СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СРАВНЕНИЯ МЕЖДУ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ ОБРАЗЦАМИ, ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ПУТЕМ СРАВНЕНИЯ ВЫБИРАЕМЫХ УЧАСТКОВ, А ТАКЖЕ ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2015 года по МПК G01J3/02 G01J1/04 G01N21/47 

Изобретение относится к способу и устройству для выполнения оптического сравнения между по меньшей мере двумя образцами, предпочтительно путем сравнения выбираемых участков, согласно родовому понятию пункта 1 или 14 формулы изобретения.

Уже известны различные способы и устройства, чтобы сравнивать одноцветные цветные образцы, например, согласно RAL-идентификации.

Кроме того, также в принципе известны многие случаи применения, при которых сравниваемые образцы имеют неоднородную структуру или неоднородный цвет.

Подобные проблемы существуют, например, при нанесении печатного рисунка на так называемую декоративную бумагу для изготовления декоративных поверхностей. Эта декоративная бумага с нанесенным печатным рисунком служит, в том числе для репродуцирования самых различных деревянных декоров, которые, наряду с различными зависящими от древесины цветовых тонов и оттенков, также имеют по-разному окрашенные текстурные рисунки, которые, как правило, отчетливо, как более темные цветные линии, выделяются на фоне более светлого основного тона. Приведенное выше описание в равной мере справедливо для фантазийных декоров. При нанесении печатью подобных декоров, часто с большими временными интервалами, например, в рамках нового заказа клиента, печатью наносятся повторяющиеся узоры. Декор соответственно нового выполняемого заказа должен при этом по возможности точно соответствовать первоначальному образцу, то есть первоначальному отпечатку, который далее обозначается как эталонный отпечаток соответствующего декора. Первоначальный образец чаще всего устанавливается вместе с заказчиком и представляет собой эталон для цвета и качества печати.

Если декор чаще печатается в повторениях, то текущий отпечаток (который далее частично также упоминается как фактический образец I), дополнительно к первоначальному образцу, также еще сравнивается с репрезентативным образом из соответствующего последнего, предыдущего заказа на печать, то есть с так называемым LE-образцом, а именно образцом «последней поставки». Как первоначальный образец, образец последней поставки является дополнительным эталоном для цвета и качества печати декора. То есть, при новом нанесении печати, должны также оптически по возможности точно достигаться цвет и качество печати декора последней поставки.

В особенности при нанесении печати на декоративную бумагу до сих пор не известен в целом удовлетворительный, автоматизированный способ сравнения.

Способ сравнения подобия предметов или полученных от двух предметов цифровых изображений предметов, в особенности фактического изображения и заданного изображения предмета, с применением статистических методов известен, например, из AT 504213 В1.

Согласно этой предварительной публикации, предлагается основанная на камере система, с помощью которой фактическое изображение, например, подлежащего проверке участка декора сравнивается с образующим эталонное значение заданным изображением. При этом способ может определяться как ориентированный на пиксели способ.

Для этого для конгруэнтной области изображения определяется статистическое распределение интенсивностей отдельных пикселей и/или заданных пиксельных областей, причем на основе полученных отсюда статистических распределений интенсивностей (для чего привлекаются статистические методы) проверяется, может ли мера сходства обоих статистических распределений применяться в качестве меры сходства обоих изображений предмета.

При этом определяется статистическое распределение интенсивностей для определенного цветового канала или диапазонов длин волн для заданного изображения, чтобы затем эти заданные значения сравнивать с определенными перед этим с помощью того же способа значениями фактического изображения.

Цветовые каналы гиперспектрального цифрового цветового изображения включают в себя множество длин волн, на которых выполнялась съемка изображения. Отсюда вытекает основополагающее решение согласно вышеупомянутой публикации для применения при оценке цветовых каналов красного, зеленого и синего цветов. На этой основе, согласно упомянутой публикации, два блока изображения сравниваются в отношении фактического изображения с заданным изображением для цветовых каналов RGB (красного, зеленого и синего), чтобы на основе статистического способа затем оценить распределение интенсивности и установить, являются ли оба снятые посредством камеры изображения подобными или нет. В принципе, отдельные блоки изображений могли бы также как гиперспектральные изображения разлагаться в заданном диапазоне длин волн, в особенности между 360 нм и 830 нм. В общем случае это является только теоретической возможностью, так как до настоящего времени не известны никакие системы камер, с помощью которых могли бы формироваться подобные гиперспектральные изображения. К тому же, следствием этого было бы то, как изложено в вышеупомянутой публикации, что, при наличии таких наборов изображений, в отношении гиперспектральных изображений, отдельные изображения каждого набора изображений должны были бы сравниваться друг с другом, чтобы сделать вывод о подобии сравниваемых изображений. Дополнительным затруднением при этом является то, что статистическое распределение определенных интенсивностей должно определяться в отношении отдельных пикселов и/или отдельных заданных пиксельных областей.

