CS262094B1

CS262094B1 - Sound for point measuring of lustre

Info

Publication number: CS262094B1
Application number: CS873674A
Authority: CS
Inventors: Radomir Matulik; Adolf Vyoral
Original assignee: Radomir Matulik; Adolf Vyoral
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS367487A1

Description

Vynález se týká sondy pro bodové měření lesku, především pro statická i kontinuální měření lesku plošných materiálů.The present invention relates to a probe for spot gloss measurement, in particular for static and continuous gloss measurement of sheet materials.

Lesk není jednoznačně fyzikálně definovaná vlastnost povrchu materiálů; představuje komplex materiálových a geometrických podmínek, ovlivňujících odraz světla příslušným vzorkem. Základem prakticky všech metod měření lesku je měření množství vzorkem odraženého světla při stejném úhlu dopadu i odrazu. Jednotlivé doposud používané přístroje pro měření lesku se liší hlavně použitým zdrojem světla a systémem přenosu světelných paprsků.Gloss is not an unambiguously physically defined surface property of materials; represents a complex of material and geometric conditions affecting the reflection of light by a particular sample. The basis of virtually all gloss measurement methods is the measurement of the amount of the reflected light sample at the same angle of incidence and reflection. The individual gloss measurement devices used hitherto differ mainly in the light source used and the light beam transmission system.

První skupinu tvoří přístroje, u nichž se pro měření lesku využívá klasických zdrojů světla —· tzn. různých druhů žárovek a lamp a přenos světelných paprsků je u nich realizován soustavami optických prvků — především pak systémy čoček, clon a zrcadel. U těchto¹ typů zařízení se obvykle optickou soustavou čoček za zdrojem světla vytváří svazek rovnoběžných paprsků, který se pak zrcadlem usměrňuje na povrch měřeného vzorku. Vzorkem odražený svazek paprsků se pak přes další čočky a zrcadlo přivádí do vstupního členu vyhodnocovacího obvodu, v němž se na základě intenzity odráženého světla vyhodnotí lesk povrchu měřeného vzorku. Vzhledem k tomu, že se k měření používá svazek paprsků, je výsledkem měření vždy určitá průměrná hodnota lesku ve svazkem vymezené ploše, ktérá je elementární částí povrchu měřeného vzorku.The first group consists of instruments, which are used for measurement of gloss using conventional light sources - ie. different types of light bulbs and lamps and the transmission of light rays is realized by systems of optical elements - especially systems of lenses, iris and mirrors. In these ¹ types of devices, a beam of parallel rays is usually formed by the optical lens arrangement downstream of the light source and then directed by the mirror to the surface of the sample to be measured. The beam reflected by the sample is then fed through additional lenses and a mirror to the input member of the evaluation circuit, in which the gloss of the surface of the measured sample is evaluated based on the intensity of the reflected light. Since a beam is used for the measurement, the result of the measurement is always an average value of gloss in the defined area, which is an elemental part of the surface of the measured sample.

Nevýhodou doposud používaných přístrojů pro měření lesku je především již samotná složitost jejich optických systémů a z ní vyplývající náročnost na přesnost výroby a zejména pak náročnost na přesnost nastavení optických prvků při vlastním měření. Dalším nedostatkem je pak skutečnost, že tyto přístroje umožňují prakticky výhradně pouze statické měření lesku — nelze je použít pro měření kontinuální — např. pro průběžně měření lesku kontinuálně vyráběného pásového polotovaru. Za určitou nevýhodu lze považovat i samotný princip měření průměrných hodnot lesku v elementárních ploškách povrchu vzorku. Při tomto principu může totiž např. dojít ke kompenzaci extrémů hodnot lesku, daných povrchovými defekty. Tím se pak komplikuje jejich identifikace a lokalizace.The disadvantage of the gloss measuring instruments used hitherto is first and foremost the complexity of their optical systems and the resulting difficulty in manufacturing accuracy and especially in the difficulty of adjusting the optical elements during the actual measurement. Another disadvantage is the fact that these instruments allow practically only static measurement of gloss - they cannot be used for continuous measurement - for example for continuous measurement of gloss of continuously manufactured strip blank. The principle of measuring the average gloss values in the elemental areas of the sample surface can be considered as a disadvantage. This principle can, for example, compensate for extremes of gloss values due to surface defects. This complicates their identification and localization.

