ПОКАЗАТЕЛЬ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦВЕТА
INDICATOR FOR DETERMINING COLOR QUALITY

Настоящее изобретение относится к способу определения показателя для характеризация качества настройки цветового тона лака (лакокрасочного материала). Настоящее изобретение относится далее к компьютерной программе для осуществления предлагаемого в нем способа.
При смешивании лака, т.е. при настройке его цветового тона, смешивают разные цветовые тона и затем сравнивают с цветовым эталоном, соответственно с образцом цветового тона. Для этого смешанный лак обычно подвергают спектрофотометрическому исследованию или анализу и определенные таким путем измеренные значения, т.е., например, цветометрические (или колориметрические) координаты, сравнивают с соответствующими измеренными значениями, полученными для цветового эталона. Особенно в случае так называемых эффект-лаков (т.е. лаков, проявляющих определенный оптический эффект, обычно гониохроматический эффект), содержащих некоторое количество эффект-пигментов (т.е. пигментов, создающих определенный оптический эффект), информативное сравнение между собой соответствующего эффект-лака и соответствующего цветового эталона возможно лишь с использованием измеренных значений, определенных при разных геометриях оптических измерений. Сказанное означает, что для сравнения лака с цветовым эталоном необходимо определять множество измеряемых значений для множества геометрий оптических измерений.
Из уровня техники известны способы, которые предусматривают ограниченное сравнение соответствующего лака с соответствующим образцом цветового тона, т.е. цветовым эталоном, без рассмотрения возможно присутствующих эффект-пигментов для лишь трех геометрий оптических измерений.
В WO 2013/049796 А1 описан способ сравнения лака с эталоном, в качестве которого при этом используют характеристики цвета красочного состава.
В DE 10208696 А1 описан способ, при осуществлении которого цвета, приблизительно соответствующие лакокрасочному материалу типа "металлик", вычисляют, используя коды классификации цветов.
В US 2011/013176 А1 описан способ определения свойств поверхности.
Исходя из вышеизложенного, в изобретении предлагается способ определения показателя для характеризации качества настройки цветового тона лака по отношению к цветовому эталону, заключающийся в том, что спектрофотометром для совокупности геометрий оптических измерений определяют цветометрические координаты цвета лака и цветового эталона и на основании этих цветометрических координат цвета лака и цветового эталона для каждой геометрии оптических измерений из совокупности геометрий оптических измерений вычисляют и нормируют соответствующие цветовые различия, при этом для определения указанного показателя группе характеристических значений, вычисляемых на основании соответствующих нормированных цветовых различий, с помощью заранее подготавливаемого (или составляемого) правила соответствия присваивают значение по шкале.
Совокупность геометрий оптических измерений охватывает по меньшей мере одну геометрию оптических измерений.
Под цветовым различием (количественной разницей в цвете), соответственно цветовым расстоянием согласно настоящему изобретению подразумевается различие между двумя цветами в цветовом пространстве, прежде всего в цветовом пространстве L*a*b* или в цветовом пространстве L*C*h°.
Под геометрией оптических измерений (геометрическими условиями оптических измерений) в контексте описания предлагаемого в изобретении способа подразумевается измерительная система с измерительным прибором, таким, например, как спектрофотометр, который расположен под определенным углом к поверхности, покрытой соответствующим лаком.
Под цветометрическими координатами согласно настоящему изобретению подразумеваются координаты в цветовом пространстве для описания цвета или описания градации серого, прежде всего в цветовом пространстве L*a*b* или в цветовом пространстве L*C*h°.
Под группой характеристических значений подразумевается ряд характеристических значений, которые вычисляют на основании цветовых различий между координатами цвета соответствующего лака и соответствующего цветового эталона и которые используют для присвоения соответствующего показателя Q результату конкретного сравнения между собой лака и эталонного цвета, соответственно цветового эталона. Очевидно, что такой показатель результата сравнения лака и эталонного цвета пригоден для характеризации не только монотонных лаков (т.е. лаков, дающих однородную окраску без определенного оптического или оптически переменного эффекта), но и эффект-лаков. Сказанное означает, что с помощью предусмотренного изобретением показателя можно оценивать результаты сравнения эффект-лаков с соответствующими цветовыми эталонами и/или результаты сравнения монотонных лаков с соответствующими цветовыми эталонами. При этом группа характеристических значений может также состоять только из одного характеристического значения, как это обычно предусмотрено при применении предлагаемого в изобретении способа в отношении монотонных лаков.