Недостатком предшествующего уровня техники также является то, что для наборов изображений, которые включают в себя гиперспектральные изображения и/или соответствующее число каналов цвета, постоянно требуется, что корреспондирующиеся друг с другом изображения должны корреспондироваться не только относительно областей изображений, но и относительно диапазонов длин волн. В противном случае не могут быть сделаны адекватные выводы.

Недостатком также является то, что подлежащие сравнению или сопоставляемые изображения текущего проверяемого образца для выполнения сравнения с ранее измеренным образцом должны обладать тем же пространственным разрешением. В противном случае должно было бы осуществляться соответствующее преобразование координат изображения, чтобы в случае подлежащих сравнению или сопоставляемых изображений иметь возможность сравнивать конгруэнтные области изображения.

Из US 2003/0011767 А1 известно устройство для спектрального анализа цветного образца, которое в конечном счете основано на сфере Ульбрихта, с помощью которой почти совершенным образом может формироваться рассеянный свет. При этом речь идет о внутридиффузно отражающей полой сфере с расположенным сверху и снизу выходным отверстием, причем под нижним выходным отверстием может размещаться исследуемый образец. Свет, диффузно падающий на образец от источника света бокового излучения, отражается и может направляться через верхнее выходное отверстие на оптику оценивания.

С помощью подобных устройств может, например, выполняться спектральный анализ относительно исследуемого образца.

На практике подобные установки используются, чтобы, например, исследовать одноцветные поверхности, то есть устанавливать, какое значение цвета соответствует равномерно окрашенной цветной поверхности, или пояснять, соответствует ли равномерно окрашенный цвет желательному значению цвета.

В соответствии с этим задачей предложенного изобретения является с помощью простых способов выполнять высокоточный анализ и, тем самым, высокоточное сравнение между по меньшей мере двумя образцами декора, который, в особенности, окрашен и/или структурирован неравномерно, в особенности, на двух или более идентичных участках декора, и в зависимости от этого делать надежный вывод, могут ли проверяемые участки в отношении окрашивания и/или структуры определяться как в высокой степени подобные или идентичные.

Эта задача в отношении способа решается согласно признакам, приведенным в пункте 1 формулы изобретения, в отношении устройства - согласно признакам, приведенным в пункте 14 формулы изобретения, а в отношении применения устройства - согласно признакам, приведенным в пункте 27 формулы изобретения.

Следует отметить в качестве неожиданного то, что в рамках изобретения является возможным, что с помощью сравнительно простых средств и с помощью выполняемого во временном отношении относительно быстро способа можно сделать высокоточные выводы относительно сходства по меньшей мере двух сравниваемых образцов, в особенности на нескольких сопоставляемых участках декора.

При этом в рамках изобретения осуществляется иной по сравнению с уровнем техники путь решения.

В то время как в уровне техники, в частноститакже в вышеупомянутой типовой для уровня техники публикации, исходили из основанного на пикселях способа, то есть способа, предусматривающего формирование изображения, при котором с помощью системы камер снимаются изображения сравниваемых образцов или участки, в рамках изобретения, в противоположность этому предлагается интегральный способ решения.

В соответствии с изобретением, для общей оценки исследуемого образца, как правило, всегда должен привлекаться исследуемый участок декора (таким образом, лишь малая частичная область полного образца), причем этот участок декора освещается диффузным, таким образом, рассеянным светом. Отраженный от исследуемого образца свет предпочтительно фокусируется и посредством спектрометра, предпочтительно с применением дифракционной решетки, отображается на сенсор. В случае этого сенсора речь может идти, например, о матричной или строчной камере, например о так называемой CDD-камере (камере на приборах с зарядовой связью, ПЗС) или CMOS-камере (камере на комплементарных МОП-структурах) и т.д.

Посредством подобного интегрального измерительного прибора, по отношению к исследуемому участку, определяется спектр интерференции, который может детализироваться соответствующим образом с помощью включенной после сенсорной камеры электроники оценки. Результатом является, в итоге, эквивалентный спектр, то есть распределение интенсивности (амплитудное распределение) по длинам волн (или по частоте).

При этом в рамках изобретения можно без труда на одном единственном этапе достичь высокого разрешения по отношению к определяемым данным, например разрешение порядка 10 нм, в общем случае, например от 1 нм до 20 нм, или т.п. Получаемый в соответствии с изобретением эквивалентный спектр по зависимому от длины волны распределению интенсивности обеспечивает тогда, например, на длине от 400 нм до 256 нм значения, которые могут также обозначаться как опорные участки для получаемой информации. Они имеют тогда разрешение примерно 1,56 нм.

Эти данные затем далее обрабатываются в цифровой форме, чтобы в итоге определить выведенный параметр, который может сравниваться с соответственно определенным параметром эталонного участка.

В рамках изобретения тем самым обеспечивается улучшенный способ, чтобы для нового подлежащего проверке образца измерять точно тот же участок, который уже оценивался при ранее измерявшемся эталонном образце.

