阅读说明：本技术 用于测量涂漆对象的反射率的系统和方法 (System and method for measuring the reflectivity of painted objects ) 是由 拉里·E·斯蒂恩胡克 罗伯特·V·坎宁 于 2019-12-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了用于测量涂漆对象的反射率的系统和方法,该系统包括：电磁波源,其发射电磁波；面板,其保持涂漆对象,其中该面板能够移动以调节电磁波至该面板上的入射角；反射器,其用于接收并引导由涂漆对象朝向反射器反射的电磁波；检测器,其用于检测电磁波的强度；以及控制单元。控制单元通信地连接至面板和检测器。控制单元确定电磁波的入射角,接收由检测器检测到的电磁波的强度,并且根据由检测器检测到的在预定的入射角值范围内的电磁波的强度来确定涂漆对象的反射率。(The invention discloses a system and a method for measuring the reflectivity of a painted object, the system comprising: an electromagnetic wave source that emits an electromagnetic wave; a panel that holds a painting object, wherein the panel is movable to adjust an incident angle of electromagnetic waves onto the panel; a reflector for receiving and directing electromagnetic waves reflected by the painted object towards the reflector; a detector for detecting an intensity of the electromagnetic wave; and a control unit. The control unit is communicatively connected to the panel and the detector. The control unit determines an incident angle of the electromagnetic wave, receives an intensity of the electromagnetic wave detected by the detector, and determines a reflectance of the painting object from the intensity of the electromagnetic wave detected by the detector within a predetermined incident angle value range.)

用于测量涂漆对象的反射率的系统和方法

技术领域

本描述涉及用于测量涂漆对象的反射率的系统和方法。本描述特别地涉及用于测量涂漆对象的激光雷达反射率的系统和方法。

背景技术

表面涂层例如单涂层、透明涂层/彩色涂层以及三涂层对于保护和装饰基材例如车身是有利的。表面涂层可以利用一种或更多种颜料或效果颜料来给车身赋予期望的颜色或外观例如固体感、金属质感、珠光效果、光泽或图像的清晰度。金属薄片例如铝薄片和珠光薄片通常用于生产具有例如纹理、闪光、发光和闪烁的薄片外观以及由薄片赋予的涂层的深度感知增强的涂层。

激光雷达是通过利用脉冲激光照射目标并利用传感器测量反射脉冲来测量至目标的距离的技术。激光雷达是用于自动驾驶车辆开发中的关键使能感测技术之一。用于自动驾驶车辆应用的激光雷达系统通常使用在电磁光谱的近红外区域中的激光。通常，从激光雷达单元发送光脉冲，并且所测量的对于激光雷达单元感测到的反射脉冲的时间延迟用于计算反射对象与激光雷达单元之间的距离。

因此，需要确定涂有给定油漆或涂层的对象的激光雷达反射率。

发明内容

一方面涉及一种用于测量涂漆对象的反射率的系统，该系统包括：电磁波源，其被配置成发射电磁波；面板，其被配置成保持涂漆对象，其中该面板可移动以调节电磁波至面板上的入射角；反射器，其被布置成接收并引导由涂漆对象朝向反射器反射的电磁波；检测器，其被配置成检测电磁波的强度；以及控制单元。控制单元通信地连接至面板和检测器。控制单元被配置成确定电磁波的入射角，接收由检测器检测到的电磁波的强度，并且根据由检测器检测到的在预定的入射角值范围内的电磁波的强度来确定涂漆对象的反射率。

另一方面涉及一种用于测量涂漆对象的反射率的系统，该系统包括：面板，其被配置成保持涂漆对象；电磁波源，其被配置成发射电磁波，使得电磁波相对于面板以预定的入射角撞击面板；检测器，其被配置成检测由涂漆对象相对于面板的表面以预定的反射角反射的电磁波的强度；以及控制单元。控制单元通信地连接至电磁波源和检测器。控制单元被配置成确定朝向面板发射的电磁波的强度。控制单元还被配置成接收由检测器检测到的电磁波的强度。控制单元还被配置成根据由检测器检测到的电磁波的强度和由检测器检测到的强度来确定涂漆对象的反射率。

