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TWI554746B - 用於識別複雜塗料混合物之物理性質屬性之方法、系統及設備及相關之非暫態電腦可讀媒體 - Google Patents

用於識別複雜塗料混合物之物理性質屬性之方法、系統及設備及相關之非暫態電腦可讀媒體 Download PDF

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TWI554746B
TWI554746B TW103138801A TW103138801A TWI554746B TW I554746 B TWI554746 B TW I554746B TW 103138801 A TW103138801 A TW 103138801A TW 103138801 A TW103138801 A TW 103138801A TW I554746 B TWI554746 B TW I554746B
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attenuation
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史帝夫 貝爾
菲爾 海斯金
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片片堅俄亥俄州工業公司
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Description

用於識別複雜塗料混合物之物理性質屬性之方法、系統及設備及相關之非暫態電腦可讀媒體
在各種實施例中，本發明一般而言係關於一種用於識別經固化複雜塗料(例如，油漆)混合物之物理性質屬性(諸如效用顏料)之方法及設備。
輻射傳送處理電磁波傳播且通常難以模型化，此乃因其需要複雜計算。出於色彩匹配之目的而用於複雜塗料(例如，油漆)混合物之公式化之傳統技術係庫貝卡-孟克(Kubelka-Munk)理論。庫貝卡-孟克方法用以計算用於對輻射傳送理論中之複雜方程式進行求解之一個雙通量近似法。此一近似法通常不足以公式化含有金屬顏料、珠光顏料及其他特殊效用顏料之複雜塗料混合物。
雙通量近似法之基本理念係在對全輻射傳送方程式進行求解時得出漫射輻射。全方程式之方法中引入了該近似法，然而，由於輻射通量被視為角度平均化性質，因此假定強度之變化之細節對於此等量之預測並非極重要的，亦即色彩之參數不隨觀看角度而變。
諸多公式化策略藉由遍歷(舉例而言)十個著色器中之四個著色器之每一組合並判定與每一組合可能之最佳匹配且然後尋找群組中之最佳者而操作。其他公式化策略依賴於減少計算時間但基本上仍係蠻力策略的類神經網路。
因此，需要適於分析含有效用顏料(舉例而言，金屬顏料及珠光顏料)之複雜塗料混合物之系統及方法。
在一第一態樣中，本發明之實施例提供一種電腦實施之方法。該方法包含使用一處理器自一目標塗料獲得反射率資料及使用該處理器依據該資料計算一反射率，其中計算包括使用一輻射傳送方程式來執行一計算。該方法亦包含使用該處理器且基於該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化。
在另一態樣中，本發明之實施例針對於一種系統。該系統包含一資料庫。該系統亦包含一處理器，該處理器與該資料庫通信且經程式化以：自一目標塗料獲得反射率資料；依據該資料計算一反射率，其中計算包括使用一輻射傳送方程式來執行一計算；及基於該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化。
在另一態樣中，本發明之實施例提供一種設備。該設備包含用於自一目標塗料獲得反射率資料之構件及用於依據該資料計算一反射率之構件，其中計算包括使用一輻射傳送方程式來執行一計算。該設備亦包含用於基於該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化之構件。
在又一態樣中，本發明之實施例提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含用於致使一處理器執行以下操作之軟體：自一目標塗料獲得反射率資料；依據該資料計算一反射率，其中計算包括使用一輻射傳送方程式來執行一計算；及基於該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化。