В предпочтительной форме осуществления изобретения это может выполняться с помощью дополнительно предусмотренной камеры, которая в проверяемом образце в явном виде регистрирует один, два, три или более участков декора, которые соответствуют тем идентично зарегистрированным эталонным участкам, которые привлекались при регистрации изображения первоначального или LE-образца. Посредством переключения с эталонного участка декора на наблюдаемый, исследуемый в текущий момент образец I, сформированный дополнительно предусмотренной камерой, может затем непосредственно устанавливаться, являются ли оба изображения конгруэнтными, или могут ли еще быть выявлены отклонения. При этом измеряемый образец предпочтительно находится на измерительном стенде, перемещаемом в двух перпендикулярных друг другу направлениях, который может тогда перемещаться таким образом, чтобы эталонное изображение и фактическое изображение были полностью идентичны в отношении измеряемого участка декора. Наконец, эта ручная установка может выполняться на основе переключаемых одного над другим изображений также с помощью автоматизированных известных способов.

Изобретение далее поясняется со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичный вид сверху трех различных образцов одинакового декора;

Фиг.2 - схематичное осевое представление в сечении устройства измерения цветового спектра;

Фиг.3 - пример получаемого спектра;

Фиг.4 - представление, сопоставимое с фиг.2, с расширением в форме камеры позиционирования; и

Фиг.5 - представление проверяемого участка декора с выделенными признаками декора в соотношении с участком эталонного образца, причем оба участка декора еще не приведены в конгруэнтную ориентацию друг с другом.

На фиг.1 схематично представлены три образца одинакового декора, а именно пример первоначального образца, другого эталонного образца LE, напечатанного после первоначального образца (при этом речь идет о так называемом образце последней поставки), и напечатанного в текущий момент или еще подлежащего печати нового фактического образца I, которые должны быть примерами для трех образцов UR, LE и I, причем, например, фактический образец I должен сравниваться с последним напечатанным образцом LE или первоначальным образцом UR на предмет идентичности.

Упомянутые UR, LE или I образцы позиционируются, например, на плоской подложке, закрепляются, приклеиваются и т.д. При этом образцы могут также пропитываться или лакироваться и наклеиваться на подложку (носитель).

По отношению к каждому из трех образцов могут устанавливаться один, два или более участков декора А1, А2, А3 и т.д., которые типично предназначены для такого выполненного неоднородным по структуре и по цвету декора.

На основе этих участков А1, А2, А3 и т.д. должно в итоге выполняться сравнение, действительно ли печатаемый в текущий момент заказ, то есть фактический образец I является идентичным с последним напечатанным образцом LE или с так называемой последней поставкой, или с первоначальным образцом UR. Для этого далее поясняется, каким образом, например, определяются получаемые из участков декора данные эталонного образца, которые затем должны служить как основа для проверяемого, регистрируемого и подлежащего печати в текущий момент образца.

Соответствующее выполненное согласно изобретению устройство в схематичном осевом представлении в сечении показано на фиг.2.

Фиг.2 показывает для примера перемещаемый в направлении X-Y (причем направление Х проходит перпендикулярно показанному в форме линии на фиг.2 направлению Y) стенд, который далее упоминается как измерительный стенд 7, на котором находится, например, один или все вышеназванные образцы UR, LE или I.

Непосредственно на этих образцах или на малом пространственном удалении от них (это расстояние может составлять, например, несколько миллиметров) размещено измерительное устройство 9. В качестве альтернативы перемещению измерительного стенда в направлении X и Y также является достаточным, если измерительное устройство 9 может перемещаться в направлении X и Y. Предпочтительным образом, это устройство может перемещаться по меньшей мере также по оси Z, перпендикулярной к ним, чтобы ориентировать устройство соответственно вблизи над образцами.

Измерительное устройство 9 содержит в показанном примере выполнения так называемую сферу Ульбрихта 11. В случае сферы Ульбрихта, речь идет о компоненте, который может использоваться в технической оптике. При этом сфера Ульбрихта служит, в частности, формированию диффузного излучения, таким образом, рассеянного излучения, которое может вырабатываться из направленного излучения.

Согласно примеру выполнения можно видеть, что сфера Ульбрихта 11 имеет сферический корпус 13, который обычно состоит из двух полусфер, которые могут быть состыкованы вдоль экватора. Внутри сферического корпуса 13 внутренняя стенка 13' сферического корпуса 13 покрыта диффузно отражающим покрытием и/или выполнена диффузно отражающей.

В показанном примере выполнения сфера Ульбрихта 11 также содержит расположенное сверху измерительное отверстие 15 и диаметрально противолежащее, в показанном примере снизу, отверстие 17 для выхода света. Под прямым углом к этой оси размещен источник 19 излучения (который, как правило, еще не вырабатывает диффузного излучения), который излучает свет во внутреннее пространство сферы Ульбрихта.

