專利名稱：設計具有所需外觀的塑料制品的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于設計具有所需外觀的塑料制品的方法。
塑料制品在當今世界是普遍使用的。塑料零件為制造者在以相對較低的成本制造不同大小，形狀，和外觀的制品方面提供了多樣性。
塑料零件具有一個外觀，該外觀取決于人眼如何感知物體的顏色和表面結構的結合。制品的表面結構可以對制品的外觀起關鍵作用。例如，表面結構特性可以使一個制品的外觀在以不同角度觀看或照明時是不同的。
設計和制造具有所需外觀的塑料制品會是具有挑戰(zhàn)性和高成本的嘗試。許多目前的設計方法認為顏色對外觀的作用而不考慮表面結構對外觀的作用。通常，為了定義適合于完成具有所需外觀的制品的制造參數(shù)，制造制品并接著修改制造參數(shù)并制造另一個制品的重復過程是必要的。制造不具有讓人滿意的外觀的制品既耗時也浪費錢。最好是將設計和制造具有所需外觀的塑料制品所需要的成本和努力減到最小，而同時設計出在不同燈光和視覺條件下具有所需外觀的制品。
在第一個實施例中，本發(fā)明是一種用于設計塑料制品的方法，包括以下步驟(a)根據(jù)一組虛擬的制品參數(shù)產生具有所需外觀的虛擬制品，所需外觀足夠詳細地呈現(xiàn)出外觀的內部顏色和表面反射比分量(reflectance component)，包括在多于一種照明和視覺角度的組合條件下由于宏觀的表面結構的外觀；其中所述虛擬制品參數(shù)對于定義制造參數(shù)來說是足夠的；以及(b)從所述虛擬制品參數(shù)組中確定制造參數(shù)。
在第二實施例中，本發(fā)明進一步包括步驟(a)之前的至少一個步驟，用于描述具有目標外觀的目標制品的外觀的特性，并修改所述虛擬制品參數(shù)組直到參數(shù)符合具有另人滿意的與目標制品相同外觀特性的制品。
在第一或第二實施例的一個可取的變型中，步驟(a)包括修改虛擬制品參數(shù)組中的至少一個虛擬制品參數(shù)以及在重復過程中根據(jù)虛擬制品參數(shù)產生虛擬制品，直到確定了產生具有所需外觀的虛擬制品的最終一組虛擬制品參數(shù)；以及其中步驟(b)中的所述虛擬制品參數(shù)組是所述最終虛擬制品參數(shù)組。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種方法，用于為在多于一種照明和視覺角度的組合條件下具有所需外觀的制品產生制造參數(shù)。該方法最小化或消除了為確定具有所需外觀的制品的制造參數(shù)而測試制造的需要。


圖1示例了第一實施例的可取變型的流程圖。
圖2示例了照明和觀察角度。
圖3示例了本發(fā)明第二實施例的可取變型的流程圖。
本發(fā)明是一種用于設計和制造在多于一種照明和視覺角度(也就是，多于一個照明角度，視覺角度，或多于一個照明和視覺角度)的組合條件下具有所需外觀的塑料制品。本文中，塑料制品包括具有由塑料表面產生的外觀的任何制品。例如，塑料制品可以由塑料成分構成。作為另一個例子，塑料制品可以包括具有塑料成分表面的金屬結構。在所述另一個例子中，本發(fā)明特別用于設計塑料成分表面。
本發(fā)明包括在實際制造實體制品之前產生允許在多種照明和視覺角度的組合條件下測試制品的虛擬制品。根據(jù)一組虛擬制品參數(shù)產生虛擬制品。虛擬制品參數(shù)足以定義特定類型的虛擬制品(例如，在計算機顯示屏上的圖像或全息圖像(holographic image))并包含足夠的細節(jié)以考慮制品的微觀表面結構。虛擬制品參數(shù)是可調節(jié)的以獲取具有所需外觀的虛擬制品。
