Disputation inom mätteknik, DI Robin Aschan

Avhandlingens titel: Investigations and Applications of Angle-Resolved Measurements of Spectral Reflectance and Transmittance

Doktorand: Robin Aschan
Opponent: Dr. Georgi T. Georgiev, NASA Langley Research Center, USA
Kustos: Prof. Erkki Ikonen, Aalto-universitetets högskola för elektroteknik, institutionen för elektroteknik och automation

Ett materials utseende spelar ofta en avgörande roll inom olika branscher, inklusive tillverkning, underhållning och vetenskaplig forskning. Hur ett material ser ut kan starkt påverka uppfattningen om produktens kvalitet och funktion. Till exempel, genom att undersöka ett materials utseende kan bilindustrin bedöma kvaliteten på en bils lackering. Inom underhållning kan realistisk datorgrafik utnyttja verkliga material för att förbättra visuella upplevelser. Fortsättningsvis, medicinbranschen kan bedöma ett sårs svårighetsgrads utifrån dess utseende utan att göra fysiska ingrepp. Därför är det viktigt att ha noggranna och pålitliga sätt att mäta och beskriva materialens utseende, i enlighet med internationella standarder för att säkerställa noggrannhet och enhetlighet i olika tillämpningar. 

Utseende kan mätas genom hur ljus reflekteras från ett material och hur ljus passerar genom ett material vid olika vinklar. Två mätningar som innefattar dessa är: Bidirectional Reflectance/Transmittance Distribution Function (BRDF/BTDF). 

Forskningens resultat inkluderar flera viktiga framsteg. För det första användes ett mätinstrument för exakta BRDF-mätningar. Detta instrument kan röra en ljusdetektor i ett halvklot runt ett material och samla dess reflektioner från olika vinklar. Instrumentet användes för att verifiera noggrannheten i en datorbaserad modell använd för att simulera ljusets växelverkan med olika material. Genom att jämföra modellens simuleringar och mätta BRDF-data förbättrades tillförlitligheten hos strålspårningsmodellen. 

För det andra etablerades en ny anläggning för noggranna BTDF-mätningar, specialiserad på material med matt yta som sprider ljus jämnt. Denna anläggning validerades genom en detaljerade utvärdering av dess mätosäkerheter och genom noggranna jämförelser med ett kommersiellt mätinstrument. Forskningen anpassade också en 3D-gonioreflektometern för att mäta ljusöverföring genom material vid olika vinklar, särskilt för material med komplexa ytor som sprider ljus ojämnt. 

Slutligen behandlade forskningen utmaningar med att mäta ljus som passerar genom tjocka objekt. En metod utvecklades för att korrigera BTDF-mätningar baserat på anläggningens geometri. Metoden validerades med hjälp av två mätinstrument med varierande känslighet för objektets tjocklek. Denna innovation ger en tillförlitlig metod för att mäta och tolka utseendet på tjockare objekt, oberoende av mätinstrumentens geometri.

Nyckelord: Utseende, BRDF, BTDF, synligt ljus, infrarött ljus, vinkelupplöst reflektans, vinkelupplöst transmittans 

Avhandlingen är offentligt tillgänglig i elektronisk form 10 dagar före disputationen: https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Kontakt information:

Doktorsavhandlingar vid Aalto-universitetets högskola för elektroteknik: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53