Tyto nevýhody první skupiny přístrojů pro měření lesku odstraňuje druhá skupina přístrojů, které jsou vybaveny různě konstrukčně řešenými sondami pro bodové měření lesku. V principu je každé taková sonda tvořena tělesem, v němž je ve stejném úhilu, vzhledem ke kolmici k rovině měře262094These disadvantages of the first group of gloss measurement instruments are eliminated by the second group of instruments, which are equipped with differently designed probes for spot gloss measurement. In principle, each such probe is formed by a body in which it is at the same angle with respect to the perpendicular to the plane of measurement262094

4 ného materiálu vytvořen kanál pro přívod světelného paprsku ze zdroje světelných paprsků a kanál pro· odvádění odraženého paprsku ke vstupnímu prvku vyhodnocovacího bloku. Zdrojem světelných paprsků může být s výhodou světelná dioda, vstupním prvkem vyhodnocovacího bloku pak fototranzistor.4, a channel is provided for supplying the light beam from the light source and a channel for discharging the reflected beam to the input element of the evaluation block. Preferably, the light beam source may be a light emitting diode, the input element of the evaluation block may be a phototransistor.

'Hlavní přínos sondy pro bodové měření lesku spočívá v její velmi jednoduché konstrukci. V porovnání s přístroji první skupiny pro měření lesku je tato sonda méně náročná z hlediska výroby i z hlediska požadavků na přesnost seřízení při vlastním měření. Navíc dává možnost provádět vedle běžných statických měření také měření kontinuální — například průběžná měření lesku kontinuálně vyráběného pásového polotovaru. Za přínos lze považovat rovněž i samotný princip bodového měření lesku, který umožňuje vedle velmi přesných srovnávacích měření také identifikovat a místně vymezit i velmi malé oblasti povrchu vzorku, které mají v důsledku lokálních vad materiálu odlišný lesk.The main benefit of the probe for spot gloss measurement is its very simple construction. Compared to the instruments of the first gloss measurement group, this probe is less demanding in terms of production and in terms of accuracy adjustment requirements in the actual measurement. In addition, it provides the possibility to perform continuous measurements in addition to conventional static measurements - for example, continuous measurements of the gloss of a continuously manufactured strip blank. The principle of spot gloss measurement can also be considered as a benefit, which allows to identify and locate very small areas of the sample surface that have a different gloss due to local material defects, in addition to very accurate comparative measurements.

Vedle těchto nesporných předností má ovšem stávající konstrukční řešení sondy pro bodové měření lesku také své nedostatky. Za jeden z nejzávažnějších lze považovat skutečnost, že funkci fotoelektrických prvků v sondě ovlivňuje teplota, resp. elektromagnetické záření v oblasti měřeného místa. Tak může — například u měření lesku polotovarů, resp. výrobků, jejichž povrchová teplota je v důsledku požadavků předchozího^ nebo následného zpracování vyšší než běžná pokojová teplota, dojít i k poměrně značnému zkreslení. Tato skutečnost je markantní např. u. měření lesku předehřátých plošných polotovarů jako pásů nebo desek- z polymerních materiálů před. jejich dalším zpracováním.K Odstranění výše uvedeného nedostatku přispívá do značné míry konstrukční řešení sondy podle vynálezu. Jedná se o sondu pro bodově měření lesku, tvořenou tělesem, v němž je obdobně jako u doposud známých sond ve stejném úhlu, vzhledem ke kolmici k rovině měřeného materiálu vytvořen kanál pro přívod světelného paprsku ze zdroje světelných paprsků a kanál pro odvádění odraženého paprsku ke vstupnímu prvku vyhodnocovacího bloku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zdrojem světelných paprsků je světelná dioda, která je umístěna vně kanálu pro přívod světelného paprsku a je s kanálem spojena vstupním světlovodem a že vstupním prvkem vyhodnocovacího bloku je fototranzistor, který je umístěn vně kanálu pro odvádění odraženého paprsku a je s kanálem spojen výstupním světlovodem.In addition to these indisputable advantages, however, the current design of the probe for spot gloss measurement also has its drawbacks. One of the most serious ones is the fact that the function of photoelectric elements in the probe is influenced by temperature, resp. electromagnetic radiation in the measured area. Thus, for example, the gloss measurement of semi-finished products, respectively. For products whose surface temperature is higher than normal room temperature due to the requirements of prior or subsequent processing, there is also a considerable degree of distortion. This is remarkable, for example, in the measurement of the gloss of preheated sheet blanks as sheets or sheets of polymeric materials before. To overcome the above drawback, the design of the probe according to the invention contributes to a considerable extent. It is a probe for spot measurement of gloss, formed by a body in which, similarly to the known probes at the same angle, with respect to the perpendicular to the plane of the measured material, a channel for the light beam from the light source and a channel for the reflected ray to the input element of the evaluation block. SUMMARY OF THE INVENTION The light beam source is a light-emitting diode which is located outside the light feed channel and is connected to the channel by an input light guide, and that the input element of the evaluation block is a phototransistor which is located outside the reflected beam channel. connected to the channel by an output light guide.

