuerpo 12 es un cuerpo cilindrico hueco fabricado de material de cloruro de polivinilo. Como se muestra en la figura 1, el cuerpo 12 tiene la capacidad de aceptar y asegurar un panel de muestra de color que contenga pintura metálica ABC sobre el eje central 22 del cuerpo. En una modalidad preferida, el aseguramiento de un panel de muestra de color se logra con una pluralidad de ranuras 14, localizadas sobre lados opuestos, en relación al eje central 22, de un cuerpo cilindrico hueco 12, como se indica en la figura 2. Opcionalmente , puede usarse cualquier método para colocar y asegurar un panel de muestra, tal como una pinza, un reborde plano u otro. El método de aceptar y asegurar puede diseñarse para acomodarse a una variedad de substratos de muestra de panel de color usados típicamente en el campo, tales como acero, aluminio o plástico.

El cuerpo 12 está cubierto parcialmente con una superficie reflectora de luz o espejada 16, como la mostrada en la figura 1 y figura 3. La utilidad de esta superficie 16 es la identificación de una fuente de luz y la colocación del aparato 10 de tal manera que permita que el observador evalúe el panel de muestra de color ABC a un ángulo seleccionado entre la fuente de luz y el observador, en relación al panel de muestra. Esta superficie reflectora o espejada es brillosa y tipo espejo en característica, y puede ser muy brillante, gris o incluso de color negro. En una modalidad preferida, se utilizan dos superficies reflectoras, y se orientan paralelas una a la otra, la primera siendo una superficie negra brillosa, y la segunda una superficie espejada plateada. Estas superficies reflectoras se colocan sobre el borde periférico exterior del cuerpo. La superficie negra brillosa es recomendada para fuentes de luz muy brillantes (es decir, el sol), mientras que la superficie espejada plateada es más adecuada para fuentes de luz tenues o difusas. Como se indica en la figura 1 y figura 3, la superficie exterior del cuerpo 12 está marcada con números 18, en puntos designados alrededor de la circunferencia, el propósito de lo cual es la colocación del aparato a un ángulo especular seleccionado en relación a un panel de muestra de color ABC. El ángulo especular es aquel entre la dirección de observación y la dirección de reflexión especular (o brillo) . En una modalidad preferida, el aparato 10 tiene ángulos de alineación para brillo (0) y los tres ángulos de control de color metálico (15°, 45°, 110°). Estos ángulos de control de color metálico son llamados casi especular (15°), plano (45°) y alto (110°) en el software DuPont Color Systems. Como alternativa, cualquier ángulo especular, o combinación de los mismos, puede ser utilizado, según lo desee el observador. La figura 4 ilustra las direcciones de iluminación y visión para una evaluación del color de revestimientos que contienen escamas en varias direcciones de visión (referencia: patente de E.U.A. 4,479,718, incorporada previamente). Un panel de muestra de color ABC es iluminado por una fuente de luz desde la dirección I y es visto en las direcciones VI, V2, V3. La dirección de reflexión de espejo o de reflexión especular es indicada por la dirección S. Definir las direcciones de iluminación y visión como ángulos relativos a una dirección de referencia especifica la geometría direccional de la medición. Una dirección de referencia particularmente conveniente para la especificación del ángulo es la dirección especular S. Un ángulo de visión especular se define como la dirección de visión relativa a la dirección especular. Los valores de medición de color tales como valores de tres estímulos (CIE X, Y, Z) o valores de espacio de color uniforme (CIE L*, a*, b*) para revestimientos que contienen escamas típicamente varían monotónicamente con un ángulo especular cada vez más alto. La variación monotónica de valores de color no puede ser observada si otras direcciones de referencia tales como el panel de muestra de color ABC, la dirección de iluminación I o la normal superficie V2 fueron seleccionados como la dirección de referencia.

La figura 5 es una vista extrema del prolongador especular colocado para ver una dirección de reflexión especular. En una modalidad preferida, el panel de muestra de color ABC se desliza en un par de ranuras en el cuerpo cilindrico hueco con el eje central en B. Una fuente de luz en la posición I produce un reflexión brillosa en la posición de visión V toda vez que el ángulo IBN es igual al ángulo VBN. Una marca de referencia se coloca sobre la circunferencia del cuerpo cilindrico en una posición E que es perpendicular al plano ABC a través del eje central B. Los ángulos EBC y EBA son de 90°.