Цветовое пространство L*C*h° соответствует цветовому пространству L*a*b за исключением того, что вместо прямоугольных координат а* и b* используются цилиндрические координаты С* для насыщенности (чистоты цвета) и h° для угла цветового тона. Светлота (L*) остается при этом неизменной.
Для сравнения соответствующего лака с цветовым эталоном, таким, например, как еще один лак, определяют, соответственно вычисляют показатель Q, который позволяет сравнивать степень, соответственно предоставляет сведения о качественной оценке (точности) совпадения цвета соответствующего лака, т.е., например, эффект-лака или монотонного лака, с соответствующим цветовым эталоном по некоторой шкале, такой, например, как аналогичная шкале школьных оценок шкала с баллами от 1 до 8.
С целью определения показателя Q для данного лака, равно как и для данного цветового эталона при разных геометриях оптических измерений и/или при применении разных типов источников света (по спектральному составу), например при применении спектрофотометра, определяют соответствующие цветометрические координаты, соответственно цветовые координаты, которые указывают, например, в так называемом цветовом пространстве L*a*b*. На основании цветовых координат, определенных для данного лака, соответственно для данного цветового эталона, можно для каждой геометрии оптических измерений, т.е. для каждого угла при оптических измерениях и/или для каждого типа источника света, вычислить соответствующее цветовое различие между данным лаком и данным цветовым эталоном по формуле (1) для ахроматических цветов (1) и по формуле (2) для хроматических цветов:
Различие между хроматическими и ахроматическими цветами можно определять, например, в соответствии со стандартом DIN 6175-2. Помимо этого в формулах (1) и (2) нормируют соответствующие измеренные цветовые координаты. Для такого нормирования соответствующих измеренных цветовых координат можно, например, использовать формулу (3):
x
x
Согласно формуле (3) нормированное значение <dX*> вычисляют путем деления соответствующего значения dX*, т.е. значения соответствующей переменной цветового различия, на соответствующий, зависящий от угла допуск S, при этом такой зависящий от угла допуск, соответственно допустимый предел S следует вычислять согласно уравнению (4).
Нормирование можно при этом выполнять, например, в соответствии с системой уравнений (4):
R
где C* означает насыщенность, т.е. чистоту, цвета цветового эталона R в цветовом пространстве L*a*b* и вычисляется по уравнению , в котором индекс "R" указывает на цветовой эталон R.
Цветовые различия, соответственно нормированные цветовые различия между данным лаком и данным цветовым эталоном, определенные при разных геометриях оптических измерений и/или при использовании разных типов источников света, совместно образуют, например, группу характеристических значений. Дополнительно к этому характеристическое значение, входящее в группу характеристических значений, может быть также представлено суммой цветовых различий или суммой некоторого количества выбранных цветовых различий при разных геометриях оптических измерений и/или при использовании разных типов источников света. Помимо этого в качестве характеристического значения можно также использовать, например, максимальное значение среди нормированных цветовых различий между данным лаком и соответствующим цветовым эталоном, определенных, например, при одной геометрии оптических измерений и при использовании двух разных типов источников света.
Для учета соответствующих, обусловливающих проявление определенного оптического эффекта свойств эффект-лака при осуществлении предлагаемого в изобретении способа предусмотрено учитывать различия в блеске и различия в крупности, т.е. зернистости (создающих определенный оптический эффект добавок), измеряемые спектрофотометром для измерения гониохроматических эффектов. Для этого соответствующие, измеренные таким спектрофотометром значения различий в блеске, соответственно различия в крупности нормируют, например, в соответствии с формулой (3) и учитывают при присвоении шкального значения показателя Q соответствующим вычисленным цветовым различиям, т.е. учитывают в соответствующем правиле соответствия, которое должно подготавливаться заранее.