虛擬制品參數(shù)也足以定義制造參數(shù)，制造參數(shù)為根據(jù)相應虛擬制品參數(shù)所產生的虛擬制品提供用于制造具有相似，希望是基本相似外觀的實體制品提供適當?shù)男畔?。本文中，如果兩個外觀在一個平常人(也就是，在外觀匹配方面沒有受過訓練或經(jīng)驗的人)的肉眼看來是一樣的，那么一個外觀與另一個外觀“基本上相同”。
如果虛擬制品參數(shù)是一種形式的制造參數(shù)，或能夠轉換為一種形式的具有三個或更少的試驗制造，優(yōu)選地不具有任何試驗制造的制造參數(shù)，虛擬制品參數(shù)足以用于限定制造參數(shù)。本文中，試驗制造指的是具有的外觀與所需外觀不同的制品的制造。本發(fā)明的方法能夠減少設計具有所需外觀的塑料制品的時間和成本。
本發(fā)明的一個目的在于，為制造具有“所需外觀”的實體制品產生制造參數(shù)。所需外觀包括諸如形狀，以及在多于一種照明和視覺角度組合條件下的顏色和光反射特性之類的物理特征。對所需外觀的確定可以發(fā)生在產生虛擬制品之前，產生虛擬制品的時候，或產生虛擬制品之后。
圖1示例了本發(fā)明第一實施例的可取變型的流程圖。首先，在步驟10定義初始虛擬制品參數(shù)組，并接著在步驟20生成使用那些參數(shù)的虛擬制品。所述虛擬制品具有足夠的細節(jié)來呈現(xiàn)由內部顏色和表面反射特性所產生的外觀，包括由于微觀表面結構在多于一種照明和視覺角度的組合條件下所引起的那些反射特性。在步驟30評價虛擬制品的外觀是否具有所需的外觀。如果虛擬外觀不具有所需外觀，則在步驟35修改用于產生虛擬制品的至少一個參數(shù)，并繼續(xù)再從步驟20到30。必要時，重復步驟35，20，30直到獲得產生具有所需外觀的虛擬制品的最終一組虛擬制品參數(shù)。在步驟40，使用所述最終虛擬制品參數(shù)組定義實體制品的制造參數(shù)。任選地，在步驟50使用步驟40的參數(shù)制造實體制品以產生這種實體制品。
本領域技術人員認為，會存在不止一種實現(xiàn)每個這些步驟的方式，但所有這些方式都落入本發(fā)明的范圍之內。以下用于實現(xiàn)每個步驟的方法只是作為示例給出并不限制每一步驟的范圍。本領域技術人員也認為，其他步驟也可以引入到所述的任一步驟之前或之后以引入對本發(fā)明的修改。
步驟10中的虛擬制品參數(shù)描述了制品的內部顏色和外部表面反射特性，包括由于微觀表面結構導致的反射特性。虛擬制品參數(shù)也是一種足以定義或轉換為諸如制品的形狀，聚合體成分，著色劑成分，表面結構和表面粗糙程度之類的制造參數(shù)的形式。用于產生虛擬制品的虛擬制品參數(shù)的正確形式取決于算法步驟20。適和的虛擬制品參數(shù)的一個例子是計算機輔助設計(CAD)文件，該文件描述制品形狀，吸收系數(shù)(K)，散射系數(shù)(S)，以及一系列著色劑和所需的聚合體成分的濃度(C)；所需聚合體成分的折射指數(shù)(nr)；制品的宏觀表面結構的特征；以及微觀表面結構影響表面反射的指標(indication)。
宏觀和微觀表面結構主要在它們的外形特征的大小方面是不同的。宏觀表面結構包括肉眼可識別的那些表面特征并通常包括重復的圖案。微觀表面結構指的是不能用肉眼直接觀察的表面特征。例如，皮革紋理圖案是一種類型的宏觀表面結構，而由摩擦金屬表面所產生的表面點蝕是一種類型的微觀表面結構。通常，使用地形分布圖(topography profile)來描述宏觀表面結構，所述地形分布圖是制品表面的一部分的x，y，z座標圖。宏觀表面結構通常是重復的圖案，或近似于重復的圖案。理想的地形分布圖是足以定義宏觀表面結構的重復圖案的。以下討論了用于定義微觀表面結構的適合的參數(shù)。