另一方面涉及一种用于测量涂漆对象的反射率的方法，该方法包括以下步骤：由电磁波源向涂漆对象发射电磁波；由可移动面板使涂漆对象旋转，以调节电磁波至涂漆对象上的入射角；由检测器确定由涂漆对象反射的电磁波的强度；由控制单元确定电磁波的入射角；由控制单元从检测器接收电磁波的强度；以及由控制单元根据由检测器确定的在预定的入射角值范围内电磁波的强度来确定涂漆对象的反射率。

附图说明

图1示出了传感器技术的代表性配置及其在车辆中的应用。

图2示出了激光雷达感测技术的示意性用例。

图3示出了用于测量涂漆对象的反射率的系统的示例性实施方式。

图4示出了关于激光雷达信号至面板上的入射角的所测得的反射因子。

图5示出了用于测量涂漆对象的反射率的系统的示例性实施方式。

图6示出了关于激光雷达信号至面板上的入射角的所测得的反射因子。

图7示出了关于激光雷达信号至具有不同涂层的面板上的入射角的两个所测得的反射因子。

图8示出了用于测量涂漆对象的反射率的系统的示例性实施方式。

图9示出了用于测量涂漆对象的反射率的系统的示例性实施方式。

图10示例性地示出了效果涂漆表面的测量几何形状和薄片角。

图11示出了用于测量涂漆对象的反射率的系统的示例性实施方式。

图12A至图12C示出了用于测量薄片角的示例几何形状。

图13示出了示例性漫反射和界面反射。

图14和图15示出了作为入射角的函数的示例性界面反射。

图16示出了根据实施方式的示例性方法。

具体实施方式

通过阅读以下详细描述，本领域普通技术人员将更容易理解本公开内容的特征和优点。应当理解，在上文和下文中为了清楚起见而在不同实施方式的上下文中描述的本公开内容的某些特性也可以在单个实施方式中以组合的方式提供。相反，为了简洁起见在单个实施方式的上下文中描述的本公开内容的各种特性也可以单独提供或以任何子组合的方式提供。另外，除非上下文另有明确说明，否则对单数的提及还可以包括复数(例如，“一个(a)”和“一种(an)”可以指代一个或者一个或更多个)。

除非另有明确说明，否则在本申请中指定的各种范围内使用数值被表示为近似值，如所述范围内的最小值和最大值的前面都有单词“约”。以这种方式，可以使用所陈述范围之上和之下的微小变化来获得与所述范围内的值基本上相同的结果。而且，这些范围的公开旨在作为包括最小值与最大值之间的每个值的连续范围。

如本文所使用的：

本文使用的术语“颜料”或“多种颜料”是指产生一种或更多种颜色的一种或更多种着色剂。颜料可以来自天然源或合成源，并且可以由有机成分或无机成分制成。颜料还包括具有特定或混合的形状和尺寸的金属颗粒或薄片。颜料通常不溶于涂料组合物中。

术语“效果颜料”或“多种效果颜料”是指在涂料中产生特殊效果的颜料。效果颜料的示例包括但不限于光散射颜料、光干涉颜料和光反射颜料。薄片(如金属薄片，例如铝薄片)是这种效果颜料的示例。

随角异色薄片是指随着照射角或观察角的变化而改变颜色或外观或其组合的薄片。金属薄片例如铝薄片是随角异色薄片的示例。

术语“染料”是指产生一种或更多种颜色的一种或更多种着色剂。染料通常可溶于涂料组合物中。

本文使用的“外观”是指：(1)观察或识别涂层的视觉体验的方面；以及(2)将涂层的光谱和几何形状方面与其照射和观察环境结合的感知。通常，外观包括特别是当从变化的观察角和/或在变化的照射角度下观察时的涂层的纹理、闪烁或其他视觉效果。