Для присвоения того или иного шкального значения показателя Q соответствующим цветовым различиям и/или различиям в блеске и/или различиям в крупности, измеренным при разных геометриях оптических измерений, при анализе эффект-лака вычисленные и нормированные для данных геометриях оптических измерений цветовые различия объединяют между собой путем, например, суммирования и результату такого объединения, при необходимости с использованием дополнительных условий, на основании правила соответствия, которое, например, регламентирует интервалы между соответствующими шкальными значениями, присваивают дискретное шкальное значение показателя Q.
Соответствующее правило соответствия наряду с соответствующими, объединенными между собой цветовыми различиями, определенными при соответствующих геометриях оптических измерений, может при оценке эффект-лаков предусматривать использование дополнительных условий, таких, например, как наименьшая, соответственно наибольшая разность цветовых различий, различий в блеске и/или различий в крупности, определенных при конкретных геометриях оптических измерений.
Помимо этого при необходимости сравнения так называемого монотонного лака с соответствующим цветовым эталоном между собой объединяют только цветовые различия, определенные лишь при одной геометрии оптических измерений с использованием по меньшей мере двух разных типов источников света, путем, например, усреднения определенных цветовых различий с получением соответствующего среднего значения или определения максимального значения среди определенных цветовых различий. Различие между монотонными лаками и эффект-лаками можно определять, например, в соответствии со стандартом DIN 6175-1. На основании объединенных цветовых различий данному монотонному лаку можно согласно применяемому правилу соответствия присвоить соответствующее шкальное значение показателя Q с получением соответствующего изобретению показателя Q.
Объектом настоящего изобретения является далее компьютерная программа с программным кодом для осуществления всех стадий предлагаемого в изобретении способа, когда такая компьютерная программа выполняется на компьютере или соответствующем вычислительном устройстве.
Предлагаемая в изобретении компьютерная программа предназначена прежде всего для осуществления предлагаемого в изобретении способа на компьютере или вычислительном устройстве.
Один из возможных вариантов реализации предлагаемой в изобретении компьютерной программы мог бы предусматривать выполнение, например, следующих стадий:
1. определение всех координат цвета лака и цветового эталона при всех имеющихся в распоряжении геометриях оптических измерениях в цветовом пространстве;
2. вычисление соответствующих цветовых различий между лаком и цветовым эталоном при всех геометриях оптических измерений;
3. в случае, если сравниваемым лаком является эффект-лак, вычисление соответствующих различий в блеске и/или различий в крупности при каждой геометрии оптических измерений;
4. в случае, если сравниваемым лаком является монотонный лак, вычисление соответствующих цветовых различий при использовании по меньшей мере двух типов источников света;
5. нормирование вычисленных на стадии 2, соответственно на стадии 4 цветовых различий, а также вычисленных при определенных условиях на стадии 3 различий в блеске и/или различий в крупности;
6. в случае эффект-лака суммирование соответствующих нормированных цветовых различий;
7. в случае монотонного лака определение максимального значения среди определенных цветовых различий со стадии 4;
8. в зависимости от типа лака, т.е. представляет ли собой анализируемый лак эффект-лак или монотонный лак, присвоение определенным на стадиях 2 и 6 характеристическим значениям или определенному на стадии 7 характеристическому значению соответствующего шкального значения показателя Q согласно правилу соответствия.
Согласно изобретению, таким образом, по точно сформулированным правилам получают конкретный показатель Q для определения качества цвета лака. Уровни качества определяют, как это более подробно поясняется в последующем описании со ссылкой на графические материалы, по однозначным уравнениям. Благодаря этому в зависимости от типа лака (монотонный лак, соответственно эффект-лак) автоматически получают правило соответствия с заданными весовыми коэффициентами (множителями). Лишь при выполнении всех критериев, т.е. уравнений для одного уровня качества, соответственно конкретному показателю Q данному лаку присваивается это конкретное шкальное значение показателя Q. При выполнении не всех критериев, соответствующих одному уровню качества, лаку присваивается следующий более низкий уровень качества. При выполнении же и в данном случае не всех критериев качества лаку вновь присваивается следующий еще более низкий уровень качества и т.д. При выполнении не всех критериев качества предпоследнего (второго) снизу уровня качества лаку присваивается наинизший уровень качества. Наинизший уровень качества всегда присваивается лаку в том случае, если ни для одного более высокого уровня качества не выполняются соответствующие ему критерии качества.