300‧‧‧反射率光譜分析系統/系統
310‧‧‧遠端使用者/使用者
320‧‧‧測角分光光度裝置/裝置
330‧‧‧網路
340‧‧‧控制單元/單元
350‧‧‧使用者
360‧‧‧資料庫/資料庫伺服器
370‧‧‧計算單元/單元
410‧‧‧輸入/輸出模組
420‧‧‧資料儲存裝置
430‧‧‧網路/分析模組
440‧‧‧遠端控制單元/顯示模組
600‧‧‧資料
705‧‧‧電磁路徑/電磁波路徑部分/電磁波路徑
711A‧‧‧箭頭
711B‧‧‧箭頭
715‧‧‧複雜塗料混合物/複雜塗料/表面/極小厚度
720‧‧‧反射
725‧‧‧折射
1000‧‧‧系統
1010‧‧‧處理單元
1020‧‧‧測角分光光度裝置
1030‧‧‧電子切換輸入裝置
1110‧‧‧155度
1120‧‧‧120度
1130‧‧‧90度
1140‧‧‧70度
1150‧‧‧60度
圖1圖解說明入射電磁波路徑與鏡面反射電磁波路徑之間的行業標準角度。
圖2圖解說明作為散佈在整個角度幾何空間中之偵測器之一陣列而收集之反射率資料。
圖3圖解說明可用於(舉例而言)複雜塗料公式預測之一反射率光譜分析系統之一實施例。
圖4圖解說明可用於(舉例而言)複雜塗料公式預測之一反射率光譜分析系統之另一實施例。
圖5圖解說明圖3之控制單元之一實施例。
圖6係使用圖3之系統所獲取之資料之一視覺表示。
圖7A圖解說明在45度入射處之電磁波與複雜油漆混合物之間的相互作用。
圖7B圖解說明在15度入射處之電磁波與複雜油漆混合物之間的相互作用。
圖8圖解說明計算校準面板之輻射傳送參數之一程序之一實施例。
圖9圖解說明計算一目標複雜塗料之一公式之一程序之一實施例。
圖10圖解說明其中可使用本發明之實施例之程序之一系統之一實施例。
圖11圖解說明具有五個有限角度之一系列測角分光光度裝置。
在各種態樣中，本發明之實施例包含可用以識別存在於一目標樣本上之一塗料組合物中之效用之一分光光度計及若干方法。本發明之各種實施例包含具有用於擷取一目標樣本之資訊之一裝置及用於識別體效用之一處理器之一設備，該等體效用可用以產生具有至少外觀上與目標樣本相同或實質上類似之一紋理之一塗料混合物。一輸出裝置可用於將體效用資訊輸送至一使用者。
雖然本文中之說明通常係指油漆，但應理解，裝置、系統及方法適用於包含染色劑及工業塗料之其他類型之塗料。本發明之所闡述實施例不應視為限制性的。與本發明一致之一方法可在諸如服裝及時尚產品之匹配及/或協調之多個領域中實踐。
本發明之實施例可與一電腦系統一起使用或併入於一電腦系統中，該電腦系統可係一獨立單元或包含經由一網路(舉例而言，諸如，網際網路或一內部網路)與一中央電腦通信之一或多個遠端終端機或裝置。如此，電腦或「處理器」及本文中所闡述之相關組件可係一本端電腦系統或一遠端電腦或一線上系統或其組合之一部分。本文中所闡述之資料庫及軟體可儲存於電腦內部記憶體中或一非暫時性電腦可讀媒體中。
本發明之實施例一般而言針對於塗料之光譜分析，且更特定而言(但並非以限制方式)，針對於用於預測及公式化含有金屬顏料、珠光顏料及/或特殊效用顏料之一複雜塗料混合物之裝置、方法及系統。
本發明之各種實施例針對於用於電磁波傳播之系統及方法，其包含使沿穿過一多層顏料之一電磁波路徑之波傳播模型化；使多層顏料處之塗料模型化；且視情況用另一多層顏料計算來替換多層顏料處之計算。在一實例中，用一進一步多層顏料計算來替換多層顏料處之計算包含在替換多層顏料時繼續沿波路徑之電磁傳播以使電磁波與多層顏料之間的較複雜相互作用模型化之一模型。
輻射傳送問題通常涉及散射，此暗指源函數本身依賴於電磁輻射範圍。此之數學形式係針對具有複雜多次散射效用之實際介質使用數值方法之一積分微分傳送方程式。對於此等散射情形，形式解不提供一顯明解，但其可用以使問題重新公式化為如下之一積分方程式：
相位函數p(μ,φ；μ'φ')闡述自方向(μ,φ)至方向(μ'φ')中之散射。μ及φ分別係天頂角及方位角之描述符。方程式(1)展示散射之影響在於沿一個方向之強度取決於沿所有其他方向之強度。由於此等散射效用，因此通常使用近似法來繞過輻射傳送計算。
針對塊體中之散射之一近似法理論係精確地處理自鏡面角之強單次散射，同時考量與主要自普通顏料散射產生之一角度平均化漫射強度之相互作用。