术语“数据库”是指可以被搜索和检索的相关信息的集合。数据库可以是可搜索的电子数字、字母数字或文本文档；可搜索的PDF文档；微软电子表格；微软数据库(均由华盛顿州雷蒙德市(Redmond,Washington)的微软公司提供)；数据库(由加利福尼亚州红木海岸(Redwood Shores,California)的Oracle公司提供)；或Linux数据库，每个都以各自的商标注册。数据库可以是驻留在可以被搜索和检索的计算机可读存储介质中的电子文档、照片、图像、图表或绘图的集合。数据库可以是单个数据库或者一组相关数据库或者一组不相关的数据库。“相关数据库”意味着相关数据库中至少存在一个可以用于将这样的数据库关联的公共信息元素。相关数据库的一个示例可以是关系数据库。

术语“车辆”、“汽车”、“机动车”、“汽车车辆”和“机动车辆”中的每一个是指：诸如小汽车、厢式货车、小型货车、公共汽车、SUV(运动型多功能车)的机动车；卡车；半卡车；拖拉机；摩托车；拖车；ATV(全地形车)；皮卡车；诸如推土机、移动式起重机和挖土机的重型推土机；飞机；船；船舶；以及涂覆有涂层组合物的其它运输模式。

本文所使用的计算设备是指台式计算机、膝上型计算机、口袋型PC、个人数字助理(PDA)、手持式电子处理设备、结合了PDA和移动电话的功能的智能电话、iPod、iPod/MP播放器、平板计算机或任何其他可以自动处理信息的电子设备。计算设备可以具有至数据库或另一计算设备的有线或无线连接。计算设备可以是客户端计算机，其与经由包括内联网和互联网的有线或无线网络连接的多计算机客户端主机系统中的主计算机进行通信。计算设备还可以被配置成经由有线或无线连接与数据输入或输出设备耦接。例如，膝上型计算机可以被可操作地配置成通过无线连接接收颜色数据和图像。计算设备还可以是另一设备的子单元。这样的子单元的示例可以是成像设备、分光光度计或测角分光光度计中的处理芯片。计算设备可以连接至显示设备，例如监视器屏幕。

本文所指的控制单元可以是计算设备。控制单元至少包括执行指令以执行本文描述的功能的处理器、微控制器或可编程逻辑或者其组合。

“便携式计算设备”包括膝上型计算机、口袋型PC、个人数字助理(PDA)、手持式电子处理设备、移动电话、结合了PDA和移动电话的功能的智能电话、平板计算机、iPod、iPod/MP播放器或任何其他可以处理信息和数据并且可以由人携带的独立设备或子单元设备。

有线连接包括硬耦接器、分离器、连接器、线缆或线。无线连接和设备的示例包括但不限于：Wi-Fi设备、蓝牙设备、广域网(WAN)无线设备、Wi-Max设备、局域网(LAN)设备、3G/4G/5G宽带设备、红外通信设备、光数据传输设备、无线电发送器及可选的接收器、无线电话、无线电话适配器卡或者可以以包括射频、微波频率、可见波长或不可见波长的宽范围的电磁波长传输信号的任何其他设备。

术语“存储器”涉及计算机可读存储设备或介质，并且可以包括在例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和不失效存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是可以用于在处理器断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储设备或介质可以使用许多已知存储设备中的任何一种来实现，所述存储设备例如为PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电子PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或任何其他能够存储数据的电、磁、光或组合存储设备，其中的一些表示由处理器用于执行本文所描述的步骤的可执行指令。

