DE10010213B4 - Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen - Google Patents

Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen Download PDF

Info

Publication number
DE10010213B4
DE10010213B4 DE10010213A DE10010213A DE10010213B4 DE 10010213 B4 DE10010213 B4 DE 10010213B4 DE 10010213 A DE10010213 A DE 10010213A DE 10010213 A DE10010213 A DE 10010213A DE 10010213 B4 DE10010213 B4 DE 10010213B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring
measuring head
spectrometer
light
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10010213A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10010213A1 (de
Inventor
Jürgen Dipl.-Ing. Gobel
Werner Dipl.-Ing. Hoyme
Martin Dipl.-Ing. Götz
Wilhelm Dipl.-Ing. Schebesta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Carl Zeiss Jena GmbH
Priority to DE10010213A priority Critical patent/DE10010213B4/de
Priority to GB0104773A priority patent/GB2366372B/en
Priority to US09/797,154 priority patent/US20020001078A1/en
Priority to FR0102894A priority patent/FR2805892B1/fr
Publication of DE10010213A1 publication Critical patent/DE10010213A1/de
Priority to US10/422,558 priority patent/US20030202180A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10010213B4 publication Critical patent/DE10010213B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J2001/0481—Preset integrating sphere or cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3155—Measuring in two spectral ranges, e.g. UV and visible

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Optische Meßvorrichtung zur Ermittlung von Eigenschaften von Meßobjekten, insbesondere zur Qualitätsüberwachung kontinuierlich an der Meßvorrichtung vorüberfließender und/oder vorüberbewegter Meßobjekte, umfassend:
– einen in definierter Lage zum Meßobjekt (M) positionierten Meßkopf (1),
– eine mit dem Meßkopf (1) verbundene Meßlichtquelle (3) zur Beleuchtung eines Meßfleckes (F) am Meßobjekt (M),
– einen im Meßkopf (1) vorgesehenen Meßlichtempfänger (6) zur Erfassung von Licht aus dem Bereich des Meßfleckes (F),
– mindestens ein mit dem Meßlichtempfänger (6) optisch gekoppeltes, in den Meßkopf (1) integriertes Spektrometer und
– eine ebenfalls in den Meßkopf (1) integrierte Signalaufbereitungseinrichtung (12) zur Verarbeitung der Ausgangssignale des mindestens einen Spektrometers.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Meßvorrichtung zur Eigenschaftsermittlung an Meßobjekten; sie ist insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichem Fluß bzw. kontinuierlicher Bewegung der Meßobjekte geeignet.
  • Aus dem Stand der Technik sind nach dem Prinzip der Spektroskopie arbeitende Meßvorrichtungen bekannt, mit denen beispielsweise der Reflexionsgrad oder auch der Transmissionsgrad von Meßobjekten erfaßt werden kann. Anhand des erfaßten Meßspektrums lassen sich Aussagen sowohl über optische als auch nicht-optische Eigenschaften der Meßobjekte treffen, welche wiederum zu einer Beurteilung der untersuchten Meßobjekte verwendet werden.
  • Durch spektroskopische Untersuchungen lassen sich beispielsweise Materialbahnen oder -tafeln hinsichtlich der Maßhaltigkeit und der Qualitätsparameter überwachen. Gleichfalls ist auch eine Überwachung von nicht-festen Materialströmen möglich.
  • Aus dem Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang bekannt, das Reflexionsverhalten der Meßobjekte zu erfassen, um daraus Beurteilungskriterien für die Qualitätskontrolle zu erhalten. Bei transparenten Meßobjekten kann mit Hilfe einer Transmissionsmessung die Transparenz des Meßobjektes spektroskopisch bestimmt werden.
  • Herkömmliche Meßvorrichtungen zur Reflexions- oder Transmissionsmessung verwenden in der Regel einen optischen Meßkopf, der in unmittelbarer Nähe des Meßobjektes angeordnet wird. Dieser Meßkopf umfaßt eine Meßlichtquelle zur Beleuchtung eines Meßfleckes auf dem Meßobjekt. Weiterhin ist ein Empfänger zum Erfassen von Licht im Bereich des Meßfleckes unmittelbar neben dem Meßobjekt vorgesehen. Im Falle einer Reflektionsmessung befindet sich der Empfänger auf der Seite der Meßlichtquelle und erfaßt vom Meßobjekt reflektiertes Licht. Im Falle einer Transmissionsmessung ist der Empfänger hingegen auf der in bezug auf den Meßfleck gegenüberliegenden Seite des Meßobjektes angeordnet und erfaßt durch das Meßobjekt hindurchdringendes Licht.
  • Zur Auswertung des erfaßten Lichtes des Meßfleckes wird ein Spektrometer verwendet, das abseits des Meßobjektes aufgestellt ist. Das vom Empfänger erfaßte Licht wird über einen vergleichsweise langen Weg in der Größenordnung von etwa 20 Metern mittels eines Lichtleiters, der aus einer Vielzahl von einzelnen Fasern besteht, zu dem Spektrometer geleitet. Aus der Länge des Übertragungsweges resultieren Einflüsse, welche die physikalischen Werte des Meßlichtes und damit die Qualität der zu ermittelnden Aussagen beeinträchtigen. Beispielsweise kann es zu Transmissionsänderungen des Lichtleiters infolge mechanischer oder thermischer Beeinflussungen kommen.
  • Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß der optische Meßkopf über bzw. neben dem Meßobjekt verfahrbar sein soll, um auch breitere Materialbahnen oder -ströme untersuchen zu können. Hierzu ist dann der Meßkopf auf einer Traversenanordnung angebracht, die relativ zu dem Meßobjekt bewegbar ist. Um in derartigen Fällen eine mechanische Beschädigung des Lichtleiters zu vermeiden, sind technische Vorkehrungen gegen einen vorzeitigen Bruch erforderlich. Die Verlegung des Lichtleiters muß daher mit besonderer Sorgfalt erfolgen. Neben den optischen und mechanischen Beeinträchtigungen ergibt sich für die bekannte optische Meßvorrichtung überdies ein verhältnismäßig hoher Installationsaufwand, da der Meßkopf mit dem Spektrometer erst vor Ort gekoppelt werden kann, nachdem der Lichtleiter sorgfältig verlegt worden ist. Zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse ist deshalb die Vorrichtung vor Ort auf einen Sollzustand zu justieren. Diese Justierung wird bei jeder Reinstallation der bekannten Vorrichtungen notwendig.
  • In DE 32 15 879 A1 ist beispielsweise ein Gerät zur Spektrenmessung in der Blutbahn beschrieben, mit dem die Messung des Streulicht-Spektrums von Blut innerhalb einer peripheren Vene oder Arterie möglich ist, ohne den freien Durchfluß des Blutes durch das Blutgefäß zu unterbinden. Bei diesem Gerät ist eine Lichtleitersonde über Steckverbindungen bei genau definierter Lage der Lichtleiter mit einem Diodenzeilenspektrometer und einer Beleuchtungseinrichtung verbunden, wobei das Diodenzeilenspektrometer ein Öffnungsverhältnis hat, das die Apertur des Lichtleiters ohne Beschnitt aufnimmt.
  • Ein Verfahren zur automatischen Inspektion von Textilien und flächenhaften Waren ist in DE 36 39 636 C2 angegeben. Hierbei wird die Warenoberfläche mit einer Anordnung gleichartiger Farb-Flächenkameras ausschnittweise erfaßt, die Signale der drei Primärfarben werden digitalisiert und mittels einer Recheneinheit werden im Takt der Bildpunkt frequenz die Primärfarben in die drei Farben des zur Farbfehlererkennung verwendeten Farbraums umgerechnet. Nachfolgend wird ein Vergleich mit gespeicherten Farbmerkmals-Daten vorgenommen und auf dieser Grundlage Farbfehler ermittelt und klassifiziert.
  • Aus DE 38 06 382 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von laufenden transparenten Bahnen bekannt. Hierbei wird ein Lichtstrahl unter einem konstanten Winkel, der kleiner als 90° ist, auf die Bahn gerichtet. Das transmittierte Licht wird unter der Bahn von einem photoelektrischen Wandler erfaßt und einem Rechner zugeführt, in dem dann die Auswertung erfolgt.
  • Bei einem Verfahren zum automatischen Sortieren von Abfall-material nach DE 43 05 006 A1 ist eine zweistufige Sortierung vorgesehen, wobei in einer ersten Stufe eine Vorsortierung nach vorzugsweise einem von der stofflichen Zusammensetzung des Abfallmaterials abweichenden Kriterium und danach in einer zweiten Stufe eine Sortierung nach stofflichen Kriterien vorgenommen wird. Die Überprüfung der stofflichen Kriterien in der zweiten Stufe erfolgt anhand eines Spektrogramms des Abfallmaterials, wobei bevorzugt ein Verfahren zur Spektralanalyse genutzt wird, bei dem der zu messende Stoff während seiner Bewegung entlang einer Förderbahn mit Licht beaufschlagt und das vom Stoff reflektierte Licht gleichzeitig auf mehrere fotoelektrische Wandler projiziert wird. Die Ausgangssignale der Wandler werden in einer spektrometrischen Analyseeinrichtung nach artspezifischen Kriterien bewertet.
