专利名称：分析具有效应颜料的涂料膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种分析在光源照射下的包括效应颜料的涂料膜的视觉特 性的方法。具有效应颜料例如金属颜料、珠光、干涉或者多色颜料的涂料 膜不仅示出颜色和光泽，而且示出各种其它类型的常常被称为质感
(texture)的视觉效应。质感包括例如粗糙、闪烁、微亮、混浊、杂色、 散斑或者闪光的现象。下面，质感#_定义为，4艮据材料的小组成部件的尺 寸和组织的涂料膜平面上的可见表面结构。在本文中，质感不包括涂料膜 的粗糙度而是仅仅包括涂料膜平面上的视觉不规则性和不均匀性。
及eo gw/rtVm, 2002中的文章"Separating Color and Pattern Information for Color Texture Discrimination"里讨论了颜色和质感之间的关系。
背景技术：
通常，比人眼分辨力更小的结构作用于"颜色"，而较大的结构通常 还作用于"质感，，。但是，不能直接如此观测的颗粒还可以作用于涂料膜 的视觉质感。无取向体(dis-orienter)为这种颗粒的实例。效应颜料通常 为容易在固化膜中呈水平取向的薄片。为防止这一点，以及为获得薄片取 向上更大的变化，采用称为无取向体的球形颗粒。在金属颜料中采用无取 向体将随着观测角的不同形成更大的闪光。
对视觉特性例如颜色和质感的分析不仅可用于质量控制过程，而且可 用于形成例如在轿车修补领域必须与初始颜料视觉匹配的修补颜料的过程 中。
WO01/25737 y〉开了一种采用数字成像装置对具有效应颜料的涂料膜
成像的方法。为获得结合独立质感数据的纯色度光镨数据，可联合使用成
像质感的数字照相机和分别测量光i普反射系数和三刺激值的分光光度计或 者三刺激值计。
发明内容
本发明的目标在于提供一种分析涂料膜视觉特性的方法，其允许在没 有质感效应的影响的纯色度分析和质感分析之间切换，而不需要超过一个 的测量装置。
通过分析在光源照射下的包括效应颜料的M膜的视觉特性的方法实 现本发明的目标，第一偏振滤光器位于光源和j^膜之间，第二偏振滤光 器位于涂料膜和成像检测器之间，从而一个或两个偏振器的偏振轴在基本 上垂直于另一个偏振器的偏振轴的取向的取向(即其中两个偏振滤光器的 偏振轴基本上垂直的位置)与其中两条偏振轴之间的角度更小的取向之间 移动。光源所发出的光由第一偏振器偏振并随后由涂料膜反射。该光主要 被涂料膜中的颜料反射/散射。而效应颜料基本上以相同偏振反射偏振光， 常常称为固态颜料的其它颜料以随机偏振状态散射光。如果第二偏振器的 偏振轴基本上垂直于笫一偏振器的偏振轴，则第二偏振器除了由固态颜料 所散射的随机偏振光以外将阻挡所有的光。因此滤除了镜面效应，例如光 泽、闪烁、闪光等等。当满足该M时，认为偏振轴基本上为直角，即使 两条偏振轴的实际角度从卯度偏离角几度。如果第二偏振器的偏振轴取向 变为其中两条偏振轴之间的角度减小的取向，则这些镜面效应返回至观测
者所检测的图像。两条偏振轴之间的角度越小，则所观测的镜面效应越强。 如果两条偏振轴基本上平行、或者共面，则镜面效应处于最大值。如果该 角度较小，例如小于5度，则:^fr膜的光泽效应仍被阻挡，但是该效应颜 料的闪烁和闪光效应保持可见。有效地，采用两个偏振器的该交叉偏振技 术可在效应涂层中光学地从颜色抑制质感。
US5，003,500公开了 一种采用位于光源和涂料膜之间的第一偏振滤光 器和位于涂料膜和分光光度计之间的第二偏振滤光器分析涂料膜颜色的方
法。偏振滤光器用于阻挡光泽效应从而获得纯色度数据。没有讨论效应颜 料和如何从效应涂层抑制质感的问题。
观测者或者检测器可以为人类观测者、照相机等等。如果采用图^象分 析软件，则可有利地采用数字成像装置例如数字摄影机或者照相机。可选 地，可联合数字转换器釆用模拟照相机以使所获得的图像数字化。还可采 用在特别的单个^f品点扫描光强的光学功率检测器。
图像分析软件可用于分析质感。为此可采用例如在US2001/0036309 中所公开的用参数表示的计算质感模型。合适的图像处理软件的实例包括 Optimas⑧和Image ProPlus，其均可从Media Cybernetics商业获得， MacScope ,其可从Mitani ^S司获得，或者Matlab ,其可从The Math Works Inc.获得。
光源可以为定向光源。可选地，其可以为漫射光光源。该光源可以为 自然光或者Ait光，例如激光、CIE标准光D65或者源F、或者发光二极 管(LED)发出的光。
可选地，该光可通过设置在偏振器之前或之后的光纤。
合适的偏振器例如为在Polarization prisms、 Glan - Thomson prisms 中所描述的Polaroid膜，或者任何其它线性偏振滤光器。
根据本发明的方法可应用于汽车修补涂料中，其中修补涂料的视觉特 性不仅应匹配原始的、厂家施加的^的颜色而且还应匹配金属或者珠光 效应。但是，该方法还可用于质量控制过程，以检测例如涂敷表面上的划 痕或者缺陷。甚至可以在镜面角中检测缺陷。
还通过附图示出了本发明。
图1示出了根据本发明的适合使用的配置；
图2a-b示出了在第二偏振器的偏振轴的不同取向上观测的具有金属 颜料的涂料膜的图像。
具体实施例方式