在步驟20，使用來自步驟10或步驟35的虛擬制品參數(shù)組產生虛擬圖像。虛擬制品通常是計算機屏幕上的圖像，但也可以是包括全息圖像或印刷圖像(例如，照片)的任何類型的圖像。已被修改為考慮在多個照明和視覺角度的表面反射特性的一種形式的幻影實現(xiàn)軟件Maya complete軟件(來自Alias/波陣面西雅圖)是適于在計算機屏幕上產生虛擬制品的一個示例程序。修改后的幻影實現(xiàn)軟件(修改后的幻影軟件)設置輸入變量定義制品形狀的CAD文件；基于對聚合體成分和著色劑的特定選擇定義制品的內部顏色的紅，綠，藍(RGB)值；與定義宏觀表面結構外觀的地形分布圖相關的圖像文件；定義表面反射比項目(term)的參數(shù)；以及照明和觀察角度。理想地，諸如處理溫度之類的制造參數(shù)都包括在虛擬制品參數(shù)的標識(identification)中。例如，如以下所述作為定義表面反射參數(shù)的一部分能夠做到這一點。
通過指定例如一系列著色劑和所需的聚合體成分的K，S，和C值定義所需的內部顏色成分。諸如chromacalc(datacolor internationallawrenceville，NJ，USA)，propallete(ECS，antwerpen，比利時)or cygrec(瑞士，巴塞爾，CIBA)之類的軟件程序用于可視化多種著色劑和聚合體成分組合的內部顏色作用(contribution)。將聚合體成分和著色劑的K，S，和C值轉換為RGB值以用于使用標準顏色理論的已修改幻影軟件中。
產生與地形分布圖相關的圖像，該圖像以視覺上呈現(xiàn)由地形分布圖所表征的制品的宏觀表面結構。地形分布圖可以來自，例如，地形分布圖庫或通過產生新的地形分布圖。例如，通過對具有所需結構的表面進行地形掃描產生新的地形分布圖。地形掃描儀是購買來用于獲取地形分布圖的，并包括紐約，veeco的NT光學剖面儀(profiler)；德國FRTbergisch-gladbach的microprof，和德國hommelwerke，schwenningen的wavespeed1012。理想地，通過收集許多不同表面結構的分布圖而開發(fā)地形分布圖庫。
例如，利用相對于一個制品表面的參考標準的照明制品的光束角度(θi)，相對于制品表面的參考標準從制品反射回來的光束的觀察角度(θo)，以及用180°減去在投射的照明光束和投射到由制品的表面定義的平面上的被觀察光束之間的角度所得的角度(φo)來定義照明和觀察角度。圖2提供了照明光束100，反射光束110，參考120和制品130的這些角度的示例。
制品的微觀表面結構由于表面反射比而影響制品的外觀。表面反射比是相對于入射在制品表面的光從制品的表面反射回來的光的測量量。表面反射比描述了外部反射特性而并不考慮穿透到制品表面內部的光，并在從從制品反射之前與制品的成分(也就是，聚合體和著色劑)相互作用。表面反射比是θI，θo，φo，和光的波長λ的函數(shù)。表面反射比可以根據(jù)方程(1)，或優(yōu)選方程(2)(3)表示k(θi，θo，φo，λ)＝kF(θi，λ)[c1(λ)+c2(λ)exp(-f(θi，θo，φo)2/c3(λ))](1)k(θi,θo,φo,λ)=c1(λ)kF(θi,λ)(1+c22(λ)f(θi,θo,φo))c3(λ)/2---(2)]]>k(θi,θo,φo,λ)=kF(θi,λ)[c1(λ)1+f(θi,θo,φo)+c2(λ)(1+f(θi,θo,φo))2+c3(λ)(1+f(θi,θo,φo))3]---(3)]]>