  • Zur Bestimmung der Farbwerte von Dünnfilmschichten dienen ein Verfahren und eine Vorrichtung nach DE 195 28 855 A1 . Hierbei werden Remissionsgradkurven bestimmt, indem störende Instabilitäten der gemessenen Strahlungsfunktion auf das aktuelle Meßlichtspektrum normiert werden. Dazu wird die Substratfläche mit einer Lichtquelle beleuchtet, das reflektierte bzw. transmittierte Licht wird auf den Eintrittspalt einer lichtdispersiven und lichtdetektierenden Vorrichtung gelenkt, der Mittel zur Charakterisierung des Emissionsspektrums des erfaßten Lichtes nachgeordnet sind. Die Lichtquelle besteht aus einer Photometerkugel, in der eine Lampe angeordnet ist.
  • In DE 196 29 342 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur nicht-invasiven, transkutanen Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Körpergeweben beschrieben, die auf der Basis der Spektralanalyse und einer Pulsmessung arbeiten. Dabei wird an einer Körperstelle der Grad der Blutfüllung in Abhängigkeit vom Pulsschlag erfaßt und bei einem bestimmten Grad der Blutfüllung mindestens eine Spektrenregistierung vorgenommen. Aus dem jeweils registrierten Spektrum wird die Stoffkonzentration ermittelt und angezeigt.
  • Zur Abtastung einer vorzugsweise textilen Warenbahn sind das Verfahren und die Vorrichtung nach DE 197 32 831 C2 vorgesehen. Die Warenbahn wird mit einer Lichtquelle beleuchtet, die ein bekanntes Spektrum aufweist. Das von der Bahn re-emittierte Licht wird hinsichtlich vorbestimmter Bereiche der Bahn erfaßt und anschließend spektral zerlegt. Die dann gemessene spektrale Zusammensetzung wird bezogen auf die jeweiligen Bereiche der Bahn fortlaufend protokolliert.
    •
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine nach dem Prinzip der Spektroskopie arbeitende optische Meßvorrichtung so weiterzuentwikkeln, daß sie zur Qualitätsüberwachung von kontinuierlich an der Meßvorrichtung vorüberfließenden und/oder vorüberbewegten Meßobjekten geeignet und dabei mit wenig Aufwand montierbar bzw. demontierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Meßvorrichtung der eingangs genannten Art, umfassend einen unmittelbar neben einem Meßobjekt anordenbaren Meßkopf, eine an dem Meßkopf gehaltene Meßlichtquelle zur Beleuchtung eines Meßfleckes an dem Meßobjekt, einen am Meßkopf vorgesehenen Meßlichtempfänger zur Erfassung von Licht aus dem Bereich des Meßfleckes, mindestens ein Spektrometer, das über eine Lichtleitvorrichtung mit dem Meßlichtempfänger optisch gekoppelt ist, wobei das Spektrometer und die Lichtleitvorrichtung in dem Meßkopf aufgenommen sind und eine ebenfalls in dem Meßkopf aufgenommene Signalaufbereitungseinrichtung zur Verarbeitung der Ausgangsignale des mindestens einen Spektrometers.
  • Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung erlaubt eine einfache und schnelle Montage nahe dem zu untersuchenden Meßobjekt. Dabei kann die Justierung zur Abstimmung des Meßlichtempfängers auf das oder die Spektrometer bereits werksseitig vorgenommen werden, so daß bei der Montage vor Ort mit Ausnahme der ohnehin erforderlichen Einstellungen des Meßkopfes in bezug auf das Meßobjekt keine weiteren Justierschritte anfallen. Hierdurch läßt sich die Erstmontage sowie auch eine Wiedermontage der Meßvorrichtung erheblich vereinfachen.
  • Aus der Anordnung sämtlicher Komponenten in einem Meßkopf bzw. einem kompakten Meßkopf resultieren überdies kürzeste Verbindungsstrecken zwischen dem Meßlichtempfänger und dem oder den Spektrometern. Dies führt nicht nur zu Material- und Kosteneinsparungen in Hinblick auf die Verwendung von Lichtleitermaterial. Vielmehr läßt sich auch die von der Länge der Lichtleitvorrichtung abhängige Meßlichtintensität verbessern. Überdies werden Transmissionsänderungen verringert und deren Störeinflüsse auf die Meßergebnisse vermindert. Weiterhin kann eine mechanische Überbeanspruchung der empfindlichen Lichtleitvorrichtungen verhindert werden.
  • Der Begriff „Meßkopf" schließt hier sowohl offene als auch geschlossene Gehäuse sowie bühnenartige Haltekonstruktionen mit ein, welche alle vorgenannten Baugruppen tragen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Meßkopf zwei Spektrometer aufgenommen, die aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche abdecken, wobei beide Spektrometer mit demselben Meßlichtempfänger zusammenwirken und mit diesem über einen Y-Lichtleiter optisch gekoppelt sind. Vorzugsweise deckt die Meßvorrichtung gemeinsam einen gesamten Wellenlängenbereich von etwa 350 nm bis 2500 nm ab. Dabei liefert der VIS-Bereich (sichtbares Licht) vorzugsweise optische Informationen, beispielsweise über Farbeigenschaften sowie Ver- und Entspiegelung, wohingegen der NIR-Bereich (naher Infrarotbereich) Informationen über Konzentrationen von Bestandteilen der Meßobjekte liefert. Vorzugsweise wird dabei ein Spektrometer für den NIR-Bereich und ein weiteres Spektrometer für den VIS-Bereich sowie den UV-Bereich verwendet. Durch diese wellenlängenbezogene Aufteilung der Spektrometer lassen sich diese besonders kompakt bauen und gemeinsam in einem Meßkopf bzw. Gehäuse unterbringen.
  • Die Verwendung des Y-Lichtleiters erlaubt eine gleichzeitige Messung über den gesamten, breiten Wellenlängenbereich, wobei die Qualität der Meßergebnisse durch die unmittelbar benachbarte Anordnung der Spektrometer zu dem Meßlichtempfänger begünstigt wird. Die Länge der Lichtleiter in Y-Form beträgt dabei bevorzugt weniger als 20 cm.
  • Vorzugsweise ist an dem Meßkopf eine Datenschnittstelle zur Verbindung der optischen Meßvorrichtung mit einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigenvorrichtung vorgesehen. Diese können beispielsweise vom Meßort entfernt in einer Schaltwarte untergebracht werden. Die Verbindung wird über eine elektrische Leitung oder auch über eine Infrarotfernverbindung bewerkstelligt.
  • In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Meßkopf eine Photometerkugel mit einer auf den Meßfleck gerichteten Öffnung vorgesehen, wobei die Meßlichtquelle in die Photometerkugel integriert ist, um eine diffuse, indirekte Beleuchtung des Meßfleckes zu ermöglichen. Der ebenfalls an der Photometerkugel vorgesehene Meßlichtempfänger ist durch die Öffnung der Photometerkugel auf den Meßfleck gerichtet. Damit lassen sich die zur Erzeugung des Meßlichtes sowie zum Empfang der auszuwertenden Meßsignale erforderlichen Baugruppen in ein Modul integrieren, das beispielsweise für unterschiedliche Gehäusetypen einer Geräteserie verwendet werden kann.
  • Zur Kompensation von Intensitätsänderungen der Meßlichtquelle sowie von systematischen Meßfehlern, insbesondere bei der Verwendung einer Photometerkugel, ist zu jedem Spektrometer ein zweites, gleichartiges Spektrometer in dem Meßkopf vorgesehen, in das synchron zu dem Betrieb des erstgenannten Spektrometers das Licht einer Referenzfläche eingeblendet wird. Bei der Verwendung von zwei Spektrometern für die vorgenannten Wellenlängenbereiche kommt wiederum ein kurzer Y-Lichtleiter zum Einsatz. Durch eine Kompensationssignalbildung zwischen den jeweils gleichartigen Spektrometern läßt sich die Relevanz der aus den Meßsignalen gezogenen Folgerungen weiter verbessern.