在各種實施例中，輻射傳送方程式之形式變得較適合於塗料且(在各種實施例中)較適合於一數值解算器。在各種實施例中，輻射傳送方程式之一形式可用以人工地分開總強度(其包含來自測角分光光度裝置燈之入射經準直光)與散開的多次散射項。
在各種實施例中，一各向同性因子g之使用可用以規定相位函數以使得對μ之期望值之計算恰好返回相同值g。在各種實施例中，所考量之幾何結構係半無限的(光學深度自τ=0延伸至τ=∞)，或有限的(自τ=0延伸至τ=τ 1)，此取決於塗料及基板。
該情況對於鋁顏料而言可係較複雜的，此乃因自此等顏料之散射係自其表面之一類鏡面反射。幾何光學可用以闡述其性質，且由於鋁之定向係並非絕對的，因此可引入一定向分佈函數，在各種實施例中，此係沿方向θ呈立體角dΩ之薄片之小部分。
在各種實施例中，可自呈現給一傳入光束之所投影剖面區域發現衰減。相位函數可由定向分佈函數判定。散射之機率取決於與在入射與薄片法線之間的角度有關之一所投影區域。在各種實施例中，單獨相位函數可用於鋁及珠光薄片。對於珠光薄片而言，可使用(舉例而言)在「Classical Electrodynamics」(J.D.Jackson，ISBN-10： 047130932X，其以引用方式併入本文中)中所呈現之菲涅耳(Fresnel)方程式準確地導出相位函數。
在各種實施例中，輻射傳送方程式之解可往回饋送至對一未知複雜塗料混合物(亦即，公式化或處方)之反射率之計算中。判定將使用來自著色器之一選擇中之哪些著色器及每一著色器將使用多少之識別。本發明之實施例使著色器之一既定調色板之匹配最佳化，而非遍歷一組有限調色劑之每一組合以找到可能之最佳匹配。
在各種實施例中，使所預測反射率與所量測反射率之間的差最小化。該差可藉由使用一加權因子來修改。此一計算可比需要貫穿一整個調色劑列表之階乘迭代之一組合方法高效。在各種實施例中，與一比色溶液(舉例而言，諸如LabCH)相比，該計算可減少同色異譜。
在各種實施例中，可使用一修剪方法來達成一塗料處方中之最小數目之調色劑。在各種實施例中，修剪方法設定最小調色劑濃度之極限或依據(舉例而言)一泰勒(Taylor)級數向量展開找到及移除著色器。
在各種態樣中，本發明之實施例包含量測若干角度處之光譜資料之一測角分光光度裝置，該等角度包含但不限於入射電磁波路徑與鏡面反射電磁波路徑之間的行業標準角度，如圖1中所圖解說明。
本發明之各種實施例包含具有用於自一樣本之反射擷取光譜電磁波資訊之一裝置(諸如一測角分光光度裝置)及執行輻射傳送計算之一處理器(例如，一個人電腦或任何類型之計算裝置)之任何設備。
在各種實施例中，本發明之系統及方法發現一調色板上之一最佳測角分光光度匹配，若需要，其可係整個混合方案。電磁光譜之一代表部分可自一測角分光光度裝置取得。測角分光光度裝置可作為散佈在整個角度幾何空間中之偵測器之一陣列(舉例而言，如圖2中所圖解說明)或作為散佈在整個集中至一組偵測器中之角度幾何空間中之 光源之一陣列而收集反射率資料。
本發明之實施例使用光散射理論而提供金屬顏料、珠光顏料及特殊效用顏料之色彩匹配，該光散射理論使顏料光學性質與隨濃度而變之光譜及角度反射率特性相關。在針對金屬顏料色彩匹配可實施之一實例中，可使用針對塊體中之散射之一近似理論，該近似理論精確地處理自顏料之強單次散射但其亦考量與主要自非效用調色劑散射產生之角度平均漫射強度之相互作用。在另一實例中，光散射之一多通量理論可轉向衰減，因此避開在塗料公式化之任何階段處做出顯著近似之需要。
圖3圖解說明可用於(舉例而言)複雜塗料公式預測之一反射率光譜分析系統300之一實施例。系統300可包含可與一控制單元340通信之一測角分光光度裝置320，諸如X-Rite Incorporated公司出售之一X-Rite MA98可攜式多角度分光光度計。在各種實施例中，系統300可包含含有供由一計算單元370使用之參數之一資料庫360，該資料庫可透過一網路330而與控制單元340通信。在各種實施例中，控制單元340可由一遠端使用者310經由網路330而存取。在各種實施例中，網路330係網際網路、一內部網路或任何其他類型之適合網路。在各種實施例中，系統300可適於量測一經塗佈樣本在數個角度處之反射率，該等角度包含(但限於)如圖1中所圖解說明之入射電磁波之間的三個角度。
本發明之各種實施例可包含自如圖2中所圖解說明之「平面外」角度之反射率資料。
