现代技术工艺不断提高的背景下，很多有着特殊效果的涂料被创新和应用，从事涂料研究、配方和施工工作的人员发现，对于这些有着特殊效果的涂料，目前还很难找到一种可靠的检测方法来控制其喷涂质量。尤其是在汽车制造领域，客户希望获得绚丽多彩的车身颜色，而汽车涂料包含金属效果油墨、含云母色的塑料、带图案和纹理的化纤面料以及高光纸张上的图案，这些涂料的表观效果都需要数据化的方法来定义和控制。

目前，工业领域最具代表性的测量金属和珠光涂料的仪器是平面几何结构多角度分光光度仪。但是，越来越多的高性能涂料都是立体空间效果（如闪烁、粗糙度等），这种效果随着光源和观察角度的变化而变化，传统检测手段不能准确描述这些感官效果。经过科学分析我们可以知道，双向反射分布函数（BRDF）是空间变化的，而闪烁和粗糙度也是空间变化的，因此我们可以利用BRDF技术测量涂层对光的散射和反射值。而且，传统的测量技术不能有力地解释工艺和配方因素对感官效果的影响程度，而这一点也是新型仪器和软件要重点解决的问题。

技术原理

光与物体的作用机理有反射、折射、散射或吸收，但能量一定是守恒的。因此，通过掌握的光源能量的性质和测量的材料反射光性质，我们便有可能建立物质和涂层组成和结构的复杂模型。例如对于看起来非常清洁的玻璃，通过灵敏的分光光度仪测量物体（涂层）的散射，比较蓝色波段相对于红色波段散射的微量偏移，我们就能了解涂层的物理组成和结构。

最好的模型是源于电磁理论中的有效介质理论。通过这一理论我们可以设定：无论涂层或材料多么复杂，都可当作单一同类材料来对待。例如，某3种涂层9种成分的涂层可以被看作单一材料，这种材料由各成分按权重平均组成，权重来源于3种涂层的不同分布、每一涂层的厚度以及相邻涂层的边界结构。单就某一既定配方的涂层（涂料配方、涂层结构相同）而言，其具有惟一的分散、散射性质，但如果配方或者平均铝粉粒径发生改变，那么分散、散射性也将改变。

除了有效介质理论外，另一描述光的散射行为特征的是相对于入射和反射方向，光还在向其他方向散射。对于这样的散射我们称之为“偏射”，包括向前、向后和向两侧的偏射量。如果我们对每一波段的光进行测量，便能分析出材料/涂层的分散性。利用这种分析，如果材料在可见光范围内有一致的反射，在所有方向有一致的散射，那么这种材料将在任何方位都是无偏差的。比如Spectralon材料在所有的光源几何角度观测都是白色无光泽的。

最终我们得出，计算能量偏移的方法是将每一观测角都作为一个固定矢量，起点是被测物的中心，方向是测量仪器孔中心；另一个矢量是每一个波长和观测角度，测量的就是光的能量。因此，偏移能量简化为所有观测角度的矢量总和。

产品开发

通过以上分析可以看出，由于平面几何结构检测仪本身的缺陷，我们必须创造一个新的具有空间几何结构的检测平台，而且出于对工业应用实际的考虑，这个新的平台必须保持与现有平面几何结构检测平台的相关性。加之考虑到便携式测量仪器对测量时间、平台稳定性都有非常苛刻的要求，以及成本问题，这些决定了我们新产品的几何结构：在传统5角度平面几何结构基础上增加了2个平面几何结构角度和4个平面外几何结构角度，并且为进一步增加数据密度和说服力，我们另外新增加了一个光源。这样就实现了在不增加设备成本和复杂性的前提下成倍地增加了有效测量数据的目的。经过对汽车涂装工艺和配方变化实际检测应用，所得结果符合预期的数学模型。

在此基础上，我们又制造了几组系统，用更精细化的增量重复配方和工艺过程的变量来进行试验，并且开发了自动样本读数机来读取大量数据，原始数据通过光谱矢量化总和模型处理。这种数学模型与有效介质理论原理在各角度转化为二维或三维光谱数据结果是一致的。这种数学模型加权平均了测量方向，并且加权各方向的反射系数。总和的结果是2D或3D的光谱点，每一点代表一个波段的测量值。加权矢量和也按理想白色Lambertian Reflector（朗伯模型）放大了，目的是使数值与典型的反射值更具有可比性。矢量引用的坐标系统是反射光方向（Z轴）、正交的反射光光源方向（Y轴）和穿过样品正交的方向（X轴），我们称这一结果为xDNA光谱（见图1）。

图1   xDNA光谱

全新技术——爱色丽MA98

爱色丽凭借多年的专业经验及高精度的产品，能够为全球汽车制造业提供全面的色彩控制解决方案。其中，MA98（见图2）就是新一代多角度颜色测量工具，其设计目的是对于金属色、珠光色及其他复杂的特殊效果颜色产品都提供精确一致的色彩测量。该装置提供10个测量角度和两种照明角度，为每种颜色建立一套独特的基本颜色属性文件，实现了从初始设计到调配、应用和品质保证的最佳颜色传达。

图2   爱色丽MA98

MA98的用户可选压力传感器设计，可确保不论是在有弹性的表面或曲面上均可一致取样，实现精确、可重复取样定位；针对苛刻的生产环境设计，轻巧、携带方便，且坚固耐用，即使长时间使用，也不会产生不适的感觉；2s内即可获得一致的测量结果。专门配合MA98使用的X-Color QC软件立足于xDNA（爱色丽动态数值分析）技术，可在单一而灵活的平台中组织及控制所有类型的表面、涂层的色彩数据，无需单独的系统，无需尝试将不同的程序拼凑在一起。爱色丽MA98可广泛用于辨识汽车涂料颜色（见图3）。

图3   爱色丽MA98用于汽车行业