  • Bevorzugt befindet sich die Referenzfläche an einem Innenwandabschnitt der Photometerkugel, deren Licht durch einen ebenfalls an der Photometerkugel vorgesehenen Referenz lichtempfänger erfaßt wird. Zur Vermeidung von Verfälschungen ist es zweckmäßig, wenn der Referenzlichtempfänger nicht direkt vom Meßlicht getroffen wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, die neben einer Reflexionsmessung zusätzlich eine Transmissionsmessung erlaubt, umfaßt die optische Meßvorrichtung einen unmittelbar neben dem Meßobjekt in definierter Lage anordenbaren zweiten Meßkopf, der dem ersten Meßkopf in bezug auf den Meßfleck und das Meßobjekt diametral gegenüberliegt. An dem zweiten Meßkopf ist ein Meßlichtempfänger zum Erfassen von Licht aus dem Bereich des Meßfleckes vorgesehen sowie weiterhin mindestens ein Spektrometer, das über eine Lichtleitvorrichtung mit dem Meßlichtempfänger optisch gekoppelt ist, sowie schließlich eine Signalaufbereitungseinrichtung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des mindestens einen Spektrometers des zweiten Meßkopfes.
  • Diese Anordnung erlaubt eine gleichzeitige Reflexions- und Transmissionsmessung an demselben Meßort, wodurch eine hohe Meßgeschwindigkeit verwirklicht werden kann. Die Meßzeit für die Bewertung eines Meßortes kann dabei deutlich unter einer Sekunde liegen. Vorzugsweise sind in dem zweiten Meßkopf zwei Spektrometer aufgenommen, die aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche abdecken, wobei beide Spektrometer mit demselben Meßlichtempfänger des zweiten Meßkopfes zusammenwirken und mit diesem über einen Y-Lichtleiter optisch gekoppelt sind. Wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Meßkopf ausgeführt, läßt sich hiermit ein breiter Wellenlängenbereich, beispielsweise von 350 nm bis 2500 nm, mit einer einzigen Messung gleichzeitig abdecken, wodurch sich die Meßeffizienz weiter verbessern läßt.
  • Zur Kompensation von Intensitätsänderungen der Meßlichtquelle sowie ggf. auftretender systematischer Fehler kann auch bei der Transmissionsmessung eine Signalkompensation vorgenommen werden. Hierzu wird bevorzugt das gleiche Kompensationssignal wie bei der Reflexionsmessung verwendet.
  • Zur Signalkompensation ist es vorteilhaft, wenn an dem zweiten Meßkopf ebenfalls eine Datenschnittstelle zur Verbindung der optischen Meßvorrichtung mit einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung vorgesehen ist. Der für die Signalkompensation erforderliche Datenaustausch kann dann über den externen Rechner erfolgen, so daß eine Verbindungsleitung zwischen den einzelnen Meßköpfen nicht nötig wird. Durch die doppelte Verwendung der Kompensations-Spektrometer in dem ersten Meßkopf kann der apparative Aufwand für eine zusätzliche Kompensation bei der Transmissionsmessung gering gehalten werden. Die Ermittlung der kompensierten Signale kann dabei in jedem Meßkopf sowie auch in dem externen Rechner erfolgen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine optische Meßvorrichtung gelöst, die allein zur Transmissionsmessung ausgelegt ist. Hierzu umfaßt diese einen unmittelbar neben einem Meßobjekt in definierter Lage anordenbaren ersten Meßkopf, eine an dem ersten Meßkopf gehaltene Meßlichtquelle zur Beleuchtung eines Meßfleckes an dem Meßobjekt, einen unmittelbar neben dem Meßobjekt in definierter Lage anordenbaren zweiten Meßkopf, der dem ersten Meßkopf in bezug auf den Meßfleck auf der anderen Seite des Meßobjektes diametral gegenüberliegt, einen an dem zweiten Meßkopf vorgesehenen Meßlichtempfänger zur Erfassung von Licht aus dem Bereich des Meßfleckes, mindestens ein Spektrometer, das über eine Lichtleitvorrichtung mit dem Meßlichtempfänger optisch gekoppelt ist, wobei das Spektrometer und die Lichtleitvorrichtung in dem zweiten Meßkopf aufgenommen sind, und eine Signalaufbereitungseinrichtung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des mindestens einen Spektrometers des zweiten Meßkopfes.
  • Hiermit ergeben sich die bereits oben erläuterten Vorteile im Zusammenhang mit der Reflexionsmessung.
  • Wie dort können auch bei einer auf die Transmissionsmessung ausgelegten Meßvorrichtung in dem zweiten Meßkopf zwei Spektrometer vorgesehen sein, die aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche abdecken, wobei beide Spektrometer mit demselben Meßlichtempfänger des zweiten Meßkopfes zusammenwirken und mit diesem über einen Y-Lichtleiter optisch gekoppelt sind. Damit läßt sich auch bei der Transmissionsmessung mit einem einzigen Meßvorgang ein breiter Wellenlängenbereich abdecken, der den Bereichen UV, VIS sowie einschließlich IR entspricht, beispielsweise der Gesamt-Wellenlängenbereich von etwa 350 nm bis 2500 nm.
  • In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist zu jedem Spektrometer in dem zweiten Meßkopf ein zweites, gleichartiges Spektrometer in dem ersten Meßkopf vorgesehen, in das synchron zu dem Betrieb des erstgenannten Spektrometers das Licht einer Referenzfläche eingeblendet wird. Hiermit lassen sich wiederum Intensitätsänderungen der Meßlichtquellen sowie systematische Fehler während des Messens kompensieren.
  • Desweiteren kann die bereits oben erwähnte Photometerkugel im ersten Meßkopf eingesetzt werden, wobei an dieser im Fall der reinen Transmissionsmessung ein Meßlichtempfänger nicht erforderlich ist und damit weggelassen werden kann. Bei Verwendung einer einheitlichen Photometerkugel in einer Geräteserie kann eine an entsprechender Stelle vorgesehene Aufnahmeöffnung für den Meßlichtempfänger unbesetzt bleiben. Vorzugsweise wird die entsprechende Öffnung durch eine Kappe verschlossen.
  • Zur Kommunikation mit einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung ist an beiden Meßköpfen jeweils eine Datenschnittstelle vorgesehen, wobei die Datenübertragung über eine elektrische Leitung oder auch über eine Infrarotfernverbindung erfolgt. Sofern in dem ersten Meßkopf bzw. Gehäuse keine Spektrometer zur Signalkompensation verwendet werden, kann die Datenschnittstelle an dem ersten Meßkopf auch entfallen.
  • Zur weiteren Vereinfachung der Meßvorrichtung ist es vorteilhaft, die Lichtleitvorrichtung aus Lichtleitfasern zu bilden, deren freie Enden zu dem Meßobjekt hin gleichzeitig den Meßlichtempfänger bilden.
  • Eine besonders kompakte Bauweise der Meßköpfe bzw. der Gehäuse läßt sich dann erzielen, wenn die verwendeten Spektrometer jeweils als Miniaturspektrometer mit Diodenzeilen-Empfängern ausgebildet sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Meßlichtquelle zum Zwecke der Signalbildung ein- und ausschaltbar. Damit können im Gegensatz zu der Verwendung ei ner Konstantlichtquelle bewegte Shutter vermieden werden, die dort zur Dunkelmessung erforderlich sind, so daß die Meßvorrichtung weiter vereinfacht wird. Überdies werden Erschütterungen, die aus der Bewegung der Shutter resultieren, vermieden, so daß die Abstände zwischen den einzelnen Messungen sehr kurz gehalten werden können.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer spektroskopischen Meßvorrichtung zur Reflexionsmessung,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer spektroskopischen Meßvorrichtung zur Reflexionsmessung, bei dem eine Signalkompensation erfolgt,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer spektroskopischen Meßvorrichtung, das eine gleichzeitige Reflexions- und Transmissionsmessung in einem Spektral-Teilbereich (UV oder VIS oder NIR) mit Kompensation erlaubt, und in
  • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer spektroskopischen Meßvorrichtung zur Transmissionsmessung im Spektralbereich UV, VIS und NIR mit Signalkompensation.
  • Das erste Ausführungsbeispiel in 1 zeigt eine spektroskopische Meßvorrichtung zur Reflexionsmessung mit einem Meßkopf 1 in Form eines kompakten Gehäuses, der vor oder über einem Meßobjekt M in definiertem Abstand anordenbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Meßvorrichtung zur Qualitätskontrolle an einer Materialbahn oder Materialtafel eingesetzt. Sie kann jedoch auch für an dere feste Meßobjekte sowie auch für Materialströme ohne feste Form verwendet werden.
  • Bevorzugt wird der Meßkopf 1 an einer quer zu dem Meßobjekt M bzw. der Materialbahn verfahrbaren Traverse befestigt, so daß die Eigenschaftsermittlung über die gesamte Breite der Materialbahn, der Materialtafel oder des Materialstromes vorgenommen werden kann, da der von der Meßvorrichtung genutzte Teil des Meßfleckes F in der Regel deutlich kleiner ist als dessen Gesamtausdehnung.