其中f(θi，θo，φo)＝sin2(φo)sin2(θo)+(sin(θi)-cos(φo)sin(θo))2+(cos(θi)-cos(θo))2；并且kF(θi,λ)=12{[cos(θi)-nr2-sin2(θi)cos(θi)+nr2-sin2(θi)]2+[nr2cos(θi)-nr2-sin2(θi)nr2cos(θi)+nr2-sin2(θi)]2}.]]>已修改的幻影程序使用c1(λ)，c2(λ)，c3(λ)和nr值確定虛擬制品外觀的表面反射比分量，以下所述的光線跟蹤過程相似。為清楚起見，本文中c1，c2和c3分別指的是c1(λ)，c2(λ)，c3(λ)。折射項(term)指數(shù)(nr)是制造實體制品所需的聚合物成分的指數(shù)。c1，c2和c3值指示了由具有特定折射指數(shù)(nr)的聚合體成分構成的制品的表面反射比特性。通過選擇所需的聚合體成分確定nr。利用射線跟蹤算法確定c1，c2和c3值。
射線跟蹤算法首先確定制品的微觀表面結構如何分散光線，并接著將微觀表面結構的作用與制品的宏觀表面結構的作用相結合。射線跟蹤算法利用經(jīng)典菲涅耳方程對射入制品并且沒有反射回來的非反射光進行計算。
射線跟蹤算法需要選擇微觀表面結構。一種選擇微觀表面結構的方法是通過測量物理樣品的表面反射比，所述物理樣品是由所需的聚合體成分構成的并具有所選擇的微觀表面結構但是沒有宏觀表面結構。在特定處理條件(例如，鑄模溫度)下制作物理樣品。理想地，物理樣品是純黑色的，因為其吸收沒有從其表面反射出的所有光線。對于這種情況，反射比的值與表面反射比相同。可選地，從反射比的值中扣除內部顏色分量。內部顏色分量是聚合體成分和特定著色劑的函數(shù)，并根據(jù)方程4與反射值相關R(θi,θo,φo,λ)=k(θi,θo,φo,λ)+(1-k1(λ)(1-k2)Ri(λ)1-k2Ri(λ)---(4)]]>其中R(θi，θo，φo，λ)是反射值，k(θi，θo，φo，λ)是表面反射比分量，以及剩余項是內部顏色分量；θi，θo，φo和λ是先前定義的；
k1(λ)是從制品的表面反射的散射光部分，是本領域公知的項。(例如，參照美國的J.L.Saunderson，J.OpticalSoc.vol.32，12，pp.727-736)；k2是內表面反射系數(shù)(反射光線從內部分散地投射在樣品表面上的一部分光線)并且通常被認為在0.4到0.6的范圍內，0.4是通常使用的估計值；Ri(λ)是理想化的反射值，可以根據(jù)(kubelka-munk)方程計算出Ri(λ)=1+Ktot(λ)Stot(λ)-(Ktot(λ)2Stot(λ)2+2Ktot(λ)Stot(λ))1/2---(5)]]>其中Ktot(λ)=ΣtNCcoliKcoli(λ)+CpolKpol(λ);---(6)]]>Stot(λ)=ΣtNCcoliScoli(λ)+CpolSpol(λ);---(7)]]>Ccoli和Cpol分別是著色劑i和聚合體成分的濃度；Kcoli(λ)和Kpol(λ)分別是著色劑i和波長為λ的聚合體的吸收系數(shù)；Scoli(λ)和Spol(λ)分別是著色劑i和波長為λ的聚合體成分的散射系數(shù)；以及N是著色劑的號碼。
使用方程(4)-(7)計算每個反射值的內部顏色分量。從反射值中扣除內部顏色分量就得到了物理樣品的微觀表面結構的表面反射比。
為物理樣品的微觀表面結構確定在多于一種照明和觀察角度的組合條件下以及多于一種可見波長的條件下的表面反射比項以建立微觀表面結構表面反射比項陣列。用于建立微觀表面結構表面反射比項陣列的照明角度和觀察角度以及波長越多，則能夠越準確地表征微觀表面結構。一般地，在微觀表面結構表面反射比項陣列中，照明和觀察角度的組合數(shù)量至少是3。一般地，使用400毫微米(nm)，450nm，500nm，550nm，600nm，650nm，和700nm的波長來建立微觀表面結構表面反射比項陣列。
將微觀表面結構表面反射比項陣列輸入方程(1)，(2)或(3)以確定與影響表面反射比(C1micro，C2micro和C3micro)的微觀表面結構相關的C1，C2和C3項。理想地，在選擇了方程(1)，(2)或(3)之后，在整個方法過程中當確定表面反射比時都使用該方程。