Так как предусмотренное на внутренней стенке 13' покрытие, как правило, состоит из хорошо диффузно отражающих материалов (как правило, белого) с помощью внутренней поверхности сферы Ульбрихта формируется практически идеально рассеянное диффузное излучение. Это практически идеальное диффузное излучение также формируется за счет того, что диаметр измерительного отверстия, отверстия для выхода света, а также отверстия для источника 19 излучения заметно меньше, чем внутренний диаметр сферы Ульбрихта, так что до плоскости 17 выхода может дойти только такой свет, который перед этим многократно отражался на внутренней поверхности. Площадь всех отверстий внутри сферы Ульбрихта должна по возможности не превышать 5% от полной площади.

Это диффузное излучение выходит, в числе прочего, также через расположенное внизу отверстие 17 для выхода света и попадает там на участок декора А1, А2 или, например, А3, который на одном из образцов UR, LE или I должен измеряться и оцениваться.

Отраженный от проверяемого образца или проверяемого участка UR, LE или I диффузный свет может выйти через сферу Ульбрихта, по меньшей мере частично, через расположенное наверху отверстие 15 для выхода света.

Как можно видеть из фиг.2, вне сферы Ульбрихта 11, в ходе луча отраженного от исследуемого образца света предусмотрен спектрометр 23. С помощью спектрометра 23 возможно осуществлять разрешение светового спектра таким образом, что получают распределение интенсивности как функцию длины волны и, тем самым, частоты различных световых составляющих (световых каналов).

В качестве спектрометра могут, в принципе, рассматриваться все подходящие спектрометры. Известным является, например, применение призмы в качестве спектрометра. В показанном примере выполнения предпочтительным образом, однако, применяется дифракционная решетка, которая сконструирована таким образом, что обеспечивается разрешение получаемого спектра интерференции отраженного от образца света с величиной порядка от 1 нм до примерно 20 нм, предпочтительно разрешение <15 нм, <14 нм, <13 нм, <12 нм, <11 нм, <10 нм, <9 нм, <8 нм, <7 нм, <6 нм, <5 нм, <4 нм, <3 нм или <2 нм.

Этот полученный с помощью спектрометра 23, предпочтительно в форме дифракционной решетки 23', спектр интерференции затем отображается на камеру 25, например на CCD-камеру, таким образом, так называемый CCD-сенсор 25'. В случае CCD-сенсора речь идет известным образом об оптическом сенсоре, который основывается на технологии приборов с зарядовой связью. Также при этом речь может идти предпочтительным образом о CMOS-камере.

Поэтому может использоваться матричный или строчный сенсор, так как в отличие от уровня техники должно сниматься не пиксельно-ориентированное отображение исследуемого образца, а интегральный спектр света, как он формируется, например, с помощью дифракционной решетки.

С помощью фиг.3 представлен для примера результат подобного спектра света, при котором, например, интенсивность или амплитуда А отображена на ось Y относительно длины волны λ или частоты f света. В примере выполнения по фиг.3 учитывается, например, диапазон от 300 нм до 700 нм, таким образом, диапазон световых волн, например 400 нм, который в зависимости от выбранной дифракционной решетки дает, например, 256 опорных элементов с разрешением примерно 1,56 нм. Эквивалентный спектр интерференции должен, таким образом, предпочтительно иметь разрешение <20 нм, в особенности, <15 нм, <14 нм, <13 нм, <12 нм, <11 нм, <10 нм, <9 нм, <8 нм, <7 нм, <6 нм, <5 нм, <4 нм, <3 нм или <2 нм.

Этот показанный на фиг.3 как диаграмма или измеренная кривая результат измерения содержит точную информацию относительно структуры и/или цвета исследуемого участка декора и, тем самым, исследуемого образца. Если представленные на фиг.3 спектральные значения интенсивности эталонного образца определены, то эти данные сохраняются и служат предпочтительным образом как эталонные значения.

В принципе, затем для нового проверяемого образца таким же образом определяются относительно подобного участка декора соответствующе значения, и определенные таким образом значения (подобному тому, как на фиг.3) затем сравниваются с определенными перед этим значениями эталонного образца печати, чтобы в зависимости от сопоставляемых диаграмм согласно фиг.3 установить, являются ли сопоставляемые образцы декора, который по структуре и цвету выполнен неоднородным, одинаковыми или идентичными во всем цветовом отпечатке.

Неожиданным при этом является то, что посредством интегральной оценки с учетом спектра интерференции может быть сделан надежный вывод относительно двух или более сравниваемых образцов, являются ли они идентичными или нет, хотя предусмотренная на соответствующем сходном участке декора структура может иметь различные цветные диапазоны или оттенки цвета, включая текстуры древесины и структуры линий.

Наконец, на фиг.2 еще показано устройство 29 оценки, как правило, электронное устройство, содержащее микропроцессор, или компьютер, в котором показанные на фиг.3 спектральные значения различных образцов сравниваются друг с другом, чтобы принять решение, одинаковы ли образцы или отличаются друг от друга. Также было бы возможным применять не спектральные значения для принятия решения, являются ли образцы идентичными или нет, а выведенные из них параметры оценки, такие как Lab-значения или Labch-значения и т.д., которые соответствуют цветовосприятию человека. Ограничения определенным способом или критериями оценки здесь не существуют. На основе этого сравнения можно надежным образом устанавливать, могут ли два образца обозначаться как идентичные или почти идентичные, или нет.