  • In dem Meßkopf 1, der nicht notwendigerweise nach allen Seiten geschlossen sein muß, sondern beispielsweise auch eine Haltebühne sein kann, ist eine Meßeinheit 2 vorgesehen, die eine Meßlichtquelle 3 umfaßt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu eine Halogenlampe verwendet. Es ist jedoch auch möglich, an dieser Stelle eine Deuteriumlampe zu verwenden, oder auch eine Halogenlampe zusammen mit einer Deuteriumlampe.
  • Wie aus 1 zu entnehmen ist, umfaßt die Meßeinheit 2 weiterhin eine Kondensorlinse 4 zur senkrechten Projektion des Meßlichtes der Meßlichtquelle 3 auf das Meßobjekt M. Durch die Verwendung der Linse 4 ergibt sich eine gleichmäßige Ausleuchtung des Meßfleckes F auf dem Meßobjekt M. Die Meßeinheit 2 wird an ihrem zu dem Meßobjekt M gerichteten Ende durch ein lichtdurchlässiges Schutzglas 5 verschlossen.
  • Zur Erfassung des im Bereich des Meßfleckes F vom Meßobjekt M reflektierten Lichtes ist ein Meßlichtempfänger 6 vorgesehen, der durch freie Enden von radialsymmetrisch um die Mittelachse der Meßeinheit 2 angeordnete Monolichtleitfasern gebildet wird. Die freien Enden der Monolichtleitfasern sind hier unter einem Winkel von 45° zu der Oberfläche des Meßobjektes M geneigt. Der Abstand der einzelnen Enden zu dem Meßfleck F ist dabei derart gewählt, daß der Betrachtungskegel jeder einzelnen Monolichtleitfaser den gleichen Abschnitt F' des Meßfleckes F erfaßt. Dieser Abschnitt F' ist etwas kleiner als der ausgeleuchtete Meßfleck F, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung gegenüber Schwankungen des Abstandes der Meßeinheit 2 zu dem Meßobjekt M stark verringert werden kann. Meßobjektbedingte Abweichungen von der räumlichen Gleichmäßigkeit des reflektierten Lichtes werden durch die Anordnung ausgeglichen.
  • Die Monolichtleitfasern werden zu einem Bündel zusammengefaßt und an einer Koppelstelle im Bereich eines rückseitigen Sockels der Meßeinheit 2 an einen Y-Lichtleiter 8 angekoppelt. Über diesen erfolgt die Verteilung des von dem Meßlichtempfänger 6 erfaßten Meßlichtes in zwei Spektrometer SP1 und SP2. Diese sind jeweils als Miniaturspektrometer mit einem Diodenzeilen-Empfänger 15 ausgebildet. Dabei deckt ein Spektrometer SP1 den UV-Bereich sowie den Bereich des sichtbaren Lichtes ab, während das zweite Spektrometer SP2 im langwelligen Bereich an den Wellenlängenbereich des ersten Spektrometers SP1 anschließt, folglich den nahen Infrarotbereich erfaßt. Gemeinsam decken die beiden Spektrometer SP1 und SP2 einen Wellenlängenbereich von 350 nm bis 2500 nm ab.
  • In den Spektrometern SP1, SP2 werden für unterschiedliche Wellenlängenbereiche jeweils proportionale elektrische Signale gebildet, die an eine in dem Meßkopf 1 aufgenommene Elektronik-Einheit 9 weitergeleitet werden. In dieser Elektronik-Einheit 9 ist eine Signalaufbereitungseinrichtung 12 vorgesehen, in der eine Verarbeitung und ggf. auch Digitalisierung der von den Spektrometern SP1 und SP2 erhaltenen Signale erfolgt. Weiterhin ist in der Elektronik-Einheit 9 eine Schnittstelle 13 zur Verbindung der Meßvorrichtung mit einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung vorgesehen. Die Übertragung der aufbereiteten Signale kann über eine geeignete Signalleitung oder auch durch eine Infrarotfernübertragung erfolgen. Der externe Rechner wird beispielsweise in einer Meßwarte fernab des Meßortes aufgestellt. In dem externen Rechner können weitere Auswertungsaufgaben vorgenommen werden. Sofern nur Momentanwerte für das zu untersuchende Meßobjekt M benötigt werden, kann auch eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung des Meßergebnisses genügen, wobei dann die erforderlichen Auswertungsoperationen in der Signalaufbreitungseinrichtung 12 am Meßort selbst vorgenommen werden.
  • Die Elektronik-Einheit 9 umfaßt weiterhin eine Vorrichtung zur stabilisierten Spannungsversorgung 10 für die Meßlichtquelle 3, sowie einen Anschluß zu einer Stromversorgung 14. Die Steuerung der einzelnen Komponenten sowie das Ein- und Ausschalten der Meßlichtquelle 3 zur Durchführung einer Messung wird durch einen ebenfalls in der Elektronik-Einheit 9 aufgenommenen Mikroprozessor 11 gesteuert.
  • Der Meßablauf für die spektrale Signalgewinnung bei einer Reflexionsmessung ohne Kompensationssignal erfolgt mikroprozessorgesteuert unter Bestimmung der folgenden Signale.
  • Bei ausgeschalteter Lampe wird synchron eine Dunkelmessung in den zwei Spektrometern SP1 und SP2 vorgenommen:
    SD1; SD2.
  • Bei eingeschalteter Lampe und eingebrachtem Weißstandard erfolgt synchron eine Hellmessung in den zwei Spektrometern SP1 und SP2:
    SW1; SW2.
  • Bei eingeschalteter Lampe und je nach methodischer Forderung ohne Probe oder mit eingebrachter Schwarzprobe erfolgt synchron eine weitere Hellmessung in beiden Spektrometern:
    SS1; SS2.
  • Weiterhin wird bei eingeschalteter Lampe in beiden Spektrometern SP1 und SP2 synchron eine Hellmessung an einer eingebrachten Meßprobe vorgenommen:
    SP1; SP2
  • Die Meßergebnisse werden wie nachfolgend erläutert gebildet.
  • Zunächst erfolgt eine Dunkelkorrektur durch Differenzbildung aus den spektralen Signalen der Hellmessung und der möglichst unmittelbar vorangegangenen Dunkelmessung für jedes Spektrometer, wobei bei beiden Messungen die gleiche Probe eingebracht ist: Skorr,i = Si – SDi
  • Der Laufindex i beschreibt sowohl die Nummer des betrachteten Spektrometers als auch die gemeinsame Probenart (W, S, P).
  • Die dunkelkorrigierten Signale der Meß- und der Weißprobe werden um die dunkelkorrigierten Signale der Schwarzprobe verringert und die Meßsignaldifferenz durch die Weißsignaldifferenz dividiert. Der Quotient ist der Reflexionsgrad der Meßprobe bezogen auf den der Weißprobe:
    Figure 00190001
  • Das zweite Ausführungsbeispiel in 2 zeigt eine weitere optische Meßvorrichtung, die nach dem Prinzip der Spektroskopie arbeitet. Diese wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zur Reflexionsmessung eingesetzt und unterscheidet sich von diesem vor allem durch die Ausbildung der Meßeinheit 2 sowie die zusätzliche Verwendung von zwei weiteren Spektrometern SP3 und SP4 zur Kompensation von Lichtintensitätsschwankungen der Meßlichtquelle 3 sowie systematischer Fehler bei der Messung.
  • Die Meßeinheit 2 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist als Photometerkugel 16 ausgebildet, die sich mit einer auf das Objekt M gerichteten Öffnung 19 in einem definierten Abstand zu dem Meßobjekt M befindet. In die Photometerkugel 16 ist eine Meßlichtquelle 3 in Form einer Halogenlampe integriert, und solchermaßen angeordnet, daß durch die Öffnung 19 eine gleichmäßig diffuse Beleuchtung des Meßfleckes F auf das Meßobjekt M erfolgt. Weiterhin ist ein Meßlicht empfänger 6 an der Photometerkugel 16 angeordnet, die durch die Öffnung 19 auf den Meßfleck F blickt. Dabei ist die Empfangsrichtung des Meßlichtempfängers 6 vorzugsweise unter einem Winkel von 8° gegenüber der Normalen auf das Meßobjekt M angestellt. Das in dem Meßlichtempfänger 6 aufgefangene Meßlicht führt ein Y-Lichtleiter 7 gleichzeitig in zwei Miniaturspektrometer SP1 und SP2, die jeweils einen Diodenzeilenempfänger 15 zur Meßsignalgewinnung aufweisen. Die Anordnung und Aufteilung nach Spektralbereichen entspricht dabei derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Zusätzlich zu dem Meßlichtempfänger 6 ist an der Photometerkugel 16 eine weitere Empfangsvorrichtung 17 vorgesehen, die direkt weder die Meßlichtquelle 3 noch das Meßobjekt M sieht. Vielmehr ist die zusätzliche Empfangsvorrichtung 17 auf eine Referenzfläche 18 an der Innenwand der Photometerkugel 16 gerichtet. Das von der Empfangsvorrichtung 17 erfaßte Referenzlicht wird wiederum über einen Y-Lichtleiter 20 an zwei Spektrometer SP3 und SP4 übermittelt. Die Spektrometer SP3 und SP4 entsprechen in ihrer Auslegung den Spektrometern SP1 und SP2, so daß die an dem Spektrometer SP3 erhaltenen Signale zur Kompensation der von dem Spektrometer SP1 erhaltenen Signale und die von dem Spektrometer SP4 erhaltenen Signale zur Kompensation der von dem Spektrometer SP2 erhaltenen Signale verwendet werden. Sämtliche, an den Spektrometern erhaltenen Signale werden an eine Elektronik-Einheit 9 übertragen, die in gleicher Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Die Bildung der Meßergebnisse kann dabei in dem bereits erwähnten externen Rechner erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, diese Operationen in die Signalaufbreitungseinrichtung 12 der Elektronik-Einheit 9 zu verlegen.