本公开内容涉及用于测量涂漆对象的反射率的系统和方法。特别地，通过使用激光二极管来测量反射率。

激光雷达是通过利用脉冲激光照射目标并利用传感器测量反射脉冲来测量至目标的距离的技术。激光雷达是用于自动驾驶车辆开发中的关键使能感测技术之一。重要的是，激光雷达系统能够检测所有车辆，而与车辆上使用的油漆的颜色或类型无关。用于自动驾驶车辆应用的激光雷达系统通常使用在电磁光谱的近红外区域中的激光。从激光雷达单元发送光脉冲，并且所测量的对于激光雷达单元感测到的反射脉冲的时间延迟用于计算反射对象与激光雷达单元之间的距离。许多因素影响反射光的强度，这些因素包括射程、入射角和表面成分。当来自激光雷达单元的光脉冲撞击(涂漆的)表面时，光脉冲会被表面吸收或从表面散射/反射。逆反射回激光雷达单元的光的百分比是以下各项的函数：油漆色素沉着、油漆体系结构(纯色与效果色)以及光脉冲对样品的表面法线的入射角。

激光雷达系统通常被配置成扫描中距离到远距离处的区域，并且在这些距离处通常随时都在对相当大的区域进行采样。由于长的感测距离和大的视野，这些激光雷达系统不适用于在油漆实验室中通常使用的小样品的测量。另外地，这些激光雷达系统不具备以方便的方式调节激光雷达光束至测试面板的入射角的能力。表征各种实验室规模的涂漆样品的激光雷达灵敏度所需要的是一种根据入射角来测量这些涂漆样品在激光雷达波长下的逆反射率的设备。

本公开内容的系统和方法满足了这种需求。特别地，本公开内容的系统包括用于测量涂漆面板在激光雷达波长下的反射率的反射计如激光角反射计或逆反射计，该反射率为入射角的函数。该系统能够在小型实验室涂漆面板(例如，尺寸为4”x6”)上以高角分辨率和高信号动态范围进行这些测量。

图1示例性地示出了具有若干传感器技术的车辆10及其应用。车辆10包括超声系统12，该超声系统12通常用于具有短程的停车辅助。短程和中程雷达系统14用于交叉交通警报、盲点检测和后方碰撞警告。具有比短程和中程雷达系统14的射程大的射程的光学传感器16如摄像装置可以用于交通标志识别、车道偏离警告、周围视野和停车辅助。对于甚至更大的射程，激光雷达系统18可以用于避免碰撞、行人检测或紧急制动。远程雷达系统20可以用于自适应巡航控制。本文描述的系统和方法可以用于使用激光雷达的任何系统中。特别地，本文描述的系统和方法可以是激光雷达系统18的一部分。然而，还可以在远程雷达中使用本文描述的系统和方法的原理来确定涂层的反射率对远程雷达距离测量的影响。

图2示例性地示出了激光雷达扫描仪的工作原理。激光雷达扫描仪需要能够根据对象10a、10b相对于包含传感器的车辆10的位置在宽角度范围内检测对象。在图2中，附图标记10通常标识具有距离传感器的车辆，并且附图标记10a和10b标识在车辆10的距离传感器的检测范围内的车辆。车辆10b在车辆10的正前方在接近逆反射器位置处。车辆10a相对于车辆10在相邻车道中的前方在掠角位置处。车辆10发射至少一个主光束22，至少一个主光束22由车辆10前方的对象10a、10b中的至少之一反射。车辆10a、10b发送回反射光束24。对象10a还可以反射分散光束22。因此，反射光束24的强度可能低于主光束22的强度。在逆反射(车辆10b)的情况下，反射光束的强度可能接近主光束的强度。然而，这取决于涂漆层的特性。

为了评估涂漆膜反射激光雷达波长的能力，需要根据主光束22至被检测对象表面上的入射角来确定激光雷达波长下的样品反射率。纯色通常充当“朗伯”散射体。它们的反射率在很大程度上与主光束的入射角无关。效果色可能是高度定向的，并且它们的反射率会在所需的角度范围内变化很大。在可见光波长范围内观察时，这类似于效果色的亮度跳动(lightness flop)。在用于测量总太阳能反射率(TSR)的仪器上进行的反射率测量在此是没有用的。虽然它们包括适当的波长范围，但是它们还利用球体几何形状来平均任何角度行为。因此，本文描述的系统和方法利用激光雷达波长角反射计。

