Development of a Spectral Goniometric Imaging System based on LEDs

Abstract

The use of goniochromatic pigments, which have a different luminous and color appearance depending on the illumination and observation angles, is rapidly increasing in a wide range of industries. To respond to the companies needs in relation to the control of manufacturing processes and finished products quality controls, some commercial goniospectrophotometers have been developed. They allow performing spectral color measurements using several geometries. In this work a new spectral goniometric imaging system based on LEDs is presented, which allows performing such measurements but with a high spatial resolution as an image sensor is used. It includes 19 groups of LEDs with wavelengths ranging from 368 to 748 nm, as a light source, and a visible and ultraviolet enhanced sensitivity CCD camera. As a first stage, spectral and colorimetric comparisons at standardized geometries have been made between the proposed system and the commercial goniospectrophotometers BYK-mac® and X-Rite MA98®. The results of the measurements on three samples with solid, metallic and pearlescent pigments, showed the usefulness of the system.

El uso de pigmentos goniocromáticos, que tienen un aspecto de luminosidad y color diferente, dependiendo de los ángulos de iluminación y de observación, está aumentando rápidamente en una amplia gama de industrias. Para responder a las necesidades de las empresas en relación con el control de los procesos de fabricación y controles de calidad de los productos acabados, se han desarrollado algunos gonioespectrofotómetros comerciales. Estos instrumentos permiten realizar mediciones espectrales y del color utilizando varias geometrías. En este trabajo se presenta un nuevo sistema goniométrico de imágenes espectrales basado en LEDs, que permite la realización de tales mediciones, pero con una alta resolución espacial debido a que se utiliza un sensor de imágenes. Incluye 19 grupos de LEDs con longitudes de onda que van desde 368 hasta 748 nm, como fuente luminosa, y una cámara CCD con sensibilidad a la radiación electromagnética visible y ultravioleta. En una primera fase se han hecho comparaciones espectrales y colorimétricas, en geometrías estandarizadas, entre el sistema propuesto y los gonioespectrofotómetros comerciales BYK-Mac® y X-Rite MA98®. Los resultados de las mediciones en tres muestras con pigmentos sólidos, metálicos y perlados, han mostrado la utilidad del sistema.

L'ús de pigments goniocromàtics, els quals tenen un aspecte de lluminositat i color diferent depenent dels angles d'il•luminació i d'observació, està augmentant ràpidament en una àmplia gamma d'indústries. Per respondre a les necessitats de les empreses en relació amb el control dels processos de fabricació i controls de qualitat dels productes acabats, s'han desenvolupat alguns gonioespectrofotòmetres comercials. Aquests instruments permeten realitzar mesures espectrals i del color utilitzant diverses geometries. En aquest treball es presenta un nou sistema goniomètric d'imatges espectrals basat en LEDs, que permet la realització d’aquest tipus de mesures, però amb una alta resolució espacial a causa de que s'utilitza un sensor d'imatges. Inclou 19 grups de LEDs amb longituds d'ona que van des de 368 fins 748 nm, com a font lluminosa, i una càmera CCD amb sensibilitat a la radiació electromagnètica visible i ultraviolada. En una primera fase s'han fet comparacions espectrals i colorimètriques, en geometries estandarditzades, entre el sistema proposat i els gonioespectrofotòmetres comercials BYK-Mac ® i X-Rite MA98®. Els resultats de les mesures en tres mostres amb pigments sòlids, metàl•lics i perlats, han mostrat la utilitat del sistema.