  • Zur Signalgewinnung bei einer Reflexionsmessung mit Kompensationssignalbildung werden folgende Messungen durchgeführt:
    Bei ausgeschalteter Lampe erfolgt synchron eine Dunkelmessung in den zwei Spektrometern SP1 und SP2 und in den zwei Spektrometern SP3 und SP4:
    SD1; SD2; SD3; SD4.
  • Mit eingeschalteter Lampe und eingebrachter Weißprobe erfolgt eine weitere Hellmessung in allen vier Spektrometern:
    SW1; SW2; SW3; SW4
  • Mit eingeschalteter Lampe und je nach methodischer Forderung ohne Probe (mit Luft) oder mit Schwarzprobe erfolgt die Hellmessung in allen vier Spektrometern:
    SS1; SS2; SS3; SS4.
  • Schließlich wird mit eingeschalteter Lampe eine synchrone Hellmessung in allen vier Spektrometern an einer eingebrachten Meßprobe vorgenommen:
    SP1; SP2; SP3; SP4
  • Die Meßergebnisse werden wie folgt gebildet:
    Zunächst erfolgt eine Dunkelkorrektur durch Differenzbildung aus den spektralen Signalen der Hellmessung und der möglichst unmittelbar vorangegangenen Dunkelmessung für jedes Spektrometer und derselben Probe: Skorr,i = Si – SDi
  • Der Laufindex i beschreibt wieder die Spektrometer-Nummer und die gemeinsame Probenart (W; P; S).
  • Die dunkelkorrigierten Meßsignale von Spektrometer SP1 werden auf die dunkelkorrigierten Kompensationssignale von Spektrometer SP3 und die von Spektrometer SP2 auf die von SP4 normiert. Dabei handelt es sich jeweils um Messungen mit einheitlicher Probe:
    Figure 00220001
  • Aus dem Quotienten der zu jedem spektralen Teilbereich gehörenden Spektrometer wird der Reflexionsgrad für jeden Teilbereich berechnet:
    Figure 00220002
  • Das dritte Ausführungsbeispiel in 3 zeigt eine spektroskopische Meßvorrichtung zur gleichzeitigen Reflexions- und Transmissionsmessung, die zwei in Bezug auf einen Meßfleck F an dem Meßobjekt einander gegenüberliegende Empfangsvorrichtungen aufweist, wobei eine der Reflexionsmessung dient, die andere hingegen der Transmissionsmessung dient. Für die Reflexionsmessung kann hierbei eine Meßvor richtung verwendet werden, wie sie in dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wobei zur Weitbereichsmessung zwei Spektrometer eingesetzt werden. Dies ist prinzipiell auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel möglich. Zur Vereinfachung der Darstellung wird dieses hier jedoch mit jeweils einem einzigen Spektrometer für die Reflexionsmessung und einem einzigen Spektrometer für die Transmissionsmessung beschrieben. Ein drittes Spektrometer ist zu Kompensationszwecken vorgesehen.
  • Die Meßvorrichtung umfaßt einen ersten Meßkopf 1 mit einer Photometerkugel 16, deren Öffnung 18 in definiertem Abstand zu einem Meßfleck F an einem Meßobjekt anordenbar ist. In der Photometerkugel 16 ist eine Meßlichtquelle 3 angeordnet, um den Meßfleck F diffus zu beleuchten. Entsprechend dem benötigten Spektralbereich kann als Meßlichtquelle 3 eine Halogenlampe, eine Xenonlampe oder eine Deuteriumlampe verwendet werden, die zu Meßzwecken phasenweise eingeschaltet wird. In den Pausen erfolgt eine Dunkelmessung, die zur Kompensation eines unvermeidlichen elektronischen Off-Sets sowie eventueller Fremdlichteinflüsse benötigt wird. In gleicher Weise ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel, wie bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, auch eine Xenon-Blitzlampe einsetzbar. In beiden Fällen wird ein mechanischer Shutter für die Dunkelmessung nicht mehr benötigt.
  • An der Wand der Photometerkugel 16 sind wiederum, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Meßlichtempfänger 6 sowie eine Empfangsvorrichtung 17 vorgesehen, die jeweils über eine eigene Lichtleitvorrichtung 23 mit einem Spektrometer SP1 bzw. SP3 verbunden sind. Zur Erzielung einer ho hen Signalgüte sind die Lichtleitvorrichtungen 23 wiederum kurz, bevorzugt unter einer Länge von 20 cm gehalten. Als Spektrometer SP1, SP3 kommen auch hier wiederum Miniaturspektrometer mit Dioden-Zeilenempfängern 15 zum Einsatz, die wie die Photometerkugel 16 und die Lichtleitvorrichtungen 23 in dem ersten Meßkopf 1 angeordnet sind.
  • Zur Ansteuerung der Meßlichtquelle 3 sowie zur Signalaufbereitung und zur Verbindung mit einem externen Rechner bzw. einer externen Anzeigevorrichtung ist weiterhin eine Elektronik-Einheit 9 in dem Meßkopf 1 angeordnet, die entsprechend derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist.
  • Für die Transmissionsmessung ist ein zweiter Meßkopf 21 vorgesehen, der einen weiteren, auf den Meßfleck F gerichteten Meßlichtempfänger 22 aufweist. Dieser liegt während eines Meßvorganges auf der der Öffnung 19 der Photometerkugel 16 gegenüberliegenden Seite des Meßfleckes F. Das Meßlicht des Meßlichtempfängers 22 des zweiten Meßkopfs 21 wird in ein gesondertes, in dem zweiten Meßkopf 21 angeordnetes Spektrometer SP1' mit Diodenzeilenempfänger 15 eingeleitet, wobei die optische Kopplung über eine Lichtleitvorrichtung 23 erfolgt. In dem zweiten Meßkopf 21 ist eine Elektronik-Einheit 9 vorgesehen, die neben einer Signalaufbereitungseinrichtung und einer Schnittstelle zur Datenübertragung zu einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung weiterhin einen Mikroprozessor zur Steuerung der Kommunikation mit dem externen Rechner bzw. der externen Anzeigevorrichtung aufweist (nicht im Detail dargestellt).
  • Die beiden Meßköpfe 1 und 21 sind zueinander in einem festen Gestell justiert oder in einer Doppeltraverse synchron bewegbar. Durch die Miniaturisierung der Spektrometer bleibt die Masse der einzelnen Meßköpfe gering, so daß bei geringen Beschleunigungskräften eine hohe Meßdynamik gewährleistet wird.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der bereits erwähnte externe Rechner das Zusammenwirken der beiden Meßköpfe 1 und 21 bei den Meßabläufen, speichert die erfaßten und in den Meßköpfen aufbereiteten Meßsignale und erzeugt aus diesen die Meßergebnisse.
  • Für eine kombinierte Reflexions- und Transmissionsmessung werden zunächst die nachfolgenden Signale erfaßt.
  • Bei ausgeschalteter Lampe (oder ggf. kein Blitz) erfolgt synchron eine Dunkelmessung in den drei Spektrometern SP1, SP3 und SP1' beider Meßköpfe 1 und 21. Sie kann zur ständigen Aktualisierung beliebig oft (im Prinzip vor jeder Hellmessung) erfolgen:
    SD1; SD1'; SD3.
  • Bei eingeschalteter Lampe (oder ggf. während des Blitzens) im Reflexionsmeßkopf und ohne Probe (Luft) erfolgt synchron eine Hellmessung in den drei Spektrometern beider Meßköpfe:
    SH1; SH1'; SH3.
  • Bei eingeschalteter Lampe und eingebrachtem Weißstandard erfolgt synchron eine weitere Hellmessung mit den zwei Spektrometern SP1 und SP3 des Reflexionsmeßkopfes:
    SW1; SW3.
  • Bei spezieller methodischer Forderung erfolgt mit eingeschalteter Lampe und eingebrachtem Schwarzstandard synchron eine Hellmessung mit den zwei Spektrometern des Reflexionsmeßkopfes:
    SS1; SS3.