图3示出了用于测量涂漆对象112的反射率的系统100。系统100包括电磁波源102，该电磁波源102被配置成发射电磁波。光源可以是光发射器特别地为激光二极管，并且发射主光束22。系统100还包括面板106，该面板106被配置成保持涂漆对象112，其中面板可移动以调节电磁波22至面板上的入射角。系统100还包括反射器108，该反射器108被布置成接收并引导由涂漆对象112朝向反射器108反射的电磁波24(即一个或更多个反射光束)。系统100还包括检测器110，该检测器110被配置成检测反射光束24的电磁波的强度。系统100还包括控制单元114(参见图5)。控制单元114通信地连接至面板和检测器。控制单元被配置成确定电磁波22至面板或涂漆对象上的入射角，接收由检测器检测到的电磁波24的强度，并且根据由检测器110检测到的在预定的入射角值范围内的电磁波24的强度来确定涂漆对象的反射率。

检测器110可以确定电磁波24的强度，电磁波24的强度被标准化为光束24的强度。

涂漆对象112可以被涂漆成平坦样品。涂漆对象112的法线和固定有涂漆对象的面板表面的法线可以平行。

面板106被设计成使得涂漆对象或涂漆样品被紧固或安装至面板的表面。当使面板106移动或旋转时，涂漆对象也被移动或旋转，从而调节电磁波相对于涂漆对象的入射角。

入射角可以参考面板的表面或涂漆对象的表面来测量。因此，入射角是面板的表面与电磁波22的入射方向之间的角度。在这种情况下，当使用平板时，入射角可以在0度与180度之间。然而，还可以测量相对于被定义为0度的表面法线的入射角。在这种情况下，入射角可以采用-90度与+90度之间的值。

控制单元可以是计算机，该计算机被配置成执行功能并且根据上文和下文描述的功能来控制系统100的部件。计算机可以被配置成至少与检测器(用于接收反射光束24的强度)和面板(用于发送用于使面板旋转的命令)双向地通信。

反射率可以特别地为反射率的等级，该反射率的等级指示反射的或检测到的电磁波24的强度相对于发射的电磁波22的强度的比率。

系统100可以包括透镜104，该透镜104被布置成使得主光束22通过透镜。

在一个实施方式中，电磁波源102为激光器，该激光器被配置成发射在10μm至250nm之间的范围内的电磁波。

激光的波长可以根据特定的使用情况、检测范围、要检测的对象的尺寸等而变化。激光器可以是照明单元101(参见图11)并且包括激光二极管102和透镜104。可以使用适合于距离检测目的的任何已知激光器。

激光22以脉冲方式或连续地朝向涂漆对象112发射。

在一个实施方式中，电磁波源102为发光二极管或白炽光源。

在该实施方式中，该系统还可以包括滤波器(未示出)，该滤波器被布置成将电磁波源的带宽限制在期望的波长范围内。优选地，滤波器被布置在电磁波源102与涂漆对象112之间。因此，朝向面板引导的电磁波的带宽被限制在预定的波长范围内。

在一个实施方式中，面板106可绕旋转轴线旋转，以改变主光束22至涂漆对象的表面上的入射角。在图3中，改变入射角由面板106顶部上的圆形箭头指示。在该实施方式中，面板106沿顺时针方向旋转。

如在图3中可以看出，将涂漆对象112固定至面板106的表面。主光束22沿多个方向反射。不仅存在一个次级光束24，而且主光束22通常被散射。散射光的强度根据主光束22的入射角和测量反射光束24的位置而不同。

面板106被布置成与电磁波源102相对，使得由电磁波源朝向面板发射电磁波22。特别地，直接朝向面板即朝向样品对象发射主光束22。替选地，面板和激光器可以被布置成使得所发射的电磁波例如通过一个或多个反射表面在其从激光器至面板的途中被重定向。然而，入射角是在面板或涂漆对象的方向与电磁波22在撞击涂漆对象或面板的表面时的方向之间测量的。