Эти значения могут, в итоге, представляться графически, а именно, на устройстве индикации или на дисплее. Также эти значения могут распечатываться, включая связанные указания, как рецептура окрашивания должна быть изменена, чтобы получить желательный цветовой отпечаток, чтобы сопоставляемые образцы, в показанном примере выполнения сопоставляемые декоры, могли фактически обозначаться как идентичные.

Как уже упомянуто, достаточно точное сравнение и достаточно точная оценка, являются ли два сопоставляемых образца действительно идентичными или нет, возможны только тогда, когда одинаковые участки декора опорного образца и измеряемого в текущий момент образца также являются фактически конгруэнтными.

На фиг.4 еще раз по существу показано поясненное со ссылками на фиг.2 измерительное устройство, в данном случае с расширением.

Как можно понять из представления согласно фиг.4, кроме того, еще предусмотрена камера 31 для определения позиции. Эта камера 31 ориентирована через верхнее измерительное отверстие 15 в направлении находящегося внизу отверстия 17 для выхода света в сферическом корпусе 13 сферы Ульбрихта 11. Тем самым дополнительная камера 31 регистрирует проверяемый участок А1, А2 или А3, который находится непосредственно под отверстием 17 для выхода света. Так как эта дополнительная камера 31 определения позиции, естественно, может размещаться не точно в центральном ходе луча (расположенном соответственно центральной оси в направлении дифракционной решетки и CCD-камеры), эта дополнительная камера 31 установлена несколько под углом к этой центральной оси Z. Тем самым предотвращается, что проходящий к дифракционной решетке ход луча отраженного от образца света не будет подвергаться помехам. Иным словами, дополнительная камера 31 расположена несколько скошенно, что, однако, несущественно для точного определения позиции относительно измеряемого участка из образца, так как обусловленная этим малая ошибка параллакса, которая всегда имеется, и в отношении измерения участков образцов UR или LE, а также измеряемого в текущий момент участка образца I, всегда постоянна.

Применяемая камера должна иметь достаточно высокое разрешение, чтобы можно было определить также тончайшие структуры проверяемого декора (узорчатость, особенно, текстура древесины в декоре и т.д.).

Как уже показано на фиг.1, относительно каждого измеряемого отпечатка декора выбирается один или более участков А1, А2, А3, которые измеряются для определения спектра излучения, чтобы в результате этого ответить на вопрос, являются ли сопоставляемые образцы этого декора UR, LE и I одинаковыми или нет. Соответствующие участки декора А1, А2 или А3, которые применяются для оптической регистрации изображения и цифровой оценки, могут выбираться целенаправленным образом. Соответствующие проверяемые участки декора могут при этом иметь диаметр от 1 см до 5 см, предпочтительно от 2 см до 3,5 см. Эта величина, как и число этих сопоставляемых участков декора, может устанавливаться любым образом.

Если измеряется новый проверяемый образец, то посредством дополнительно предусмотренной камеры 31 определения позиции (например, от измеряемого участка декора А1, А2 или А3) соответствующее изображение регистрируется, и одновременно ранее зарегистрированное от опорного участка и сохраненное изображение заменяется (переключается) на зарегистрированное дополнительной камерой 31 отображение декора на экране. Иными словами, полученные в прошлом относительно первоначального образца UR или ранее отпечатанного эталонного образца LE данные о проверяемом участке декора А1, А2 и/или А3, например, в виде X-Y-значений сохраняются в устройстве и могут при повторном измерении текущего образца, относительно их локального положения (места), а также относительно результата измерения, вызываться и сравниваться с текущими определенными посредством камеры значениями измеряемого в текущий момент образца. Тем самым, как правило, возможно немедленное и легкое распознавание, является ли выбранный участок декора обоих сопоставляемых образцов с их позиции регистрации полностью идентичным (таким образом, конгруэнтным) или нет. Так как, в особенности при оценке декоров с применением, например, текстур древесины или сопоставимых структур, в декорах, например, содержатся «линейные узоры», которые представляют полностью типичный «рисунок» для декора, так что при неточном позиционировании проверяемого в текущий момент образца в отношении, например, первоначального образца, соответствующие текстуры в древесине или текстурные линии дерева в конечном счете расположены близко друг с другом. В этом случае можно сразу же различить, что оба изображения не являются «конгруэнтными».

Из вышеназванного описания вытекает, что точная оценка - одинаковы ли два образца декора - естественно, может быть осуществлена только тогда, если точно одинаковые участки декора сравниваются друг с другом. Для этого предпочтительно предусмотрено средство позиционирования, которое облегчает при сопоставляемом в текущий момент образце декора отыскание идентичного участка декора, который соответствует участку декора уже зарегистрированного ранее первоначального образа UR или последнего напечатанного образца LE.