基於反射率，可在光譜之不同部分處判定電磁波之吸收及散射參數。在一項實施例中，系統300可用於一色彩匹配設定中以判定比較之一度量。在各種實施例中，系統300可適合於如一公式化實驗室之此一設定，在該公式化實驗室中，色彩匹配系統有時係不準確的、 難以控制變化、或透過嘗試錯誤法式色彩匹配而引起材料浪費之可能。
在各種實施例中，控制單元340可包含用以控制測角分光光度裝置320之操作之規則集合。一使用者350可與具有(舉例而言)一輸入裝置(諸如一觸控螢幕、一鍵盤、一滑鼠、任何類型之指向裝置等)之控制單元340直接介接。一或若干遠端使用者310可經由網路330連接至控制單元340。控制單元340可包含一資料庫或資料庫伺服器360，諸如具有資料儲存裝置之一遠端伺服器。控制單元340可經組態以分析來自裝置320之資料。控制單元340可包含顯示呈一原始形式或一經分析形式之資料之一顯示裝置。此外，控制單元340可形成一自動組態之無線網路，在一特定距離內(例如，一建築物/實驗室內)之使用者350可(例如)經由啟用藍芽之裝置(諸如筆記型電腦或平板電腦、個人資料助理等)而連接至該自動組態之無線網路。在一實施例中，控制單元340包含一個人電腦，該個人電腦包含一處理器、記憶體及用以達成與測角分光光度裝置320之通信之一通信埠。
計算單元370可經組態以執行如本文中所闡述之各種輻射傳送計算。計算單元370可係(舉例而言)包含一作業系統及適當軟體以執行本文中所闡述之方法之任何類型之電腦。計算單元370可包含硬體，諸如一算術邏輯單元、一並聯處理器等。計算單元370可包含允許單元370經由網路330通信至控制單元340及/或至遠端使用者310之電腦網路連線裝置。在各種實施例中，計算單元370可係控制單元340之一子系統。在各種實施例中，計算單元370可使用數值方法來模擬及預測在模型條件下之各種反射率。此等模型條件可包含主色(masstone)及各種濃度之校準噴出面板。
在各種實施例中，計算單元370接收與測角分光光度裝置320中之一電磁波路徑有關之邊界條件。該等邊界條件可自(舉例而言)一伺 服器或使用者310或350接收。該等邊界條件可與目標複雜塗料混合物內之電磁波路徑之總內部反射有關。在各種實施例中，計算單元370可產生針對在測角分光光度裝置320中將接近之一既定波模型之網格資料且可基於來自測角分光光度裝置320之先前資料而計算電磁傳播條件。
在操作期間，測角分光光度裝置320可基於來自控制單元340之控制信號而取得一經塗佈表面在多個角度處之光譜反射率資料，該等角度可包含但不限於入射電磁波與彼電磁波之鏡面反射之間可獲得之角度。反射率可經由一直接鏈路(舉例而言一通用串列匯流排電纜)或經由網路330而發送至控制單元340。在各種實施例中，控制單元340可分析光譜反射率資料以提供電磁波傳播資料。資料可表示為可包含數值資料之一視覺表示或原始資料。使用者310及/或350可改變自測角分光光度裝置320至控制單元340之資料之特定光學參數。
在圖4中所圖解說明之系統300之一實施例中，系統300可包含透過一遠端控制單元440與測角分光光度裝置320通信之一網路430。遠端使用者310可使用在遠端使用者310本端之測角分光光度裝置320。
圖5圖解說明自測角分光光度裝置320遠端定位之控制單元340之一實施例。控制單元340自測角分光光度裝置320接收資料且自使用者310及/或350接收指令。資料可以無線方式或經由一有線網路而傳輸。控制單元340可將控制信號發送至測角分光光度裝置320。在各種實施例中，控制單元340可係具有適當儲存裝置及規則集合之一伺服器。
圖4中所繪示之控制單元340可包含一輸入/輸出模組410，該輸入/輸出模組提供單元340中之模組與其他裝置之間的通信，諸如經由網路至測角分光光度裝置320之通信。輸入/輸出模組410可適於自測角分光光度裝置320接收多角度光譜反射率資料。輸入/輸出模組410可 包含資料傳送裝置，諸如一通用串列匯流排、一串列匯流排、一磁碟機、或(諸如)至網際網路之全域電腦連接。在各種實施例中，輸入/輸出模組410可包含一網路介面裝置以提供控制單元540與使用任何適合通信協定之一網路之間的連接性。在各種實施例中，輸入/輸出模組410可連接至一種類型之網路或為相同或不同類型之任何數目個網路。
輸入/輸出模組410可將一數位鑰提供至測角分光光度裝置320以允許測角分光光度裝置320之操作。在各種實施例中，輸入/輸出模組410可適於提供與多種使用者之通信以使得(舉例而言)一使用者群組可使用相同測角分光光度裝置320或一使用者群組可各自個別地使用與相同控制單元340通信之單獨測角分光光度裝置320。