Una tangente imaginaria DEF en la posición E es paralela a la muestra de color ABC. Esta tangente da también una reflexión especular de la fuente de luz I en la dirección de visión V ya que el ángulo IEN es igual al ángulo VEN. Una superficie espejada o reflectora 16 sobre la circunferencia del cuerpo 12 mostrará una reflexión brillante en de la fuente de luz en la posición E cuando el panel de muestra de color sea visto a una dirección de reflexión especular. El punto de alineación E es marcado como la dirección especular cero. La figura 6 es una vista extrema del prolongador especular colocado para ver una dirección de reflexión especular. Si el cuerpo 12 es girado a través de un ángulo de 22.5° de tal manera que la muestra de revestimientos ABC esté ahora en la posición A'BC con la superficie normal en N' , la dirección especular está en S ya que el ángulo IBN' es igual al ángulo SBN' . La dirección de observación V está ahora a una dirección de 45° desde el ángulo especular para el revestimiento en A'BC. El ángulo especular es dos veces el ángulo de rotación del cuerpo cilindrico. Una superficie reflectora espejada sobre el cuerpo cilindrico mostrará una reflexión brillante de la fuente de luz en la posición E' cuando el revestimiento sea visto a una dirección especular de 45° toda vez que la tangente en E' tiene ángulos iguales IE'N y VE'N. Una marca de alineación 18 está hecha en E' . Otras marcas de alineación 18 están provistas sobre la circunferencia del cuerpo 12 para las direcciones de visión especular deseadas. Por ejemplo: Cuando la imagen reflejada de la fuente de luz está en una de las marcas de alineación, los paneles son vistos en el ángulo especular de observación correspondiente. Esto ayudará al observador a encontrar un acuerdo entre las observaciones visuales y mediciones de cclor instrumentales en los ángulos especulares correspondientes de tal manera que el color "se vea como se lee". En resumen, esta invención proporciona un medio nuevo, económico y móvil para evaluar visualmente las propiedades de color de un panel de muestra de color, consistente con mediciones instrumentales, al deslizar el aparato sobre el panel de muestra de color, y posteriormente permitir que el usuario alinee el ángulo de observación hasta un ángulo especular deseado. En una modalidad preferida, el prolongador tiene ángulos de alineación para brillo (0) y los tres ángulos de control de color metálico de DuPont (15, 45, 110) . Un lado del prolongador tiene una cinta de espejo color plata y el otro tiene una cinta brillosa negra. La cinta color plata es para usarse con fuentes de luz difusa tales como una cámara de observación. La cinta negra es para usarse como un proyector de haz tal como el estimulador de luz solar de DuPont. Ver la imagen reflejada desde un proyector de haz en la cinta color plata sería incómodo. Varias modificaciones, alteraciones, adiciones, sustituciones de los componentes del aparato de esta invención serán aparentes para los expertos en la técnica sin alejarse del espíritu y alcance de esta invención. Ya que se pueden hacer muchas modalidades de esta invención, ésta no deberá ser limitada por las modalidades ilustrativas descritas en la presente, sino más bien se define por las siguientes reivindicaciones . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un prolongador angular especular útil para evaluación de colores, caracterizado porque comprende: a) un cuerpo de forma cilindrica o semicilíndrica, b) el cuerpo tiene medios de aseguramiento sobre lados periféricos opuestos del cuerpo, los medios de aseguramiento están orientados para aceptar y asegurar una muestra de color sobre el eje central del cuerpo, c) el cuerpo tiene una superficie reflectora brillosa o espejada sobre la circunferencia, con una o más marcas que indican ángulos de visión especular específicos relativos al plano de la muestra de color, el ángulo estando entre la dirección de observación y la dirección de reflexión especular de una fuente de luz que provenga de la superficie de la muestra de color. 2. El prolongador angular especular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo tiene marcas sobre la superficie circunferencial que indican ángulos de visión especulares de 0o, 15°, 45° y 110° relativos al plano de la muestra de color, el ángulo estando entre la dirección de observación y la dirección de reflexión especular de una fuente de luz que proviene de la superficie de la muestra de color.
3. 3. El prolongador angular especular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie reflectora espejada está colocada sobre el borde periférico exterior del cuerpo.
4. 4. El prolongador angular especular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: a) el cuerpo tiene una forma cilindrica hueca, b) el cuerpo comprende una pluralidad de ranuras colocadas sobre superficies periféricas opuestas del cuerpo, las ranuras están orientadas para aceptar una muestra de color de forma plana sobre el eje central del cuerpo, c) el cuerpo tiene tiras de superficie reflectora negra brillosa y espejada sobre la superficie circunferencial, para determinar la localización de una reflexión de una fuente de luz sobre la superficie, el cuerpo tiene marcas sobre la superficie circunferencial que indican ángulos de visión especulares de 0o, 15°, 45° y 110° relativos al plano de la muestra de color, el ángulo estando entre la dirección de observación y la dirección de reflexión especular de una fuente de luz que proviene de la superficie de la muestra de color.
5. 5. Un método para usar un aparato prolongador angular especular para evaluaciones de color, caracterizado porque comprende las etapas de: a) colocar y asegurar una muestra de color en el prolongador, b) alinear una fuente de luz visual con un ángulo de visión objetivo como se indica sobre la circunferencia del prolongador, c) evaluar el color al ángulo de visión especificado para que la observación visual sea consistente con una medición de color instrumental a un ángulo de visión especular igual .
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los ángulos de visión se toman a ángulos de 15°, 45° y 110° especulares.