在一个实施方式中，反射器108包括反射表面，其中反射表面是弯曲的，使得其使电磁波24成束并使电磁波24朝向检测器110反射。

在一个实施方式中，反射表面包括反射涂层。反射涂层具有镜的功能并且可以包括金属和/或玻璃。反射器还可以是抛物面反射器。反射光束24朝向抛物面反射器反射。反射器使光束24成束并将光束24引导至检测器110。

图4示例性地示出了关于面板旋转角即关于主光束的入射角的涂漆对象的反射因子。反射因子被标准化为1.0的参考反射率。如在图4中可以看出，在0°时的反射因子高于1.0，即相应涂层的反射率高于参考涂层在0°时的反射率。当入射角增加时，反射因子接近1.0。在约10°时，反射因子为1.0。

图5示出了与图3所示的系统类似的系统100。然而，在图5中，涂漆对象的反射率不同。此外，在图5中，示出了控制单元114。控制单元114至少通信地连接至激光二极管102和检测器110。控制单元114可以控制激光二极管发射主光束。此外，控制单元114从检测器110接收检测到的反射光束24的强度。

图6示出了关于面板旋转(主光束至涂漆对象上的入射角)的反射因子。与图4相对，对于0°与10°之间的角度，反射因子非常高(远高于1.0)，而对于15°或更大的角度，反射因子明显在1.0以下。换句话说，图4和图6的图所属于的涂层的反射特性不同。

本文描述的系统100使得能够根据主光束的入射角确定涂漆对象的反射率，并且将不同颜色或涂层的反射特性彼此比较以及/或者与参考涂层进行比较。这在图7中示出。

图7示出了关于相对于样品法线的在-75°与+75°之间的主光束的入射角的涂漆对象的逆反射因子。参考反射特性在150处被示出。还示出了具有第一涂层和第二涂层的涂漆对象的反射特性152和154。可以看出，反射特性是关于0°的样品法线对称的。此外，可以将反射光束152、154的强度与参考反射150进行比较。

图8示出了与图3和图5所示的系统类似的系统100。在图8中，示出了致动器116，该致动器116耦接至面板以使涂漆对象112旋转。致动器116通过有线连接(与控制单元114和检测器110之间以及控制单元114和激光二极管102之间的有线连接相同)通信地耦接至控制单元114。有线连接可以用于将电力和/或命令从控制单元传输至致动器。

在涂漆对象的表面与主光束22的方向之间测量主光束22至涂漆对象上的入射角118。当命令致动器使涂漆对象顺时针或逆时针旋转时，入射角118改变。

致动器116与面板106机械地耦接并且通信地连接至控制单元114。控制单元114被配置成向致动器发送命令以将面板移动至期望的角位置处以调节预定的入射角值118。

控制单元114控制致动器116，并且致动器使面板进入期望的角位置处。在该位置处，激光二极管向样品对象发射激光，并且检测器检测由样品对象朝向反射器和检测器反射的光强度。因此，可以确定关于激光的入射角或通常是脉冲或连续光的主光束的入射角的样品对象的反射率。

例如，致动器是步进电机。步进电机可以直接布置在面板的旋转轴线处并且可以直接耦接至面板。替选地，步进电机可以通过齿轮耦接至面板。

在一个实施方式中，致动器被配置成使得每次其接收到旋转命令时，沿给定方向以预定的角度值的增量旋转面板。

面板可以沿顺时针方向或逆时针方向旋转。例如，每次面板接收到旋转命令时，面板可以旋转1°(逆时针)或-1°(顺时针)。其他角度增量的角度值也是可能的。

面板可以包括用于将涂漆对象保持在其所需位置处的紧固件。紧固件可以是保持涂漆对象的夹具。涂漆对象可以是涂有特定涂层的片材金属。因此，可以确定关于入射角的涂层的反射率。

反射器108包括开口109(也在图3和图5所示的实施方式中)。激光二极管102被布置在开口的第一侧上(当从涂漆对象的角度看时，其在反射器的后面)，并且具有涂漆对象的面板被布置在反射器的相反侧上。主光束22通过开口109并撞击涂漆对象的表面，并且然后被反射回反射器。开口109小至使主光束通过。然而，由于涂漆对象使主光束散射，因此大部分光被反射至反射器的反射表面120并且然后成束朝向检测器110。