Другие преимущества изобретения и варианты его осуществления вытекают из последующего описания и прилагаемых к нему графических материалов.
Очевидно, что указанные выше и рассматриваемые ниже отличительные особенности изобретения можно использовать не только в их конкретно указанном сочетании, но и в иных сочетаниях или по отдельности, не выходя при этом за объем настоящего изобретения.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы, которыми схематично иллюстрируется один из возможных примеров осуществления изобретения.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показана таблица соответствий с правилами соответствия для присвоения тем или иным цветовым различиям того или иного шкального значения показателя Q согласно одному из возможных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа.
На фиг. 2 показана таблица, в которой указан используемый согласно изобретению показатель Q по отношению к среднему значению соответствующих цветовых различий между пятью разными лаками и одним цветовым эталоном.
На фиг. 3 в графическом виде представлены цветовые различия, указанные в таблице на фиг. 2.
На фиг. 4 показана таблица, в которой указан используемый согласно изобретению показатель Q для разных монотонных лаков.
На фиг. 5 в графическом виде представлены цветовые различия для разных монотонных лаков, указанных в таблице на фиг. 4.
На фиг. 1 показана таблица 10 с тремя колонками 13, 15 и 17. В первой колонке 13 указаны значения показателя Q по шкале баллов от 1 до 8, при этом балл (значение) 1 обозначает наихудшее качество, т.е. наихудшее совпадение цвета данного лака с соответствующим цветовым эталоном, а балл (значение) 8 обозначает наилучшее качество, т.е. наилучшее совпадение цвета данного лака с соответствующим цветовым эталоном.
В колонке 15 приведены правила соответствия, по которым цветовым различиям, вычисленным на основании результатов спектральных измерений эффект-лака и соответствующего цветового эталона, присваивается соответствующее шкальное значение показателя Q и которые имеют вид конкретных однозначных уравнений. Для присвоения показателя Q качеству соответствия цвета эффект-лака цветовому эталону должно выполняться по меньшей мере четыре, а максимум десять условий, каждое из которых определяется конкретным уравнением. При этом термин "уравнение" следует трактовать в широком смысле, а именно: как "равенство" в более узком смысле, выражающее соотношение между двумя величинами, при котором они равны друг другу, и как "неравенство" в более узком смысле, выражающее соотношение между двумя величинами, при котором одна из них в сравнении с другой больше или меньше нее.
В строке 1 колонки 15 указаны, например, условия, при которых в том случае, если сумма всех цветовых различий, вычисленных для геометрий оптических измерений с углами в интервале от 25° до 75°, т.е. , больше или равна 12, а цветовые различия, вычисленные индивидуально для каждой из геометрий оптических измерений с углами 25°, 45° и 75°, больше или равны 6, данному лаку присваивается показатель Q со шкальным значением 1. Поскольку показатель Q со шкальным значением 1 в данном случае соответствует наинизшему уровню качества, данному лаку также присваивается показатель Q, равный 1, если, например, сумма всех цветовых различий, полученных по результатам оптических измерений при геометриях с углами в интервале от 25° до 75°, т.е. , больше или равна 12, но, например, цветовое различие, полученное индивидуально по результатам оптических измерений при одной геометрии из числа всех геометрий оптических измерений с углами 25°, 45° и 75°, меньше 6.
Сумма  при этом обычно соответствует результату суммирования цветовых различий для отдельных геометрий оптических измерений с углами 25°, 45° и 75°. Аналогичным образом сумма  соответствует результату суммирования цветовых различий для отдельных геометрий оптических измерений с углами 15°, 25°, 45°, 75° и 110°.
Применительно ко всем более высоким уровням качества, т.е. к значениям Q, равным 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, справедливо условие, согласно которому для возможности присвоения соответствующему лаку такого более высокого уровня качества, соответственно более высокого показателя Q, равного 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8, определенные по результатам измерений цветовые различия должны удовлетворять всем тем критериям качества, соответственно всем тем уравнениям, которые соотнесены с конкретными уровнями качества.