用于選擇微觀表面結構的另一種方法是通過從參考表中選擇特定微觀表面結構的C1micro，C2micro和C3micro值。合適的參考表包含來自多個物理樣品的C1micro，C2micro和C3micro值，以及每個物理樣品的處理條件。根據(jù)以上步驟準備合適的參考表以確定多個特定微觀表面結構的C1micro，C2micro和C3micro值。理想地，每當首次表征新的微觀表面結構時，將新的微觀表面結構的C1micro，C2micro和C3micro值和處理條件添加到參考表中。
射線跟蹤算法進一步需要以允許計算特定入射角度的反射角度的方式來確定宏觀表面結構，一種定義微觀表面結構的理想形式是利用地形分布圖。
為具有特定微觀表面結構，宏觀表面結構和聚合體成分的樣品，計算利用平行光線陣列以特定入射角度照明樣品的表面反射值陣列。平行光線陣列通常由200行200列的光線組成，行之間空間上以50微米(μm)間隔，同一行中的每條光線空間上以50μm間隔。當?shù)竭_樣品時，每條光線都投中在樣品的不同點，并且由于宏觀表面結構每一點可以具有不同的高度和坡度。結合C1micro，C2micro和C3micro值考慮局部地形以確定每條光線如何從樣品反射。使用經(jīng)典菲涅耳方程限制反射光線的總量。通過把在每個觀察角度從每條光線反射的光線數(shù)量相加來確定在每個觀察角度的反射光線數(shù)量。結果就是樣品在特定入射角度和多個觀察角度的計算后的表面反射值陣列。理想地，在多于一個入射角度和波長條件下重復所述步驟以確定更大的表面反射值陣列。一般地，在400nm，450nm，500nm，550nm，600nm，650nm，和700nm的波長條件下重復所述步驟。將表面反射值陣列輸入方程(1)，(2)或(3)來確定C1，C2和C3的值以用于已修改的幻影程序。使多項式方程應用在不同波長條件下獲得的C1，C2和C3值以獲取可見光譜中所有波長的一般表達式。
在步驟30，使用已修改的幻影程序來產生虛擬制品并估計制品的外觀。理想地，產生在多于一種照明和視覺角度的組合條件下的虛擬制品以確定制品在不同條件下看起來如何。
如果虛擬制品不具有所需外觀，則繼續(xù)到步驟35并修改至少一個虛擬制品參數(shù)，并重新產生虛擬制品。通常，修改著色劑濃度即重新定義影響內部顏色特性的RGB值，以及修改宏觀和微觀表面結構即修改表面反射特性。修改聚合體成分也是可能的，其同時影響內部顏色特性(由于聚合體K，S和C值)和表面反射特性，表面反射特性是聚合體成分的折射指數(shù)的函數(shù)。本領域技術人員將發(fā)展確定每個參數(shù)如何影響制品外觀的能力，從而最小化步驟35過程中必要的重復次數(shù)。
一旦步驟30中的估計確定制品具有所需的外觀，則用于定義虛擬制品的虛擬制品參數(shù)是最終虛擬制品參數(shù)。步驟40包括確定用于定義最終虛擬制品參數(shù)的制造參數(shù)。來自步驟40的制造參數(shù)適用于制造實體制品，理想地，實體制品具有與所需外觀相同的，優(yōu)選為基本上相同的外觀。制造參數(shù)通常是聚合體成分，著色劑和著色劑濃度，宏觀和微觀表面結構，制品形狀，和處理條件。由于這些參數(shù)是用于定義虛擬制品參數(shù)的，所以他們可以直接被獲知。例如，用于物理樣品的處理條件以確定C1micro，C2micro和C3micro值。
本領域技術人員可以結合制品形狀參數(shù)使用微觀表面結構和宏觀表面結構參數(shù)，來制造用于鑄造具有所需外觀的塑料制品的合適的鑄模。制造鑄模是高花費的嘗試。這是本發(fā)明在設計和制造過程中省時省錢的一個地方。本發(fā)明使用已獲知可適用于制造具有所需外觀的制品的制造參數(shù)來控制鑄模的制造，甚至到定義微觀表面結構的程度。因此，本方法與不利用產生虛擬制品或不利用在制造鑄模之前確定具有所需外觀的制品的微觀表面結構的設計方法相比較，降低了對用于測試制造的鑄模的需要。