Это средство позиционирования может, например, согласно интерактивному способу, быть реализовано таким образом, что при соответствующем участке декора сопоставляемых образцов сначала с характерным местом, то есть заметным признаком, соотносится маркировочный крест, то есть в общем случае позиционирующий крест или тому подобное. Тем самым можно, например, посредством упомянутого, как правило, включающего в себя компьютер устройства 29 оценки при еще не конгруэнтных участках относительно сопоставляемых образцов декора определять разностный вектор между центральными точками крестов для неконгруэнтных позиционирующих крестов, и в зависимости от этого преобразовать в автоматическое следящее перемещение позиционирующего стенда, пока оба сопоставляемые образца декора не будут абсолютно идентично прилегать друг к другу. За счет этого интерактивного способа может, таким образом, гарантироваться конгруэнтность первоначально определенной и установленной измерительной позиции на первоначальном образце или последнем отпечатанном образце с сопоставляемым в текущий момент образцом I.

Вместо упомянутого интерактивного способа возможен также автоматизированный способ для достижения конгруэнтности сопоставляемых образцов, а именно посредством корреляции содержаний изображения сопоставляемых участков образцов. Подобные корреляционные способы базируются на адекватной оценке с помощью программного обеспечения сопоставляемых участков образцов. Подобные основанные на программном обеспечении способы базируются на известных основных методах.

При этом на фиг.5 показано снятое посредством камеры 31 определения позиции изображение участка декора А1, А2 или А3, а именно, относительно как эталонного образца, так и измеряемого в текущий момент образца, при которых соответствующие участки декора еще не сделаны конгруэнтными. При этом отчетливо видно удвоение структур линий. Если конгруэнтность между двумя сопоставляемыми образцами по меньшей мере частично осуществляется вручную, то для обслуживающего персонала остается затем лишь переместить измерительный стенд в направлении X или Y (или наоборот, измерительное устройство над стендом переместить в соответствующем направлении), пока находящиеся в участке декора структуры не будут надлежащим образом лежать друг над другом. Это позволяет сделать определенные выводы, что проверяемый в текущий момент участок декора, например текущего фактического образца I, идентичен тому участку первоначального образца или соответствует последнему напечатанному образцу LE последней поставки.

Иными словами, согласование соответственно одинаковых измерительных позиций А₁ с А₁, А₁ с А₂ с А₂, А₃ с А₃ и т.д. (участков) между измерениями на различных образцах декора имеет миллиметровую точность (±0,5 мм и лучше). При этом ручная точная юстировка на основе имеющихся характеристических структур декора, как, например, упомянутая текстура древесины, может легко осуществляться. Простота обращения, как упомянуто, поддерживается тем, что сохраненные, а также текущие данные изображения измерительных позиций (участков декора) накладываются друг на друга, при этом изображения представляются прозрачными и, например, вышеупомянутые текстуры древесины остаются как «скелеты», так что может проверяться легко воспринимаемым на глаз способом, являются ли участки точно идентичными или нет.

Способ определения позиции относительно проецируемых друг на друга изображений сопоставляемых участков декора может также осуществляться автоматически, а именно согласно в принципе известному способу распознавания образов. Это происходит, как правило, посредством степени корреляции, которая может определяться по оцениваемой площади измерения.

При обсуждаемом примере выполнения исходили из того, что, например, показанный на фиг.1 первоначальный образец, подлежащий измерению в текущий момент фактический образец I (который должен представлять собой пример для нового заказа по нанесению печати), и последний образец с нанесенной печатью LE позиционируются выровненными по положению на подложке U, например приклеиваются, так что для сравнения соответствующих участков декора фактически должен осуществляться только способ измерительного устройства или измерительного стенда в X- или Y-направлении. Если бы участки были позиционированы или подготовлены не точно параллельно друг к другу, то также можно было бы еще учесть, что измерительный стенд и/или измерительное устройство может и должно поворачиваться соответствующим образом относительно, как правило, перпендикулярной к нему оси вращения, чтобы подлежащие сравнению участки декора позиционировать идентичным образом по отношению друг к другу. Также можно, в отличие от измерительного стенда, все измерительное устройство над измеряемыми образцами или участками декора перемещать, или измерительный стенд и измерительное устройство соответственно перемещать относительно друг друга.

В целом, за счет предложенного описанного изобретения, а также за счет находящего в этой связи применения способа может быть получен неожиданный результат, состоящий в том, что при этом возможным является высокоточное оптическое сравнение по меньшей мере двух или более образцов путем сравнения признаков, извлекаемых из любым образом выбираемых участков декора, причем даже в том случае, когда участки декора имеют различающееся окрашивание и, при обстоятельствах, дополнительно, особенно как при имитации дерева, имеют структурноподобные текстуры древесины, которые заметно выделяются на фоне основного тона цвета.

Это, в конечном счете, возможно за счет оценки высокоразрешаемых спектров, которые глобально определяются для оцениваемого участка декора за счет формирования спектра. Этот интегральный метод является при этом неожиданным образом применимым и в том случае, если образец - как упомянуто выше - отличается неоднородностью по структуре и цвету. При этом участки декора (измерительные площадки) в образцах могут выбираться в любом количестве.