控制單元340可包含一資料儲存裝置420，該資料儲存裝置儲存來自測角分光光度裝置320之原始資料、量測原始資料時之光學參數及已根據本文中所闡述之方法之實施例處理之經分析資料。一分析模組430可將分析規則集合應用於儲存於資料儲存裝置420中之資料以(舉例而言)分析資料儲存裝置420中之電磁波傳播資料。在各種實施例中，分析模組430執行反射率光譜分析。分析模組430可將色彩分析添加至由測角分光光度裝置320所量測之光譜反射率。
控制單元340可包含一顯示模組440，在各種實施例中，該顯示模組(舉例而言)即時或接近即時地呈現來自測角分光光度裝置320之光譜反射率資料及來自分析模組430之初步分析，以使得一資料收集週期可在使用者觀察到系統300正在工作且可獲取良好資料之後開始。顯示模組440可在系統300之硬體與軟體之間提供一使用者友好且熟悉之介面，以使得一使用者350可自系統300獲取有意義資料。
以上所闡述模組可駐存於一單個電腦中，或可跨越經由一網路或一匯流排而連接之多個電腦而分佈。多種使用者介面或前端伺服器 可接收請求且與適當模組通信，並返回回覆。前端伺服器可連接至多種控制器，該等控制器然後可連接至多種裝置。亦可使用多種分析伺服器或儲存伺服器。
圖6係使用本文中所闡述之系統300而獲取之資料600之一視覺表示。資料600可顯示於諸如一電腦監視器或其他顯示器之一顯示裝置上。如在圖6中所展示之視覺表示係覆疊於一資料訊框上之一向量場。該向量場係依據由測角分光光度裝置320所獲取之原始影像資料而計算之資料之一個展示。在各種實施例中，其他資料可依據使用計算單元370及控制單元340所獲取之實驗資料而計算。
圖7A及圖7B圖解說明可用以為本文中所闡述之輻射傳送方法之實施例提供一視覺工具之圖3之系統300之一應用之一示意圖。圖7A及圖7B中之每一者示意性地展示一電磁路徑705之一部分。電磁波路徑部分705可係本文中所闡述之測角分光光度裝置320中之電磁路徑之任何部分。在各種實施例中，圖7A及圖7B中所展示之電磁波路徑部分705定位於測角分光光度裝置320可獲取光譜反射率資料之位置處。圖7A圖解說明其中電磁波路徑在距法線45度處入射之一應用。圖7B圖解說明其中電磁波路徑在距法線15度處入射之一應用。圖7A及圖7B中之每一者包含電磁波路徑705內之一複雜塗料混合物715。
在實施例中，電磁波路徑如反射720中所圖解說明而反射。在各種實施例中，電磁波路徑如折射725中所圖解說明而折射。電磁波分別沿箭頭711A及711B之方向傳播。電磁波照射於面向電磁波之注入之複雜塗料715之表面上。因此，表面715使電磁波向上遠離入射波偏轉以使得電磁波可仍以相同方式但以經減小強度向右行進。剩餘強度向內朝向法線偏轉以使得電磁波現在以一受阻礙方式向右行進。
電磁波傳播可由通量闡述且存在數種類型之通量。舉例而言，參見「Classical Electrodynamics」，J.D.Jackson，ISBN-10： 047130932X，及「Radiative Transfer」，S.Chandrasekhar，ISBN 0486605906，其等以引用方式併入本文中。
各種實施例將構成吸收之一發色團視為具有一特定幾何大小之一複雜塗料混合物之一性質。此闡述係真實情況之一圖式化版本。然而，測角分光光度裝置320之解析度允許模型充分工作，且其提供吸收係數之基礎，即可用以闡述吸收之有效性之參數。吸收係數闡述含有處於闡述為一體積密度之一濃度之諸多發色團之任何介質。在各種態樣中，吸收之大小可小於或大於發色團之幾何大小。在各種實施例中，將一助色團模型應用於吸收參數。
不管電磁波路徑係一直線還是由於在一光學混濁介質中之多次散射所致之一高度曲折路徑，本發明之實施例皆係有用的。
本發明之各種態樣將一散射粒子視為具有一特定幾何大小之目標複雜塗料混合物之一性質，舉例而言，此性質將入射電磁波重新引導至新方向中且因此防止電磁波之前向同軸傳輸。測角分光光度裝置320之解析度提供散射係數之基礎，即類似於本文中所論述之吸收係數之一參數。
在各種實施例中，散射之大小可小於或大於散射粒子之幾何大小。散射係數闡述含有處於闡述為一體積密度之一濃度之諸多散射粒子之任何介質。
各向異性係在一單次散射事件之後所存留之前向方向之量之一度量。一電磁波由一粒子散射以使得其軌跡偏轉一偏轉角度。新軌跡之分量沿前向方向對準。一散射事件導致與原始前向軌跡成角度之一偏轉。亦存在散射之一方位角。