Поскольку в случае эффект-лаков должны также учитываться различия в блеске и различия в крупности, действительны более жесткие, т.е. дополнительные, условия, особенно при высоких показателях, которые соответствуют высокой степени совпадения между собой цвета данного эффект-лака и соответствующего цветового эталона. Сказанное означает, что, например, для выполнения критериев, соответствие которым является необходимым условием для присвоения показателя Q со значением, равным 7, у данного эффект-лака никакое вычисленное на основании результатов оптических измерений при геометриях с углами в интервале от 15° до 110° цветовое различие dE с соответствующим цветовым эталоном не должно иметь значение, большее или равное 1,73. Соответственно каждое из цветовых различий dE, вычисленное по результатам каждого из оптических измерений при геометриях с углами 15°, 25°, 45°, 75° и 110°, должно быть меньше 1,73. Дополнительно к этому различие в блеске dS между данным эффект-лаком и соответствующим цветовым эталоном ни для одной из геометрий оптических измерений с углами 15°, 45° и 75° не должно быть больше или равно 1,73. Кроме того, различие в крупности dG между данным эффект-лаком и соответствующим цветовым эталоном не должно быть больше или равно 1,73.
Поскольку монотонные лаки часто проявляют эффект метамерии, т.е. при освещении источниками света разных типов имеют разный цвет, соответственно разную градацию серого, для монотонных лаков предусмотрены собственные правила соответствия, представленные в колонке 17.
Для присвоения данному монотонному лаку того или иного шкального значения показателя Q сначала на основании формулы цветового различия CIE94, которая основана на цветовом пространстве L*C*h°, вычисляют максимальное значение цветового различия, соответственно различия в градации серого между данным монотонным лаком и соответствующим цветовым эталоном, измерения на каждом из которых проводились при освещении источниками света разных типов, например источником света типа D64 и источником света типа TL84, при одной и той же геометрии оптических измерений, например, с углом 45°. Сказанное означает, что данному монотонному лаку присваивается, например, показатель Q со шкальным значением 1, если у этого монотонного лака максимальное значение среди цветовых различий между ним и соответствующим цветовым эталоном, определенных по результатам спектральных измерений с освещением источниками света типов D64 и TL84, больше или равно 6.
Для присвоения других значений показателя Q соответствующие критерии указаны в колонках 15 (для эффект-лаков) и 17 (для монотонного лака) таблицы 10.
На фиг. 2 показана таблица 20, в которой в первой колонке 21 указаны различные эффект-лаки (в виде их условных обозначений), в колонке 23 указано среднее цветовое различие (MDE), вычисленное по отношению к цветовому эталону по результатам оптических измерений при разных геометриях с углами 15°, 25°, 45°, 75° и 110°, а в колонке 25 указано соответствующее шкальное значение показателя Q. Значения показателя Q представлены прежде всего в виде порядковой шкалы, и поэтому соответствующие шкальные значения показателя Q всегда имеют вид целых чисел.
Все указанные в колонке 21 лаки (платиново-серого цвета, "platinum gray solution") сравнивали с единственным цветовым эталоном с целью выявить лак с наилучшим совпадением его цвета с цветовым эталоном.
В отличие от проверки согласно уровню техники, при которой возможно лишь сравнение определенных при разных геометриях оптических измерений цветовых различий, при определенных условиях отдельно для разных типов источников света, на основании показателя Q в том виде, как он представлен в колонке 25, можно оценивать количественное совпадение цвета того или иного лака, указанного в колонке 21, с цветовым эталоном при одновременном учете нескольких критериев качества, таких, например, как множество цветовых различий, определенных при освещении источниками света разных типов и/или при разных геометриях оптических измерений.
Поскольку лак с условным обозначением "05", т.е. лак в пятой строке таблицы 20, имеет наивысшее шкальное значение показателя Q, а именно: имеет значение 6, этот лак "05" по своему цвету лучше всех представленных в таблице 20 лаков совпадает с цветовым эталоном.
В колонке 23 представлены средние цветовые различия, полученные путем вычисления среднего арифметического. В этом отношении необходимо подчеркнуть, что ни одно из указанных в колонке 23 средних цветовых различий не позволяет окончательно оценить качество совпадения между собой цвета того или иного лака и цветового эталона. В то время как традиционные числовые меры, такие, например, как среднее цветовое различие, позволяют проводить сравнение на основании лишь одного условия, т.е. на основании положения в цветовом пространстве, по показателю Q можно совместно анализировать и количественно оценивать несколько критериев, таких, например, как цветовое расстояние в цветовом пространстве, различие в блеске и поведение при освещении источниками света разных типов.