图1示出了适合于根据本发明用于分析包括效应颜料的涂料膜2的视 觉特性的方法的配置1的实施例。配置1包括光源3、用于保持具有M 膜的面板的样本支架(未示出)、位于光源3和涂料膜2之间的第一偏振 滤光器4、和位于涂料膜2和数字照相机6之间的第二偏振滤光器或者检 偏器5。在附图中，线A表示照射方向，而线B表示照相机6的光轴所提 供的观测方向。在图l所示出的配置中，观测方向和基底之间的角度与镜 面角或者光泽角一致，尽管这一点不必要。第一偏振器4具有位于由照射 方向和观测方向所限定的平面内的偏振轴7。第二偏振器5的偏振轴8可 在基本上垂直于第一偏振器4的偏振轴7取向的取向和其中两个偏振轴7、 8之间的角度较小或者共面的方向之间移动。
光源3发出非偏振光。经过偏振器4时，光被偏振。当光入射到涂料 膜上时，彩色颜料以去偏振方式反射光，而效应颜料以相同的偏振反射光。 沿着照相机6的方向反射的部分光在到达照相机6之前经过偏振滤光器5。 由彩色颜料所反射的非偏振光经过偏振滤光器5。如果偏振器5的偏振轴8 与第一偏振器4的偏振轴垂直，则第二偏振器5阻挡效应颜料所反射的偏 振光。在这种条件下，通过第二偏振器5观测的涂料膜图像表现为不具有 任何质感效应的固态涂料膜表面。两个偏振器的偏振轴之间的角度越小， 则偏振光^L阻挡的程度越弱。如果两个偏振器的轴处于相同的平面内，则 所有的反射光无论是偏振还是非偏振都经过第二偏振器并由照相机6观 测。如果两个偏振轴之间的角度仅仅较小，例如小于5度，则光泽效应仍 然被较大程度地滤除，但是仍然可观测到效应颜料的镜面效应。
可选地，样品支架可以在一条或者多条倾斜轴上倾斜以检查光学几何 特征的影响。
在一个实施例中，第一偏振器4的偏振轴7基本上与照射方向A和观 测方向B共面。
在图2a和b中，示出了以金属涂料涂敷的面板。两张照片是在相同的 观测角下但是不是相同的光泽或者镜面角下拍摄的。在所述图像中，箭头
表示两个偏振器偏振轴的相互对准。在图2a中，第一偏振器的的偏振轴与 第二偏振器的轴垂直。因此，观测到没有质感效应的固态颜料的涂料膜图
像。在图2b中，笫一偏振器的偏振轴与第二偏振器的轴之间的角度小于5 度。在该图4象中，通过照相机观测到包括闪烁和闪光的质感信息以及颜色 信息。如果在光泽或者镜面角下拍摄图像，则图2a中的图^^目同，并且在 图2b中可获得相同的质感和颜色信息以及小光泽成分。
权利要求
1. 一种分析在光源(3)照射下的包括效应颜料的涂料膜(2)的视觉特性的方法，其特征在于，将第一偏振滤光器(4)置于所述光源(3)和所述涂料膜(2)之间，将第二偏振滤光器(5)置于所述涂料膜(2)和成像检测器(6)之间，以及，所述偏振器(4)或者(5)的至少一个的偏振轴(7)或者(8)在基本上垂直于另一个所述偏振器(5)或者(4)的偏振轴(8)或者(7)的取向的取向和其中两个所述偏振轴(7)和(8)之间的角度更小的取向之间移动。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于所述成像检测器(6)的观 测方向(B)和所述涂料膜(2)之间的角度与镜面角一致。
3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述成傳验测器(6) 为数字成像装置，例如数字照相机，和/或人类观测者。
4. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述第一偏振器(4) 的偏振轴(7)基本上与所述照射方向(A)和所述观测方向(B)共 面。
5. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述笫二偏振器(5) 的偏振轴(8)在基本上垂直于第一偏振器(4)的偏振轴(7)的取 向的取向和基本上与笫一偏振器(4)的偏振轴(7)的取向共面的取向之 间移动。
6. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于采用图像分析软 件分析质感。
7. 根据前述岸又利要求中任一项的方法，其特征在于，所述方法用于 使汽车修补涂料的视觉特性与原始的、厂家施加的涂料相匹配。
8. —种成《象配置(1)的应用，所述配置(1)包括光源(3 )、样 本支架、位于所述光源(3)和所述样品支架之间的第一偏振滤光器(4)、 和位于所述样品支架和成傳教测器(6)之间的第二偏振滤光器(5), — 个或两个所述偏振器(4)或(5)的偏振轴(7)或者(8)在基本上垂直于另一个所述偏振器(5)或(4)的偏振轴(8)或者(7)的取向的取向 和其中两个所述偏振轴(7)和(8)之间的角度更小的取向之间能够移动， 以分析包括效应颜料的涂料膜(2)的视觉特性。
全文摘要
一种分析在光源照射下的包括效应颜料的涂料膜视觉特性的方法，其特征在于第一偏振滤光器位于光源和涂料膜之间，第二偏振滤光器位于涂料膜和成像检测器之间，以及至少一个偏振器的偏振轴在基本上垂直于另一个偏振器的偏振轴的取向的取向和其中两个偏振轴之间的角度更小的取向之间移动。
文档编号G01N21/21GK101389937SQ200780006395
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月22日 优先权日2006年2月24日
发明者A·巴拉克里希南, G·J·P·范登基布姆, P·拉曼 申请人:阿克佐诺贝尔国际涂料股份有限公司