本發明之各種態樣將輻射傳送理論之一方法視為用於涉及庫貝卡-孟克理論之不具有效用顏料之複雜塗料混合物之方法之一擴展。在含有諸如鋁顏料及珠光顏料之效用顏料之複雜塗料混合物中之電磁 波散射之方向性質可經考量且連同測角分光光度裝置320一起用以導出針對一未知複雜塗料混合物之一公式。
由於效用薄片(舉例而言，鋁薄片)及在複雜油漆混合物中所使用之習用固態顏料之不同散射特性，因此金屬及珠光塗料中之電磁散射通常係一複雜問題。固態顏料漫射電磁波且產生一近似朗伯型(Lambertian)外觀，亦即，反射率與觀看角度無關。出於此原因，一經簡化庫貝卡-孟克近似法對於固態調色劑可係適當的但通常不足以用於使含有金屬顏料、珠光顏料及其他特殊效用顏料之複雜塗料混合物公式化。
相反地，金屬顏料及珠光顏料產生一強角度相依外觀，舉例而言，自鋁薄片之類鏡面反射。薄片並非全部平行於經塗佈基板而對準，而是存在判定繞鏡面角之反射率中之峰值之形狀及高度之一對準分佈。由於含有效用顏料之複雜塗料混合物之可變角度反射，因此甚至一主色鋁(舉例而言)將具有不可忽略之多次散射，且因此經簡化方法通常失敗，舉例而言，如在米氏(Mie)理論之情況下可見。
在一複雜塗料混合物中，自習用顏料之多次散射加寬且降低由效用顏料形成之鏡面峰值。藉由習用顏料之吸收往往降低由效用顏料產生之反射率輪廓。
光係一電磁現象且遵循針對一場之一向量波方程式。一旦知曉材料之介電常數之空間分佈，便可判定散射行為。然而，若介電材料係含有其中存在大量散射中心之效用顏料之一複雜塗料混合物，則場中所含有之相位資訊可與強度單獨地處理。類似地，眾多散射允許欲以與相位分量相同之方式處理之電磁波之偏光相依性。在各種實施例中，使用針對含有特殊效用顏料(舉例而言，微細TiO2及珠光顏料)之複雜塗料混合物之複雜計算來處置偏光組件之處理，該等特殊效用顏料在單次散射中具有偏光相依輪廓。
輻射傳送方程式可自基本電磁散射方程式導出。在各種實施例中，可使用一現象觀點且設置一方程式以闡述在一小體積之散射介質中之輻射通量之平衡。
在實施例中，以與散射事件之相位資訊類似之一方式分離及處理介質之粒度及散射粒子之位置之間的關係。
本發明之各種態樣考量入射於極小厚度715之一枕盒上之輻射強度之情況，如在圖7A及圖7B中所圖解說明。
如本文中所使用，可將強度定義為電磁功率/面積/立體角以使得可處置由經多次散射之電磁輻射引起之通量。強度因枕盒外之吸收及散射程序而在枕盒中被減小，但亦因自垂直於電磁波之方向散射至枕盒中而增加。
在各種實施例中所使用之輻射傳送方程式闡述此一平衡：
衰減項σ v 及α v 分別係散射剖面及吸收。吸收及散射兩者皆取決於相對於基板法線之行進方向。此本身表現為含有效用顏料之一複雜塗料混合物與不具有此等顏料之一複雜塗料混合物之間的一區別。垂直於基板行進之電磁射線由於效用薄片呈現至其之大剖面而極大地衰減。另一方面，平行於基板行進之射線滑過薄片且衰減係低的。各種實施例可使用此一區別且需要來自具有一照明源之測角分光光度裝置320之反射率資料以使得入射輻射近平行於基板行進。
在各種實施例中，衰減係數被分解成天頂及方位分量且經單獨處理以便觀看重力對薄片對準之影響，諸如在噴射及乾燥程序中之薄片之沈降。
圖8圖解說明計算來自校準面板之輻射傳送參數之一程序之一實施例。在步驟810處，自面板獲得反射率資料且在步驟820處，使用一 定向分佈函數來計算相位函數之傅立葉(Fourier)係數。各種實施例使用一散射函數，其係入射散射角度之一機率分佈。此一分佈係由米氏理論或由任何適合概括給出之一複雜函數。多次散射之效用可幾乎清除步驟820處之相位函數之細微細節。
在步驟830處，計算衰減及定向參數以及一各向異性因子。對於不具有效用顏料之複雜塗料混合物，衰減參數等於1，此乃因衰減(即，散射及吸收)與入射散射角度無關。可使用幾何光學來闡述效用顏料之性質。在步驟830處可使用一定向分佈函數來計算一效用薄片之定向。
在步驟840處，對全輻射傳送方程式(上文中之方程式1)進行求解。該函數平穩地內插於散射行為之各種極值之間且囊括固態顏料之散射圖。
在各種實施例中，當存在一干擾粒子時，菲涅耳方程式之使用準確地給出光學性質。在針對衰減之公式中，對珠光顏料之概括可包含以與反射性類似之一方式計算之顏料粒子之透射率參數。