如果需要的話，所述方法可以進一步包括步驟50，由所需聚合體成分制造具有與使用步驟40的制造參數(shù)的所需外觀相同，理想地基本上相同的外觀的實體制品。步驟40的制造參數(shù)在試驗制造過程中可以需要微小的修改以獲得具有與所需外觀相同的，或基本上相同的外觀的制品。然而，由于制造參數(shù)已經(jīng)定義了宏觀和微觀表面結構對外觀的影響，所以與其他已知方法(特別是那些只考慮顏色對外觀的影響的方法)相比，利用本方法需要更少的試驗制造。一般而言，少于5個，優(yōu)選地少于3個，更為優(yōu)選地少于2個，最優(yōu)選地沒有試驗制造，所述試驗制造導致有必要重新定義步驟40的制造參數(shù)以獲得具有與所需外觀相同的，優(yōu)選地基本上相同的外觀的物理樣品。
本發(fā)明的第二實施例是用于設計具有與目標制品的外觀(所需的目標外觀)相同的，優(yōu)選地基本上相同的所需外觀的塑料制品的方法。圖3示例了第二實施例的一個變型，其包括第一實施例的步驟結合其他的步驟。
步驟1是根據(jù)目標制品表征目標外觀。目標制品可以是塑料的或非塑料的材料，例如皮革，金屬，玻璃或木頭。以一種方式表征目標制品以獲取其內部顏色特性以及在一個光線波長范圍內的和多于一個照明角度，視覺角度，或多于一個照明角度和多于一個視覺角度條件下的表面反射特性。在多于一種照明和視覺角度的組合條件下測量出一個反射值陣列是實現(xiàn)這種表征的一種便利的方法。反射值提供了對相對于以特定波長，照明角度和視覺角度的射入光線的反射光線的測量。
為了利用反射值陣列表征制品，則利用包含可見光譜(400-700nm)的多個可見波長的光線，優(yōu)選地是使用包含所有可見波長的白光照明制品。使用分光計測量在特定照明和視覺角度的多個可見波長的反射光的反射值。理想地，在可見光譜中每隔10nm收集一個反射值，結果得到在特定照明和視覺角度的31個反射值以建立反射值的光譜陣列。最好是在盡可能多的照明角度和視覺角度的組合條件下收集反射值的光譜陣列以最優(yōu)地表征制品的外觀。在至少另一個照明角度，視覺角度，或照明和視覺角度收集反射值的光譜陣列以建立表征目標制品的外觀的反射值陣列，R(θO，θi，φi，λ)。
作為測量反射值的可選方案，客戶可以提供反射值或可以從所需反射值的數(shù)據(jù)庫檢索到反射值。
在相對于步驟1的任何時候完成步驟10和15。步驟10與第一實施例中的步驟10相同。在步驟15，將虛擬制品參數(shù)轉換為一種在步驟1中用于表征目標制品的那種形式的同等形式。例如，如果在步驟1得到反射值陣列，則接著在步驟15將步驟10的虛擬制品參數(shù)轉換為反射值陣列。利用方程(4)實現(xiàn)該轉換。利用方程(1)，(2)或(3)和第一實施例所描述的光線跟蹤過程計算方程(4)的k(θi，θo，φo，λ)項。利用特定著色劑和所需的聚合體成分的公式(4)-(7)以及剩余項的確定值計算內部顏色分量。
理想地，步驟1和步驟15中的反射值陣列具有在相同照明角度，視覺角度和波長條件下的數(shù)值以有助于一個與另一個相比較。
完成步驟1和15之后，在步驟5比較虛擬制品的外觀特性和目標外觀的外觀特性以估計他們匹配的如何。例如，適合于直接比較兩個反射值陣列。也適合將反射值轉換為L，a，b值并將目標制品的L，a，b值陣列與虛擬參數(shù)的L，a，b值陣列相比較。擬合(fitting)反射值陣列比擬合L，a，b值陣列讓其得到更為精確的擬合。然而，將反射值轉換為L，a，b值降低了需要彼此相比較的項的數(shù)目而不會丟失重要的外觀信息，從而使擬合更容易實現(xiàn)。奧地利，CIE出版NR 15.2，1986Vienna PO Box 169，描述了如何將反射值轉換為L，a，b值。