在一个实施方式中，控制单元114被配置成控制电磁波源102以预定的第一强度发射激光束22，生成并发送指示面板106旋转至相对于主光束22给定的位置和/或方向的命令，并且确定由检测器检测到的电磁波24的第二强度。控制单元还被配置成通过针对每个角位置确定与第一强度成比例的第二强度的份额，来针对面板的多个角位置(主光束至面板或涂漆对象上的入射角)确定涂漆对象的反射率。

在一个实施方式中，控制单元被配置成在面板的+90°与-90°之间的角位置处确定涂漆对象的反射率，其中0°位置对应于其中电磁波垂直地撞击面板并且平行于面板法线的位置。

在一个实施方式中，该系统还包括涂漆对象，其中该涂漆对象被定位在面板的表面上，使得电磁波撞击在涂漆对象上并由该涂漆对象反射。

在一个实施方式中，涂漆对象的被涂表面被涂有纯色、效果色和随角异色中的至少一种，其中涂漆对象被布置成使得由电磁波源发射的电磁波撞击被涂表面。

图9示出了系统100的另一实施方式。该实施方式包括激光二极管102、透镜104、检测器110和具有涂漆对象112的面板。这些元件在功能上与在本文描述的其他实施方式中的具有相同附图标记的元件相同。然而，替代如图3、图5和图8所示的抛物面反射器，在图9中使用了分束器130。主光束22部分地通过分束器130朝向涂漆对象112。主光束的另一部分被引导至图9的底部。涂漆对象112将主光束22反射回分束器。反射光束的一部分由分束器130引导至检测器。

在该实施方式中，反射器为分束器130，并且该分束器被布置在电磁波源102与面板之间。

在一个实施方式中，分束器130相对于电磁波22的入射方向倾斜，使得由涂漆对象朝向分束器反射的电磁波至少部分地朝向检测器重定向。

图10示出了薄片对涂漆对象的反射几何形状的影响。对于效果涂料表面，每个测量几何形状(双向测量几何形状，当从涂漆对象看时，光源和检测器被放置在不同的位置处或方向上，如图3、图5、图8和图9所示；或者逆反射测量几何形状，当从涂漆对象看时，光源和反射器/检测器装置被放置在相同的方向上，参见图11)对效果颜料薄片的子集进行采样，这些效果颜料薄片被定向为几何形状的镜面反射器。左图示出了双向测量几何形状，而右图示出了逆反射几何形状。样品法线与该薄片子集的表面法线之间的角称为薄片角(在该示例中为7.33°)。每种逆反射几何形状均具有一个或更多个等效的双向几何形状。

激光雷达测量由包括菲涅耳界面反射、颜料颗粒的漫射散射、效果薄片的镜面反射的多种机制产生的逆反射光。仅被定向成充当用于特定测量几何形状的镜面反射的薄片子集对信号的薄片部分有贡献。可以利用斯涅耳折射定律计算出负责每个逆反射几何形状的信号薄片部分的角子集。如果利用双向几何形状而不是逆反射几何形状来测量反射因子，则也可以利用斯涅耳定律类似地计算等效的双向几何形状。

图10示出了涂漆对象表面上的入射光。下阴影线层对应于具有其中布置有多个薄片的涂层的涂漆对象的材料。当光进入涂层时，由于空气和涂层的折射率不同，因此发生光折射。

图11示出了在功能上与图3、图5、图8和图9所示的系统类似的系统100。然而，在图11中，激光二极管102和检测器110被布置成相对于涂漆对象112成不同的角度。

样品法线107被布置成相对于涂漆对象112的表面成直角122。由激光二极管102发射的主光束22相对于涂漆对象的表面成入射角118。反射光束24相对于涂漆对象的表面以反射角124反射。假定涂漆对象是平坦元件，则可以顺时针或逆时针测量入射角118和反射角124。这些角度值可以用作入射角的等效输入值，以指示涂漆对象11相对于主光束22的相对角位置。