在步驟850處，在各種實施例中，導出輔助積分方程式，對於該等輔助積分方程式，反射率之方程式係可以可讀方式求解的。可將標準數值技術應用於此等方程式，舉例而言，高斯(Gaussian)求積法在針對其中被積函數係一多項式之一既定階次之情況中之使用。在各種實施例中，可使用來自已知面板之反射率資料至數學模型之方程式之一非線性最小平方擬合。
在步驟860處，針對每一所量測波長重複步驟820、830、840及850，且在步驟870處，針對每一面板重複整個程序。
圖9圖解說明判定一目標複雜塗料之一公式之一程序之一實施例。在步驟910處，自目標塗料獲得反射率資料，且在步驟920處，選擇可能調色劑之一列表。在步驟930處，輸入在圖8中之步驟830處計 算之衰減參數且在步驟940處，使用一經修改輻射傳送方程式來計算反射率。此一方程式可使用(具體而言)應用(舉例而言)於汽車塗料之衰減近似法。
在步驟950處，產生處方(亦即，目標塗料之公式化或近似公式化)。在步驟960處，可使用一組合方法來修剪掉小調色劑量。在步驟970處，執行最佳化以確保公式化係至少可接受的。
在圖10中圖解說明其中可使用本發明之實施例之程序之一系統1000之一實施例。一處理單元1010(諸如一膝上型電腦、筆記型電腦或平板電腦)自一測角分光光度裝置1020(舉例而言，諸如，X-Rite Incorporated公司出售之一X-Rite MA98可攜式多角度分光光度計)接收輸入資料。系統1000可包含一電子切換輸入裝置1030(諸如一電腦鍵盤)及一指向裝置1040(諸如一電腦滑鼠)。
在各種實施例中，來自測角分光光度裝置1020之初級資料可限於行業標準「面內」角度偵測器，如在圖11中所圖解說明。圖11圖解說明具有五個有限角度之一系列測角分光光度裝置。該等角度自一複雜塗料混合物之表面經量測為處於155度(1110)、120度(1120)、90度(1130)、70度(1140)及60度(1150)。
在另一態樣中，本發明可實施為含有用於致使一電腦或電腦系統執行上文所闡述之方法之軟體之一非暫時性電腦可讀媒體。該軟體可包含用以使一處理器及一使用者介面能夠執行本文中所闡述之方法之各種模組。
熟習此項技術者將易於瞭解，可在不背離前述說明中所揭示之概念之情況下對本發明做出修改。因此，本文中詳細闡述之特定實施例僅係說明性的且並非對本發明之範疇之限制。

Claims (15)

  1. 一種電腦實施之方法，其包括：經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一校準面板之反射率資料；以一處理裝置計算與來自該校準面板之該反射率資料相關連之一相位函數之傅立葉係數，其中該相位函數係與一輻射傳送方程式之一部分相關連；以該處理裝置計算用於該校準面板之衰減參數、定向參數以及一各向異性因子，其中該等衰減參數包含從來自該分光光度計所接收之該反射率資料所判定之一散射剖面及吸收；判定用於該校準面板之該輻射傳送方程式之一解，其中該輻射傳送方程式包含與該相位函數之該等傅立葉係數相關連之部分、該等衰減參數、定向參數及該各向異性因子；經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一目標塗料之反射率資料；選擇體現於該目標塗料內之可能調色劑之一列表；基於該等衰減參數及一經修正之輻射傳送方程式計算該等可能調色劑之一反射率；及使用該處理裝置且基於該等可能調色劑之經計算之該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化，其中該塗料公式化係使用該等可能調色劑之一或多者。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括使該塗料公式化最佳化。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括依據自該校準面板獲得之反射率資料而計算複數個輻射傳送參數。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包括藉由自該塗料公式化移除至少 一個調色劑而改變該塗料公式化。
  5. 一種用於識別複雜塗料混合物之物理性質屬性之系統，其包括：一資料庫；及一處理器，其與該資料庫通信且經程式化以：經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一目標塗料之反射率資料；選擇體現於該目標塗料內之可能調色劑之一列表；基於衰減參數及一經修正之輻射傳送方程式而計算該等可能調色劑之一反射率，其中該等衰減參數係自一校準面板所計算；及使用該處理器且基於該等可能調色劑之經計算之該反射率而而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化，其中該塗料公式化使用該等可能調色劑之一或多者。