在步驟7，估計虛擬制品參數(shù)是否具有另人滿意的與目標外觀的外觀特性相同的外觀特性。如果沒有，繼續(xù)到步驟9，步驟9需要修改至少一個虛擬制品參數(shù)并接著返回步驟15。在步驟7基于你所使用的何種類型的擬合算法定義多么接近的擬合是另人滿意的。作為示例，通過最小化L，a，b值陣列中每個數(shù)值的ΔE值ΔE=ΔL2+Δa2+Δb2]]>其中ΔL＝Lvp-Ltarget；Δa＝avp-atarget；Δb＝bvp-btarget；LVP，avp，和bvp是虛擬參數(shù)陣列的L，a，b值；而Ltarget，atarget，和btarget是目標制品陣列的L，a，b值。
當在步驟7目標制品外觀特性與虛擬制品參數(shù)的外觀特性達到另人滿意的一致時，繼續(xù)到步驟20以產生虛擬制品。步驟20，30，40，和50與第一實施例中的那些步驟相同。從步驟20繼續(xù)到步驟30以估計虛擬制品的外觀。如果所述外觀是所需外觀，則繼續(xù)到步驟40并，任選地到步驟50。
如果在步驟30外觀不是所需外觀，則繼續(xù)到步驟35或步驟9。步驟35和9是相同的除了之前的不同的步驟。他們都與第一實施例中的步驟35相同。步驟9允許對至少一個虛擬制品參數(shù)進行修改，并通過返回步驟15重新開始虛擬制品外觀對所需目標外觀的外觀特性的擬合。因此，到步驟9重新開始虛擬外觀特性對目標制品外觀特性的擬合。當步驟20的虛擬制品的外觀與目標制品的外觀是極其不同的，并且仍然需要與目標制品相同的，或基本上相同的外觀時，從步驟30到步驟9是特別理想的。作為獲得了經(jīng)驗的用戶，他們將能夠認識到什么構成了極其不同的外觀。
然而，如果虛擬制品的外觀幾乎與所需目標外觀相同，則繼續(xù)從步驟30到步驟35。另外，如果用戶希望故意設計一個具有與所需目標外觀不同的所需外觀的制品，那么繼續(xù)從步驟30到步驟35。在步驟35，改變至少一個虛擬制品參數(shù)。從步驟35繼續(xù)到步驟20并根據(jù)修改后的虛擬制品參數(shù)產生虛擬圖像。繼續(xù)通過步驟20，30以及9或35直到步驟20，產生具有所需外觀的虛擬制品。當產生具有所需外觀的虛擬制品時，繼續(xù)到步驟40并，任選地到步驟50。
任選地，還包括第二實施例中的步驟，即確定已與目標制品相同的初始虛擬制品參數(shù)。例如，獲取并利用目標制品的地形分布圖作為初始虛擬制品參數(shù)中的結構分布能夠有助于步驟5中虛擬制品外觀特性對目標制品特性的擬合。通過已知的地形分布掃描方法獲取目標制品的地形分布。
雖然本申請示例了實現(xiàn)本發(fā)明中每個步驟的特定方式，但是有經(jīng)驗的技工承認，存在許多種實現(xiàn)給出的任何步驟的方式。本發(fā)明并不局限于本文中所公開的實現(xiàn)每個步驟的特定方式。
本發(fā)明用作設計具有所需外觀的塑料制品，而最小化設計方法中制造多個實體制品的需要的方法。
權利要求
1.一種用于設計塑料制品的方法，包括以下步驟(a)根據(jù)一組虛擬的制品參數(shù)產生具有所需外觀的虛擬制品，所需外觀足夠詳細地呈現(xiàn)出外觀的內部顏色和表面反射比分量，包括由于宏觀的表面結構在多于一種照明和視覺角度的組合條件下的外觀；其中所述虛擬制品參數(shù)足以定義制造參數(shù)；以及(b)從所述虛擬制品參數(shù)組中確定制造參數(shù)。
2.權利要求1的所述方法，其中步驟(a)包括修改虛擬制品參數(shù)組中的至少一個虛擬制品參數(shù)以及在重復過程中根據(jù)虛擬制品參數(shù)產生虛擬制品，直到確定了產生具有所需外觀的虛擬制品的最終一組虛擬制品參數(shù)；以及其中步驟(b)中的所述虛擬制品參數(shù)組是所述最終虛擬制品參數(shù)組。