Увеличение соответствующих шкальных значений показателя Q в том виде, как они представлены в колонке 25, который был определен на основании результатов измерений при освещении источниками света разных типов, может быть связано с уменьшением соответствующих средних цветовых различий MDE в том виде, как они представлены в колонке 23. Соответственно, значения в колонке 23, с одной стороны, и значения в колонке 25, с другой стороны, обычно обратно пропорциональны друг другу.
На фиг. 3 в графическом виде представлен ход эксперимента по отысканию лака, указанного в таблице на фиг. 2, с наилучшим соответствием его цвета цветовому эталону на основании сравнения цветовых различий.
Описанные со ссылкой на фиг. 2 лаки, соответственно их цветовые различия с соответствующим цветовым эталоном в графическом виде представлены на диаграмме 31, на которой по абсциссе 33 указаны соответствующие лаки 1-5, а по ординате 35 указаны цветовые различия dE между соответствующим лаком и цветовым эталоном, вычисленные по результатам оптических измерений при соответствующих геометриях с углами 15°, 25°, 45°, 75° и 110°.
Для сравнения между собой пяти разных лаков, указанных в таблице на фиг. 2, и для выявления лака с наилучшим совпадением его цвета с цветовым эталоном представленные на диаграмме 31 цветовые различия, вычисленные для соответствующих лаков 1-5, обычно должны сравниваться вручную специалистом для каждой из геометрий оптических измерений с углами 15°, 25°, 45°, 75° и 110°. При этом провести различия прежде всего между лаками №2 и №5 можно лишь с трудом, поскольку каждый из обоих этих лаков проявляет сравнимые с другим из них цветовые различия с цветовым эталоном и характеризуется при разных геометриях оптических измерений как лучшим, так и худшим по сравнению с другим из них совпадением своего цвета с цветовым эталоном. Поэтому практически невозможно найти объективную основу для выбора лака №2 или лака №5, тогда как показатель Q в том виде, как он представлен на фиг. 2, однозначно идентифицирует лак №5 как лак с наилучшим совпадением его цвета с цветовым эталоном, а лак №2 оценивает даже хуже, чем лак №4.
Благодаря предлагаемому в изобретении показателю Q можно соответственно быстро и без специальных знаний выявлять тот лак, цвет которого в наилучшей степени совпадает с цветовым эталоном, путем сравнения лишь одного соответствующего показателя Q из расчета на один лак.
На фиг. 4 показана таблица 40, в которой аналогично фиг. 2 в колонке 41 указаны пять различных лаков (в виде их условных обозначений), а в колонке 43 указаны соответствующие им показатели Q. Поскольку указанные в таблице 40 лаки представляют собой монотонные лаки (лаки пихтового зеленого цвета, "fir green solution"), оптические измерения на которых проводятся только при одной геометрии с углом 45°, среднее цветовое различие не вычислялось. Сказанное означает, что для каждого лака в целях оценки степени совпадения его цвета с цветовым эталоном в распоряжении имеется только одно цветовое различие из расчета на один тип источника света, которым в данном случае является источник света типа D65.
На фиг. 5 показана диаграмма 51, которая соответствует представленной на фиг. 4 таблице 40 и на которой по абсциссе 53 указаны соответствующие лаки 1-5, а по ординате 55 указаны вычисленные цветовые различия dE между соответствующим лаком и цветовым эталоном. Для сравнения между собой разных монотонных лаков и в отношении эффекта метамерии необходимо проводить измерения с освещением источниками света разных типов, результаты измерений при освещении каждым из которых требуется анализировать на основании собственной диаграммы, соответственно на основании разных цветовых различий с целью выявить лак с наилучшим совпадением его цвета с соответствующим цветовым эталоном.
Поскольку предлагаемый в изобретении показатель Q объединяет в себе результаты различных измерений, полученные, например, при освещении источниками света разных типов, на основании всего лишь одного показателя Q из расчета на один лак возможно быстрое и простое сравнение монотонного лака с соответствующим цветовым эталоном в том числе и в отношении эффекта метамерии.