  6. 如請求項5之系統，其中該處理器包括一分析模組、一顯示模組及一輸入/輸出模組。
  7. 如請求項5之系統，其中該處理器進一步經程式化以使該塗料公式化最佳化。
  8. 如請求項5之系統，其中該處理器進一步經程式化以依據自該校準面板獲得之反射率資料而計算複數個輻射傳送參數。
  9. 如請求項5之系統，其中該處理器係進一步經程式化以：以該處理器計算與來自該校準面板之該反射率資料相關連之一相位函數之傅立葉係數，其中該相位函數係與一輻射傳送方程式之一部分相關連；以該處理器計算用於該校準面板之衰減參數、定向參數以及一各向異性因子，其中該等衰減參數包含從來自該分光光度計 所接收之該反射率資料所判定之一散射剖面及吸收；及判定用於該校準面板之該輻射傳送方程式之一解，其中該輻射傳送方程式包含與該相位函數之該等傅立葉係數相關連之部分、該等衰減參數、定向參數及該各向異性因子。
  10. 一種用於識別複雜塗料混合物之物理性質屬性之設備，其包括：用於經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一校準面板之反射率資料之構件；用於以一處理裝置計算與來自該校準面板之該反射率資料相關連之一相位函數之傅立葉係數之構件，其中該相位函數係與一輻射傳送方程式之一部分相關連；用於以該處理裝置計算用於該校準面板之衰減參數、定向參數以及一各向異性因子之構件，其中該等衰減參數包含從來自該分光光度計所接收之該反射率資料所判定之一散射剖面及吸收；用於判定用於該校準面板之該輻射傳送方程式之一解之構件，其中該輻射傳送方程式包含與該相位函數之該等傅立葉係數相關連之部分、該等衰減參數、定向參數及該各向異性因子；用於經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一目標塗料之反射率資料之構件；用於選擇體現於該目標塗料內之可能調色劑之一列表之構件；用於基於該等衰減參數及一經修正之輻射傳送方程式計算該等可能調色劑之一反射率之構件；及用於基於該等可能調色劑之經計算之該反射率而產生外觀上 與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化之構件，其中該塗料公式化使用該等可能調色劑之一或多者。
  11. 如請求項10之設備，其進一步包括用於使該塗料公式化最佳化之構件。
  12. 如請求項11之設備，其進一步包括用於依據自該校準面板獲得之反射率資料而計算複數個輻射傳送參數之構件。
  13. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含用於致使一處理器執行以下操作之軟體：經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一校準面板之反射率資料；以一處理裝置計算與來自該校準面板之該反射率資料相關連之一相位函數之傅立葉係數，其中該相位函數係與一輻射傳送方程式之一部分相關連；以該處理裝置計算用於該校準面板之衰減參數、定向參數以及一各向異性因子，其中該等衰減參數包含從來自該分光光度計所接收之該反射率資料所判定之一散射剖面及吸收；判定用於該校準面板之該輻射傳送方程式之一解，其中該輻射傳送方程式包含與該相位函數之該等傅立葉係數相關連之部分、該等衰減參數、定向參數及該各向異性因子；經由一數位通信頻道自一分光光度計接收來自一目標塗料之反射率資料；選擇體現於該目標塗料內之可能調色劑之一列表；基於該等衰減參數及一經修正之輻射傳送方程式計算該等可能調色劑之一反射率；及基於該等可能調色劑之經計算之該反射率而產生外觀上與該目標塗料相同或實質上類似之一塗料公式化，其中該塗料公式 化使用該等可能調色劑之一或多者。
  14. 如請求項13之媒體，其進一步包括用於致使該處理器使該塗料公式化最佳化之軟體。
  15. 如請求項13之媒體，其進一步包括用於依據自與資料庫通信且程式化至校準面板之一處理器獲得之反射率資料而計算複數個輻射傳送參數之軟體。
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