Hlavním přínosem řešení podle vynálezu je skutečnost, že dané řešení sondy pro hodové měření lesku vylučuje negativní vlivy změn teploty měřeného povrchu, negativní vlivy elektromagnetického' záření, působícího v okolí měření i další možné negativní vlivy okolního prostředí na výsledky měření. Při toím jsOu zachovány všechny pozitivní vlastnosti, stávajících sond pro bodové měření lesku.The main advantage of the solution according to the invention is that the given solution of the probe for the focal gloss measurement eliminates the negative effects of temperature changes of the measured surface, negative effects of electromagnetic radiation acting around the measurement and other possible negative effects of the environment on the measurement results. In doing so, all the positive properties of the existing gloss spot probes are maintained.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklad konkrétního řešení sondy podle vynálezu, znázorněného n.a přiloženém výkresu v osovém řezu.To illustrate the invention in greater detail, the following example of a particular probe solution according to the invention, illustrated in the accompanying drawing, is shown in axial section.

V příkladném konstrukčním uspořádání podle obr. jsou v tělese 1 sondy vytvořeny dva kanály, které svírají s kolmicí k rovině měřeného materiálu 7 úhel a = 45°. Zdrojem* světelného paprsku 10 je světelná dioda 4. Konkrétně se jedná o světelnou diodu, vyzařující v infračervené oblasti — při vlnových délkách kolem 950 nm.Další část sondy pak tvoří vstupní prvek vyhodnocovacího bloku, kupř. fototranzistor 5. V konkrétním uspořádání je použit křemíkový fototranzistor 5 s maximální spektrání citlivostí v okolí vlnové délky 950 nm.In the exemplary construction according to FIG. 2, two channels are formed in the probe body 1 which form an angle [alpha] = 45 [deg.] With the perpendicular to the plane of the material to be measured. The light source 10 is a light-emitting diode 4. Specifically, it is a light-emitting diode emitting in the infrared region - at wavelengths of about 950 nm. The other part of the probe then forms the input element of the evaluation block, e.g. Phototransistor 5. In a particular embodiment, a silicon phototransistor 5 with a maximum sensitivity spectra around a wavelength of 950 nm is used.

Světelná dioda 4 i fototranzistor 5 jsou umístěny vně kanálu pro přívod světelného paprsku 2, resp. kanálu pro odvádění odraženého' paprsku 3. Světelný paprsek 10 je k povrchu měřeného materiálu 7 přiváděn vstupním světlovodem 8, odražený paprsek 11 je do fototranzistoru 5 odváděn výstupním světlovodem 9.Both the light-emitting diode 4 and the phototransistor 5 are located outside the light beam supply channel 2 and the light beam supply channel 2 respectively. The light beam 10 is fed to the surface of the material to be measured 7 through the input light guide 8, the reflected beam 11 is fed to the phototransistor 5 through the output light guide 9.

Konstrukční řešení sondy je vhodné jak pro statické, tak 1 pro kontinuální měření lesku. Při statických měřeních je potřebná vzdálenost mezi spodní plochou sondy a měřeným vzorkem zajištěna distanční podložkou 6, při kontinuálních měřeních se tato podložka odmontuje a sonda se umístí v konstantní vzdálenosti od povrchu procházejícího měřeného materiálu 7.The probe design is suitable for both static and continuous gloss measurement. In static measurements, the necessary distance between the bottom surface of the probe and the sample to be measured is provided by the spacer 6, in continuous measurements the spacer is removed and the probe is positioned at a constant distance from the surface of the passing material 7.

Claims

SUBJECT

A luminous spot measurement probe formed by a body in which a channel is provided at the same angle with respect to the perpendicular to the plane of the material to be measured, for supplying a light beam from the light source and a reflected beam channel to the input element of the evaluation block. The light-emitting diode (4), which is located outside the light-receiving channel (2) and is connected to the channel by an input light guide (8) and the input element of the evaluation block is a phototransistor (5), located outside the channel removal of the reflected beam (3) and connected to the channel by an output light guide (9),