3.權利要求1的所述方法，其中所述虛擬制品是在計算機顯示器上的圖像。
4.權利要求1的所述方法，其中在步驟(b)中確定的制造參數(shù)足以制造具有與所需外觀相同的外觀的實體制品。
5.權利要求1的所述方法，其中步驟(a)包括利用特定聚合體成分和特定著色劑的吸收系數(shù)，散射系數(shù)和濃度值計算虛擬制品的內部顏色分量。
6.權利要求1的所述方法，其中步驟(a)包括利用C1，C2，C3值和從方程(1)，(2)和(3)組成的組中所選擇的方程計算表面反射比分量。
7.權利要求6的所述方法，其中光線跟蹤算法用于確定C1，C2，C3值。
8.權利要求1的所述方法，進一步包括利用步驟(b)的制造參數(shù)制造實體制品。
9.權利要求8的所述方法，其中制造實體制品包括鑄模塑料制品。
10.權利要求8的所述方法，其中需要三次或更少測試制造來產生具有與所需外觀基本上相同的外觀的實體制品。
11.權利要求1的所述方法，進一步包括步驟(a)之前的至少一個步驟，該步驟用于描述具有目標外觀的目標制品的外觀的特性，并修改所述虛擬制品參數(shù)組直到參數(shù)對應于具有另人滿意的與目標制品相同外觀特性的制品。
12.權利要求11的所述方法，其中通過將目標制品的反射值陣列與虛擬制品參數(shù)的反射值陣列相比較，估計目標制品的外觀特性和虛擬制品參數(shù)組的外觀特性之間的相似性。
13.權利要求11的所述方法，其中通過將目標制品的L，a，b值陣列與虛擬制品參數(shù)的L，a，b值陣列相比較，估計目標制品的外觀特性和虛擬制品參數(shù)組的外觀特性之間的相似性。
14.權利要求11的所述方法，其中目標制品的地形分布用于定義用于確定虛擬制品參數(shù)組的宏觀表面結構。
15.權利要求11的所述方法，其中步驟(a)中的所需外觀與目標外觀相同。
16.權利要求11的所述方法，其中步驟(a)中的所需外觀與目標外觀不同。
17.一種用于設計塑料制品的方法，包括以下步驟(a)定義初始虛擬制品參數(shù)組，該初始虛擬制品參數(shù)組包含足夠的信息以定義在多于一種照明和視覺角度的組合條件下的虛擬制品的制造參數(shù)和外觀，包括由微觀表面結構引起的外觀。(b)根據(jù)所述虛擬制品參數(shù)組產生虛擬制品，該虛擬制品具有足夠的細節(jié)來呈現(xiàn)由內部顏色和表面反射特性所產生的外觀，包括由于微觀表面結構在多于一種照明和視覺角度的組合條件下所引起的那些反射特性。(c)如果虛擬制品不具有所需外觀，則修改至少一個虛擬制品參數(shù)以定義一新的虛擬制品參數(shù)組并接著重復循環(huán)地根據(jù)所述新的虛擬制品參數(shù)組產生新的虛擬制品直到獲得產生具有所需外觀的虛擬制品的虛擬制品參數(shù)組。(d)根據(jù)最終虛擬制品參數(shù)組確定制造參數(shù)。
18.權利要求17的所述方法，進一步包括(e)利用步驟(d)的制造參數(shù)制造實體制品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于設計具有所需外觀的塑料制品的方法。該過程包括具有一個所需的外觀，并接著根據(jù)虛擬制品參數(shù)獲取制造參數(shù)。本發(fā)明可以包括表征目標制品的外觀(目標制品外觀)并接著將虛擬制品參數(shù)對于目標制品外觀進行擬合的步驟。
文檔編號B29C33/38GK1659552SQ03813559
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月21日 優(yōu)先權日2002年6月10日
發(fā)明者J·C·托爾夫斯, C·F·J·登多爾德, E·L·L·布魯奎阿特, E·M·德德楊, P·A·卡里 申請人:陶氏環(huán)球技術公司