Идентичность места, на котором берутся признаки сравниваемых участков, является основой для содержательного сравнения признаков. Достаточным для этого является объясненная съемка изображения камеры выбранного участка А1, А2 или А3 и т.д. и сравнение этих изображений камеры с текущим изображением камеры с целью установления одинакового по положению участка во втором образце. Иным словами, на основе камеры вручную или на основе камеры автоматическим образом посредством сопоставления соответствующих содержаний изображений можно точно определить, являются ли одинаковыми измерительные площадки или участки, лежащие в основе определения выполняемого сравнения.

Идентичность участков в сопоставляемых образцах может затем гарантироваться за счет ручного позиционирования, поддерживаемого изображениями камеры, или путем автоматизированного сравнения изображения камеры выбранного участка первого образца с изображением камеры текущего участка второго образца с помощью корреляционной обработки, так что становится возможным автоматическое конгруэнтное позиционирование участка во втором образце.

Обсужденная система является предпочтительным образом применимой для декоров, при которых, например, текущий образец может сравниваться с одним, двумя или более другими, образующими эталонное значение образцами.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа и устройства для оптического сравнения структурированных или неоднородно окрашенных образцов. При осуществлении способа участок образца, характеризуемый неоднородностью в структуре или цвете, освещается диффузным светом с помощью сферы Ульбрихта. Из света, отраженного от исследуемого участка образца, с помощью спектрометра формируется спектр интерференции, который отображается на камеру. Полученный спектр интерференции исследуемого образца используется в качестве значений образца, которые сравниваются с соответственно полученными значениями для идентичного участка эталонного образца. Технический результат заключается в упрощении способа и повышении точности измерений. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ выполнения оптического сравнения между по меньшей мере двумя образцами, которые соответственно неоднородно окрашены и/или структурированы, со следующими признаками:
участок образца (UR, LE, I) декора, характеризуемый неоднородностью в структуре и/или цвете, освещается рассеянным светом, причем упомянутый рассеянный свет является диффузным светом, который формируется с помощью сферы (11) Ульбрихта;
из света, отраженного от исследуемого участка образца (UR, LE, I) декора, посредством спектрометра (23) формируется спектр интерференции,
сформированный спектрометром (23) спектр интерференции отображается на камеру (25, 25′),
полученный таким образом спектр интерференции и/или выведенные из него значения для исследуемого образца (I) декора используются в качестве значений образца, которые сравниваются с соответственно полученными значениями образца для эталонного образца (UR, LE), для которого значения образца определены или определяются в отношении идентичного участка образца (UR, LE) декора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что посредством камеры (25, 25′) формируется амплитудный спектр интерференции исследуемого образца (UR, LE, I) декора, который воспроизводит распределение интенсивности в зависимости от длины волны отраженного света относительно исследуемого образца (UR, LE, I) декора.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что амплитудный спектр интерференции имеет разрешение от 1 нм до 20 нм, предпочтительно разрешение предпочтительно меньше чем 20 нм, в особенности меньше чем 15 нм, 14 нм, 13 нм, 12 нм, 11 нм, 10 нм, 9 нм, 8 нм, 7 нм, 6 нм, 5 нм, 4 нм, 3 нм, 2 нм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исследуемый образец (UR, LE, I) декора размещен непосредственно по соседству с отверстием (17) для выхода света сферы (11) Ульбрихта, причем расстояние между отверстием (17) для выхода света и поверхностью исследуемого образца (UR, LE, I) декора составляет меньше чем 20 мм, в особенности меньше чем 15 мм, или меньше чем 10 мм, или меньше чем 5 мм, и/или что используется сфера (11) Ульбрихта, в которой диаметрально противоположно отверстию (17) для выхода света предусмотрено измерительное отверстие (15), через которое отраженный от исследуемого образца (UR, LE, I) декора свет выходит и вводится в спектрометр (23).

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве спектрометра (23) применяется дифракционная решетка (23′), и/или что из отображенного на камеру (25, 25′) спектра интерференции выводится оцифрованный спектр интерференции и/или выведенные из него значения.

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве камеры (25) применяется матричная или строчная камера, предпочтительно в форме CCD-камеры (25′) или CMOS-камеры.

7. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что из исследуемого образца (UR, LE, I) декора или принадлежащего ему участка (A1, А2, A3) посредством камеры (31) определения позиции получают отображение предпочтительно на основании характеристических признаков декора, в особенности областей декора со структурами, такими как текстуры древесины или годовые линии для деревянных декоров, и эти данные отображения исследуемого образца (UR, LE, I) декора или исследуемого участка (A1, А2, A3) сохраняются вместе с данными относительно полученного спектра интерференции и/или выведенными из него оцифрованными спектральными данными.

8. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что выполняется способ позиционирования, чтобы отыскать или установить два идентичных участка (A1, А2, A3) декора относительно сопоставляемых образцов (UR, LE, I) декора, причем в способе позиционирования с соответствующим заметным местом в сопоставляемых участках (A1, А2, A3) декора соотносится маркировочный или позиционирующий крест, причем при не совпадающих маркировочных или позиционирующих крестах двух сопоставляемых участков (A1, А2, A3) декора, путем формирования разности между центрами маркировочных или позиционирующих крестов сравниваемые образцы (UR, LE, I) декора перемещаются относительно друг друга, пока не будет достигнуто совпадение между маркировочными или позиционирующими крестами.

9. Устройство для выполнения оптического сравнения между по меньшей мере двумя образцами декора, которые соответственно неоднородно окрашены и/или структурированы, со следующими признаками:
предусмотрено устройство формирования рассеянного света, выполненное таким образом, что посредством устройства формирования рассеянного света исследуемый образец (UR, LE, I) декора, характеризуемый неоднородностью в структуре и/или цвете, освещается рассеянным светом, причем устройство формирования рассеянного света содержит сферу (11) Ульбрихта, причем упомянутый рассеянный свет представляет собой диффузный свет, которым исследуемый образец (UR, LE, I) декора облучается посредством упомянутой сферы (11) Ульбрихта;
предусмотрен спектрометр (23) для формирования спектра интерференции из света, отраженного от участка исследуемого образца (UR, LE, I) декора,
предусмотрена камера (25, 25′), посредством которой сформированный спектрометром (23) спектр интерференции отображается на камеру (25, 25′),
предусмотрено устройство (29) оценки, которое выполнено таким образом, что посредством упомянутого средства полученный таким образом спектр интерференции и/или выведенные из него значения относительно исследуемого образца (I) декора сравниваются с соответствующими значениями образца для эталонного образца (UR, LE), для которого значения образца определены или определяются в отношении идентичного участка образца (UR, LE) декора, и
дополнительно предусмотрено средство позиционирования для отыскания участка исследуемого образца (I) декора, который соответствует идентичному участку эталонного образца (UR, LE).

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что посредством камеры (25, 25′) формируется амплитудный спектр интерференции с соответствующим распределением интенсивности в зависимости от длины волны отраженного света относительно исследуемого образца (UR, LE, I) декора.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что амплитудный спектр интерференции имеет разрешение от 1 нм до 20 нм, предпочтительно разрешение<15 нм, <14 нм, <13 нм, <12 нм, <11 нм, <10 нм, <9 нм, <8 нм, <7 нм, <6 нм, <5 нм, <4 нм, <3 нм или <2 нм.

12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что исследуемый образец (UR, LE, I) декора размещен непосредственно по соседству с отверстием (17) для выхода света сферы (11) Ульбрихта, причем расстояние между отверстием (17) для выхода света и поверхностью исследуемого образца (UR, LE, I) декора составляет меньше чем 20 мм, в особенности меньше чем 15 мм, или меньше чем 10 мм, или меньше чем 5 мм, и/или что диаметрально противоположно отверстию (17) для выхода света в сфере (11) Ульбрихта предусмотрено измерительное отверстие (15), через которое отраженный от исследуемого образца (UR, LE, I) свет выходит и вводится в спектрометр (23).

13. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что в качестве спектрометра (23) предусмотрена дифракционная решетка (23′) и/или что из отображенного на камеру (25, 25') спектра интерференции посредством устройства (29) оценки может выводиться оцифрованный спектр интерференции и/или производные от него значения.

14. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что в качестве камеры (25) предусмотрена матричная или строчная камера, предпочтительно в форме CCD-камеры (25') или CMOS-камеры.

15. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что устройство и в особенности предусмотренное устройство (29) оценки выполнены таким образом, что из измеряемого образца (UR, LE, I) декора или принадлежащего ему участка (A1, А2, A3) посредством камеры (31) определения позиции получают отображение предпочтительно на основе характеристических признаков декора, в особенности областей декора со структурными элементами или текстурами, такими как годовые линии деревянного декора, и таким образом, что эти данные отображения исследуемого образца (UR, LE, I) декора или исследуемого участка (A1, А2, A3) сохраняются вместе с данными относительно полученного спектра интерференции и/или с выведенными из него оцифрованными спектральными данными.

16. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (29) оценки и управления и/или выполнено таким образом, что может выполняться способ позиционирования, чтобы отыскать или установить два идентичных участка (A1, А2, A3) декора относительно сопоставляемых образцов (UR, LE, I) декора, причем в способе позиционирования с соответствующим заметным местом в сопоставляемых участках (А1, А2, A3) декора соотносится маркировочный или позиционирующий крест, причем при не совпадающих маркировочных или позиционирующих крестах двух сопоставляемых участков (A1, А2, A3) декора, путем формирования разности между центрами маркировочных или позиционирующих крестов, сравниваемые образцы (UR, LE, I) декора перемещаются таким образом относительно друг друга, пока не будет достигнуто совпадение между маркировочными или позиционирующими крестами.

17. Применение устройства по любому из пп. 9-16 для выполнения оптического сравнения между по меньшей мере двумя образцами декора, которые соответственно неоднородно окрашены и/или структурированы, в особенности для сравнения по меньшей мере двух декоров или выбираемых из них участков.