  • Schließlich wird bei eingeschalteter Lampe und eingebrachter Meßprobe eine synchrone Hellmessung in den drei Spektrometern beider Meßköpfe vorgenommen:
    SP1, SP1'; SP3.
  • Die Meßergebnisse werden dann wie folgt gebildet:
    Zunächst erfolgt wieder eine Dunkelkorrektur durch Differenzbildung aus den spektralen Signalen der Hellmessung und der unmittelbar vorangegangenen Dunkelmessung des jeweiligen Spektrometers. Eine exakte Korrektur ist dann gewährleistet, wenn jeder Hellmessung eine Dunkelmessung mit gleicher Probe (Luft, Weiß, Schwarz, Meß) unmittelbar vorausgeht. Damit ist die größtmögliche Aktualität der Dunkelsignale gewährleistet: Skoor,i = Si – SDi
    (i steht für verschiedene Proben und Spektrometer).
  • Die dunkelkorrigierten Meßsignale in beiden Meßköpfen bei der Messung ohne Probe (Luft) werden auf das dunkelkorrigierte Kompensationssignal normiert (Quotientenbildung). Die normierten Signale enthalten generell keine zeitlichen Intensitätsschwankung der Lampe und kompensieren bei der Reflexionsmessung den unvermeidlichen systematischen Kugelfehler. Das normierte Signal der Transmissionsmessung wird im weiteren als Referenzsignal (100% T) für die nachfolgenden Transmissions-Probenmessungen verwendet. Das normierte Signal der Reflexionsmessung kann im weiteren als Schwarz-Referenzsignal (0% R) verwendet werden.
  • Figure 00270001
  • Das dunkelkorrigierte Meßsignal des Reflexionsmeßkopfes bei der Messung mit Weißstandard wird auf das zugehörige dunkelkorrigierte Kompensationssignal normiert. Das normierte Signal der Reflexionsmessung wird im weiteren als Weiß-Referenzsignal (100% R) verwendet:
    Figure 00270002
  • Bei spezieller methodischer Forderung kann das dunkelkorrigierte Meßsignal bei der Messung mit Schwarzstandard auf das zugehörige dunkelkorrigierte Kompensationssignal normiert und für die Reflexionsmessung als spezielles Schwarz-Referenzsignal (0% R) verwendet werden.
  • Figure 00280001
  • Die dunkelkorrigierten Meßsignale in beiden Meßköpfen bei der Probenmessung werden auf das dunkelkorrigierte Kompensationssignal normiert. Das normierte Signal der Transmissionsmessung wird auf das gespeicherte Referenzsignal (100% T) bezogen. Der Quotient stellt den Transmissionsgrad der Probe bezogen auf Luft dar. Das normierte Signal der Reflexionsmessung wird um das Schwarz-Referenzsignal vermindert (Differenzbildung) und auf die Differenz der gespeicherten Weiß- und Schwarz-Referenzsignale bezogen. Der Quotient stellt den Reflexionsgrad der Probe bezogen auf die verwendeten Weiß- und Schwarzstandards dar:
    Figure 00280002
  • Das vierte Ausführungsbeispiel in 4 zeigt eine spektroskopische Meßvorrichtung zur Transmissionsmessung mit Kompensationssignalgewinnung. Sie umfaßt zwei Meßköpfe 1 und 21, die beiderseits eines Meßobjektes M angeordnet sind. Dabei ist der Beleuchtungsteil einschließlich der Komponenten für die Kompensationsmessung in einem ersten Meßkopf 1 untergebracht, während der zweite Meßkopf 21 die Komponenten für die Meßlichterfassung und Analyse aufweist. Beide Meßköpfe 1 und 21 sind zueinander justiert in einem festen Gestell oder in einer querbeweglichen Doppeltraverse angeordnet. Dabei entspricht der erste Meßkopf 1 im wesentlichen dem ersten Meßkopf des zweiten Ausführungsbeispieles, wobei lediglich die zur Reflexionsmessung benötigten Spektrometer SP1 und SP2 sowie der zugehörige Meßlichtempfänger 6 weggelassen sind.
  • Folglich umfaßt die an dem ersten Meßkopf 1 vorgesehene Photometerkugel 16 lediglich eine Meßlichtquelle 3 sowie eine Empfangsvorrichtung 17, die auf eine Referenzfläche 18 an der Innenoberfläche der Photometerkugel gerichtet ist. Das erfaßte Licht der Referenzfläche 18 wird über einen kurzen Y-Lichtleiter 20 in zwei Spektrometer SP3 und SP4 eingeblendet, wobei das erstere den UV-Bereich sowie den Bereich des sichtbaren Lichtes abdeckt, das letztere hingegen den nahen Infrarotbereich. Weiterhin ist in dem ersten Meßkopf 1 wiederum eine Elektronik-Einheit 9 mit einer Signalaufbereitungseinrichtung 12, einer Schnittstelle 13, und einer stabilisierenden Spannungsversorgung (10) der Meßlichtquelle 3 vorgesehen, die von einem Mikroprozessor 11 verwaltet werden.
  • Die Erfassung des eigentlichen Meßlichtes, das durch die Öffnung 19 der Photometerkugel 16 auf den Meßlichtfleck F gestrahlt wird, erfolgt durch einen an dem zweiten Meßkopf 21 koaxial zu der Öffnung 19 angeordneten Meßlichtempfänger 22. Das von diesem erfaßte Meßlicht wird über eine Lichtleitvorrichtung 23 in Form eines kurzen Y-Lichtleiters simultan in zwei Spektrometer SP1 und SP2 eingekoppelt, die hier wiederum als Miniaturspektrometer mit Diodenzeilen-Empfänger 15 ausgebildet sind. Dabei deckt das erste Spektrometer SP1 den gleichen Frequenzbereich ab, wie das zuge hörige Spektrometer SP3 in dem ersten Meßkopf 1. Gleiches gilt für das zweite Spektrometer SP2 in bezug auf das in dem ersten Meßkopf 1 angeordnete Spektrometer SP4.
  • Die in dem zweiten Meßkopf 21 vorgesehene Elektronik-Einheit 9 leistet hier die Signalaufbereitung sowie die Kommunikation mit einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung, wobei die Signalaufbereitung und die Externkommunikation durch den Mikroprozessor 11 gesteuert ist. Die Abstimmung der beiden Elektronik-Einheiten 9 erfolgt über den externen Rechner.
  • Dabei gestaltet sich die Signalgewinnung wie folgt:
    Bei ausgeschalteter Lampe erfolgt synchron eine Dunkelmessung in den zwei Spektrometern SP1 und SP2 und in den zwei Spektrometern SP3 und SP4:
    SD1; SD2; SD3; SD4.
  • Bei eingeschalteter Lampe erfolgt je nach methodischer Forderung in Luft (ohne Probe) oder mit vorgegebener Referenzprobe synchron eine Hellmessung in allen vier Spektrometern:
    SH1; SH2; SH3; SH4
  • Bei eingeschalteter Lampe und eingebrachter Meßprobe erfolgt synchron eine weitere Hellmessung in allen vier Spektrometern:
    SP1; SP2; SP3; SP4
  • Die Meßergebnisse werden dann wie folgt gebildet:
    Zunächst erfolgt eine Dunkelkorrektur durch Differenzbildung aus den spektralen Signalen der Hellmessung und der möglichst unmittelbar vorangegangenen Dunkelmessung für jedes Spektrometer, wobei bei beiden Messungen die gleiche Probe eingebracht ist: Skorr,i = Si – SDi
  • Der Laufindex i beschreibt sowohl die Spektrometer-Nummer als auch die gemeinsame Probenart (H, P)
  • Die dunkelkorrigierten Meßsignale von Spektrometer SP1 werden auf die dunkelkorrigierten Kompensationssignale von Spektrometer SP3 und die von Spektrometer SP2 auf die von Spektrometer SP4 normiert. Dabei werden die Signale einer gemeinsamen Probenart betrachtet:
    Figure 00310001
  • Aus den Quotienten der zu jedem spektralen Teilbereich gehörenden Spektrometer wird schließlich der Transmissionsgrad der Probe für die Teilbereiche berechnet:
    Figure 00310002
    • 1
    Meßkopf
    2
    Meßeinheit
    3
    Meßlichtquelle
    4
    Kondensorlinse, Linse
    5
    Schutzglas
    6
    Meßlichtempfänger
    7
    Y-Lichtleiter
    8
    Y-Lichtleiter
    9
    Elektronik-Einheit
    10
    Spannungsversorgung
    11
    Mikroprozessor
    12
    Signalaufbereitungseinrichtung
    13
    Schnittstelle
    14
    Stromversorgung
    15
    Diodenzeilen-Empfänger
    16
    Photometerkugel
    17
    Empfangsvorrichtung
    18
    Referenzfläche
    19
    Öffnung
    20
    Y-Lichtleiter
    21
    Meßkopf
    22
    Meßlichtempfänger
    23
    Lichtleitvorrichtung
    M
    Meßobjekt
    F
    Meßfleck
    SP1, SP2,
    Spektrometer
    SP3, SP4
    Spektrometer

Claims (18)

  1. Optische Meßvorrichtung zur Ermittlung von Eigenschaften von Meßobjekten, insbesondere zur Qualitätsüberwachung kontinuierlich an der Meßvorrichtung vorüberfließender und/oder vorüberbewegter Meßobjekte, umfassend: – einen in definierter Lage zum Meßobjekt (M) positionierten Meßkopf (1), – eine mit dem Meßkopf (1) verbundene Meßlichtquelle (3) zur Beleuchtung eines Meßfleckes (F) am Meßobjekt (M), – einen im Meßkopf (1) vorgesehenen Meßlichtempfänger (6) zur Erfassung von Licht aus dem Bereich des Meßfleckes (F), – mindestens ein mit dem Meßlichtempfänger (6) optisch gekoppeltes, in den Meßkopf (1) integriertes Spektrometer und – eine ebenfalls in den Meßkopf (1) integrierte Signalaufbereitungseinrichtung (12) zur Verarbeitung der Ausgangssignale des mindestens einen Spektrometers.