控制单元114、检测器110、激光二极管102的功能类似于本文描述的其他实施方式。

在一些实施方式中，用于测量涂漆对象112的反射率的系统100包括：面板106，其被配置成保持涂漆对象112；电磁波源102，其被配置成发射电磁波22，使得电磁波相对于面板以预定的入射角118撞击面板106；检测器110，其被配置成检测由涂漆对象112相对于面板的表面以预定的反射角124反射的电磁波24的强度；以及控制单元114。控制单元通信地连接至电磁波源102和检测器110。控制单元114被配置成确定朝向面板发射的电磁波22的强度，接收由检测器检测到的电磁波24的强度，并且根据朝向面板发射的电磁波的强度和由检测器检测到的电磁波的强度来确定涂漆对象的反射率。

在一些实施方式中，电磁波源102为激光器，该激光器被配置成发射在10μm至250nm之间的范围内的电磁波。例如，电磁波为激光雷达信号。

在一些实施方式中，电磁波源为发光二极管或白炽光源。

在一些实施方式中，入射角在0度与180度之间并且反射角在0°与180°之间。

图12示出了将一系列薄片角测量为双向几何形状和逆反射几何形状两者的示例等效几何形状。几何形状A、B和C在左侧均为双向几何形状并且在右侧为相应的逆反射几何形状。几何形状A从7.33°的薄片角开始。双向照明角(主光束22的入射角)为45°并且双向检测角为-20°，等效逆反射几何形状具有11.22°的主光束入射角。几何形状B具有13.81°的薄片角，主光束的入射角与几何形状A相同。双向检测角为0°。等效逆反射几何形状具有21.35°的主光束入射角。在几何形状C中，主光束的入射角也为45°，薄片角为31.90°。双向检测角为55°并且等效逆反射几何形状具有54.02°的主光束入射角。

图13示出了界面反射的示例。由于激光雷达信号的漫反射部分是由朗伯散射引起的，因此可以通过任何几何形状进行测量。根据以下等式，当光从折射率为n1的材料入射至折射率为n2的另一材料时，会发生菲涅耳界面反射：

在这些等式中，Rs和Rp表示s和p偏振光的界面反射。

图14和图15示出了作为入射角的函数的菲涅耳界面反射。可以针对菲涅耳界面反射损耗的差异校正具有双向几何形状的测量结果，从而正确反映逆反射激光雷达系统的性能。

图16示意性地示出了用于测量涂漆对象的反射率的方法200的步骤。该方法包括以下步骤：在第一步骤210中，由电磁波源朝向涂漆对象发射电磁波；在随后的步骤220中，由可移动面板使涂漆对象旋转，以调节电磁波至涂漆对象上的入射角；在随后的步骤230中，由检测器确定由涂漆对象反射的电磁波的强度；在随后的步骤240中，由控制单元确定电磁波的入射角；在随后的步骤250中，由控制单元从检测器接收电磁波的强度；在随后的步骤260中，由控制单元根据由检测器确定的在预定的入射角值范围内电磁波的强度来确定涂漆对象的反射率。

注意，该方法特别地对应于上面参考系统描述的功能。因此，上文和下文中参考系统描述的内容以类似的方式应用于该方法。

在一个实施方式中，该方法还包括以下步骤：使面板绕旋转轴线旋转以改变入射角。通过命令致动器旋转面板来执行该步骤。

尽管在一些示例中具体描述了车辆和车辆涂层，但是本公开内容也可以用于经受利用激光雷达系统的距离计算的其他涂层制品。

虽然在前面的详细描述中已经提出了至少一个示例性实施方式，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，一个或更多个示例性实施方式仅是示例，并不旨在以任何方式限制范围、应用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施示例性实施方式的便利路线图，应当理解，在不脱离如所附权利要求及其法律等同内容中阐述的范围的情况下，可以对示例性实施方式中描述的元件的功能和布置进行各种改变。