  2. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) zwei Spektrometer (SP1, SP2) enthält, die für aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche ausgebildet sind, wodurch vorzugsweise Wellenlängen von 350 nm bis 2500 nm lückenlos bewertet werden können und wobei beide Spektrometer (SP1, SP2) mit demselben Meßlichtempfänger (6) zusammenwirken und mit diesem über einen Y-Lichtleiter (8) optisch gekoppelt sind.
  3. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßkopf (1) eine Schnittstelle (13) zu einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung vorgesehen ist.
  4. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßkopf (1) eine Photometerkugel (16) mit einer auf den Meßfleck (F) gerichteten Öffnung (19) vorgesehen ist, wobei Meßlichtquelle (3) und Meßlichtempfänger (6) mit der Photometerkugel (16) so verbunden sind, daß das Meßlicht indirekt durch die Öffnung (19) hindurch auf den Meßfleck (F) und das vom Meßfleck (F) ausgehende Licht direkt auf die Empfangsfläche des Meßlichtempfängers (6) gerichtet ist.
  5. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem vorhandenen Spektrometer (SP1, SP2) zusätzlich ein zweites, bezüglich der Meßbereiche gleichartiges Spektrometer (SP3, SP4) zugeordnet ist, wobei die zusätzlichen Spektrometer (SP3, SP4) zur Auswertung des von einer Referenzfläche (18) kommenden Lichtes vorgesehen sind.
  6. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Referenzfläche (18) an einem Innenwandabschnitt der Photometerkugel (16) befindet und die zusätzlichen Spektrometer (SP3, SP4) über einen Y-Lichtleiter (20) mit einer Empfangsvorrichtung (17) optisch gekoppelt sind.
  7. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch – einen in definierter Lage zum Meßobjekt (M) positionierten zweiten Meßkopf (21), wobei sich erster Meßkopf (1) und zweiter Meßkopf (21) diametral in bezug auf den Meßfleck (F) gegenüberstehen und der zweite Meßkopf (21) mit einem zweiten Meßlichtempfänger (22) zum Empfang des im Bereich des Meßfleckes (F) vom Meßobjekt (M) transmittierten Lichtes vorgesehen ist, – mindestens ein weiteres in dem zweiten Meßkopf (21) aufgenommenes Spektrometer (SP1', SP2') , das über eine Lichtleitvorrichtung (23) mit dem Meßlichtempfänger (22) optisch gekoppelt ist, und – eine ebenfalls in den zweiten Meßkopf (21) integrierte Signalaufbereitungseinrichtung zur Verarbeitung der von dem weiteren Spektrometer (SP1', SP2') ausgegebenen Signale.
  8. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Meßkopf (21) zwei Spektrometer (SP1', SP2') aufgenommen sind, die für aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche ausgebildet sind, wodurch vorzugsweise Wellenlängen von 350 nm bis 2500 nm lückenlos bewertet werden können und wobei beide Spektrometer (SP1', SP2') mit demselben Meßlichtempfänger (22) zusammenwirken und mit diesem über eine Lichtleitvorrichtung (23) optisch gekoppelt sind.
  9. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Meßkopf (21) eine Datenschnittstelle (13) zu einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung vorgesehen ist.
  10. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der zusätzlichen Spektrometer (SP3, SP4) im ersten Meßkopf (1) zwecks Signalkompensation mit den Signalen der in dem zweiten Meßkopf (21) befindlichen weiteren Spektrometer (SP1', SP2') verknüpft werden.
  11. Optische Meßvorrichtung zur Ermittlung von Eigenschaften von Meßobjekten, insbesondere zur Qualitätsüberwachung kontinuierlich an der Meßvorrichtung vorüberfließender und/oder vorüberbewegter Meßobjekte, umfassend: – einen in definierter Lage zum Meßobjekt (M) positionierten ersten Meßkopf (1), – eine mit dem ersten Meßkopf (1) verbundene Meßlichtquelle (3) zur Beleuchtung eines Meßfleckes (F) an dem Meßobjekt (M), – einen in definierter Lage zum Meßobjekt (M) positionierten zweiten Meßkopf (21), der dem ersten Meßkopf (1) in bezug auf den Meßfleck (F) diametral gegenübersteht, – einen an dem zweiten Meßkopf (21) vorgesehenen Meßlichtempfänger (22) zur Erfassung von Licht im Bereich des Meßfleckes (F), – mindestens ein in den zweiten Meßkopf (21) integriertes, mit dem Meßlichtempfänger (22) optisch gekoppeltes Spektrometer (SP1', SP2'), und – eine ebenfalls in den zweiten Meßkopf (21) integrierte Signalaufbereitungseinrichtung (12) zur Verarbeitung der Ausgangssignale des mindestens einen Spektrometers (SP1', SP2').
  12. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Meßkopf (21) zwei Spektrometer (SP1', SP2') aufgenommen sind, die für aneinander angrenzende Wellenlängenbereiche ausgebildet sind, wodurch vorzugsweise Wellenlängen von 350 nm bis 2500 nm lückenlos bewertet werden können und wobei beide Spektrometer (SP1', SP2') mit demselben Meßlichtempfänger (22) zusammenwirken und mit diesem über eine Lichtleitvorrichtung (23) optisch gekoppelt sind.
  13. Optische Meßvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Spektrometer (SP1', SP2') in dem zweiten Meßkopf (21) zusätzlich ein zweites, bezüglich des Meßbereiches gleichartiges Spektrometer (SP3, SP4) in dem ersten Meßkopf (1) vorgesehen ist, wobei die zusätzlichen Spektrometer (SP3, SP4) zur Auswertung des von einer Referenzfläche (18) kommenden Lichtes vorgesehen sind.
  14. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßkopf (1) eine Photometerkugel (16) mit einer auf den Meßfleck (F) gerichteten Öffnung (19) vorgesehen ist, wobei Meßlichtquelle (3) und Meßlichtempfänger (6) mit der Photometerkugel (16) so verbunden sind, daß das Meßlicht indirekt durch die Öffnung (19) hindurch auf den Meßfleck (F), und daß an der Photometerkugel (16) weiterhin eine Empfangsvorrichtung (17) vorgesehen ist, die über einen Y-Lichtleiter (20) mit den Spektrometern (SP3, SP4) op tisch gekoppelt ist und sich die Referenzfläche (18) an einem Innenwandabschnitt der Photometerkugel (16) befindet.
  15. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Meßköpfen (1, 21) jeweils eine Schnittstelle (13) zu einem externen Rechner und/oder einer externen Anzeigevorrichtung vorgesehen ist.
  16. Optische Meßvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitvorrichtungen (23) aus Lichtleitfasern gebildet sind.
  17. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektrometer (SP1, SP2, SP3, SP4, SP1', SP2') als Miniaturspektrometer mit Diodenzeilen-Empfängern (15) ausgebildet sind.
  18. Optische Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlichtquelle (3) ein- und ausschaltbar ist.
DE10010213A 2000-03-02 2000-03-02 Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen Expired - Lifetime DE10010213B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10010213A DE10010213B4 (de) 2000-03-02 2000-03-02 Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen
GB0104773A GB2366372B (en) 2000-03-02 2001-02-27 Optical measuring device for quality control during continuous processes
US09/797,154 US20020001078A1 (en) 2000-03-02 2001-03-01 Optical measuring arrangement, in particular for quality control in continuous processes
FR0102894A FR2805892B1 (fr) 2000-03-02 2001-03-02 Dispositif de mesure optique, notamment pour la surveillance de la qualite dans des processus continus
US10/422,558 US20030202180A1 (en) 2000-03-02 2003-04-24 Optical measuring arrangement, in particular for quality control in continuous processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10010213A DE10010213B4 (de) 2000-03-02 2000-03-02 Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10010213A1 DE10010213A1 (de) 2001-09-06
DE10010213B4 true DE10010213B4 (de) 2005-02-17

Family

ID=7633264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10010213A Expired - Lifetime DE10010213B4 (de) 2000-03-02 2000-03-02 Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20020001078A1 (de)
DE (1) DE10010213B4 (de)
FR (1) FR2805892B1 (de)
GB (1) GB2366372B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2533032A1 (de) 2011-06-09 2012-12-12 Carl Zeiss Microscopy GmbH Messverfahren und Messvorrichtung zur Ermittlung von Transmissions- und/oder Reflektionseigenschaften

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0421374D0 (en) * 2004-09-25 2004-10-27 Univ Surrey Measuring device and system for measuring reflectance characteristics
JP2006214935A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Omron Corp 薄膜検査装置および薄膜検査方法
US7929140B2 (en) * 2005-05-18 2011-04-19 Axsun Technologies, Inc. Spectroscopy probe and material processing system
US7382456B2 (en) * 2005-12-29 2008-06-03 Honeywell Asca, Inc. Spectroscopic sensor for measuring sheet properties
EP1826555A1 (de) * 2006-02-28 2007-08-29 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung von Schaltkreisstrukturen
FI20075173A0 (fi) * 2006-09-20 2007-03-12 Standard Measuring Devices Oy Yleisoptinen mittalaite
US7610157B2 (en) * 2007-05-02 2009-10-27 General Electric Company Apparatus and method for fully automated closed system pH measurement
US20080275668A1 (en) * 2007-05-02 2008-11-06 General Electric Company Apparatus and method for fully automated closed system optical measurement of volume
US7519492B2 (en) * 2007-05-02 2009-04-14 General Electric Company Apparatus and method for fully automated closed system quality control of a substance
DE102007061213A1 (de) * 2007-12-19 2009-06-25 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Anordnung zum Bestimmen des Reflexionsgrades einer Probe
DE102009015909A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-07 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer dünnen Siliziumschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat
DE102009030468A1 (de) 2009-06-23 2011-01-05 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Vorrichtung für die optische Spektroskopie und mechanischer Schalter für eine solche Vorrichtung
DE102009040642B3 (de) 2009-09-09 2011-03-10 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung von optischen Kenngrößen transparenter, streuender Messobjekte
US8492721B2 (en) * 2009-10-15 2013-07-23 Camtek Ltd. Systems and methods for near infra-red optical inspection
DE102010041748A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Vorrichtungen und Verfahren zur spektroskopischen Untersuchung von Proben
DE102010047061A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Optisches Weitbereichsspektrometer
DE102011050969A1 (de) 2011-06-09 2013-05-16 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zur referenzierten Messung von reflektiertem Licht und Verfahren zum Kalibrieren einer solchen Vorrichtung
DE102012007609A1 (de) 2012-04-05 2013-10-10 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optisches Weitbereichsspektrometer
CN102735634B (zh) * 2012-06-08 2014-07-30 中国科学院半导体研究所 介质光栅结构单波长反射光吸收传感芯片及其制造方法
DE102013016413A1 (de) 2013-09-27 2015-04-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht
DE102013219830B4 (de) 2013-09-30 2021-11-11 Carl Zeiss Spectroscopy Gmbh Optische Vorrichtung zur Reflexionsmessung unter diffuser Beleuchtung und Verfahren zum Optimieren einer solchen, sowie Verwendung der Vorrichtung
DE202014010613U1 (de) 2014-08-01 2016-02-25 Carl Zeiss Spectroscopy Gmbh Messanordnung zur Reflexionsmessung
DE102014115318A1 (de) 2014-10-21 2016-04-21 cibite AG Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung des Transmissionsgrads eines Flachglas-Substrats
TW201740096A (zh) 2015-12-11 2017-11-16 帝斯曼知識產權資產管理有限公司 用於在透明片上的光學測量之系統及方法
DE102018212489A1 (de) * 2018-07-26 2020-01-30 Implen GmbH Vorrichtung für eine lichtspektroskopische Analyse
CN113848438A (zh) * 2021-09-09 2021-12-28 海南电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于电力变压器的绝缘纸红外光谱采集方法
DE102022002964A1 (de) 2022-08-16 2024-02-22 Plasus Gmbh Messanordnung zur Messung des Reflexionsgrades eines Messobjekts

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215879A1 (de) * 1982-04-29 1983-11-03 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Geraet zur spektrenmessung in der blutbahn
EP0284811A2 (de) * 1987-03-30 1988-10-05 Firma Carl Zeiss Messgerät für Oberflächen mit bunten Glanzeffekten
DE3806382A1 (de) * 1988-02-29 1989-09-07 Feldmuehle Ag Verfahren und vorrichtung zum pruefen von laufenden transparenten bahnen
DE4305006A1 (de) * 1992-03-23 1993-09-30 Buehler Ag Verfahren zum automatischen Sortieren von Abfallmaterial und Verfahren zur Spektralanalyse von Stoffen sowie Einrichtungen zur Durchführung der Verfahren
DE3639636C2 (de) * 1986-11-20 1996-04-18 Robert Prof Dr Ing Massen Automatische Inspektion von Textilbahnen
DE19528855A1 (de) * 1995-08-05 1997-02-06 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zur spektralen Remissions- und Transmissionsmessung
DE19629342A1 (de) * 1996-07-20 1998-01-29 Epsa Elektronik Und Praezision Verfahren und Anordnung zur nicht-invasiven, transkutanen Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Körpergeweben
DE19732831C2 (de) * 1997-07-02 1999-07-29 Mahlo Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten einer vorzugsweise textilen Warenbahn
DE19811142A1 (de) * 1998-03-14 1999-09-23 Ulrich Hammer Verfahren zur Bestimmung des Alters von Blutspuren

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4288160A (en) * 1973-12-28 1981-09-08 Nekoosa Papers Inc. Optical property measurement system and method
US4602160A (en) * 1983-09-28 1986-07-22 Sentrol Systems Ltd. Infrared constituent analyzer and control system
IT1216681B (it) * 1988-03-31 1990-03-08 Maxmeyer Duco Mm D Spa Spettrofometro portatile.
US5319437A (en) * 1991-07-26 1994-06-07 Kollmorgen Corporation Handheld portable spectrophotometer
US5508512A (en) * 1995-01-24 1996-04-16 Esm International Inc. Sorting machine using dual frequency optical detectors
DE19503763C2 (de) * 1995-02-04 1996-11-28 Honeywell Ag Vorrichtung zur Farbmessung
US5642189A (en) * 1995-06-12 1997-06-24 Measurex Corporation Color sensor simulating standard source illuminant
US5965873A (en) * 1997-09-17 1999-10-12 Lockheed Martin Energy Research Corporation Integrated CMOS spectrometers
AU777591B2 (en) * 1999-07-16 2004-10-21 Textron Systems Corporation Integrated optics block for spectroscopy

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215879A1 (de) * 1982-04-29 1983-11-03 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Geraet zur spektrenmessung in der blutbahn
DE3639636C2 (de) * 1986-11-20 1996-04-18 Robert Prof Dr Ing Massen Automatische Inspektion von Textilbahnen
EP0284811A2 (de) * 1987-03-30 1988-10-05 Firma Carl Zeiss Messgerät für Oberflächen mit bunten Glanzeffekten
DE3806382A1 (de) * 1988-02-29 1989-09-07 Feldmuehle Ag Verfahren und vorrichtung zum pruefen von laufenden transparenten bahnen
DE4305006A1 (de) * 1992-03-23 1993-09-30 Buehler Ag Verfahren zum automatischen Sortieren von Abfallmaterial und Verfahren zur Spektralanalyse von Stoffen sowie Einrichtungen zur Durchführung der Verfahren
DE19528855A1 (de) * 1995-08-05 1997-02-06 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zur spektralen Remissions- und Transmissionsmessung
DE19629342A1 (de) * 1996-07-20 1998-01-29 Epsa Elektronik Und Praezision Verfahren und Anordnung zur nicht-invasiven, transkutanen Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Körpergeweben
DE19732831C2 (de) * 1997-07-02 1999-07-29 Mahlo Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten einer vorzugsweise textilen Warenbahn
DE19811142A1 (de) * 1998-03-14 1999-09-23 Ulrich Hammer Verfahren zur Bestimmung des Alters von Blutspuren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2533032A1 (de) 2011-06-09 2012-12-12 Carl Zeiss Microscopy GmbH Messverfahren und Messvorrichtung zur Ermittlung von Transmissions- und/oder Reflektionseigenschaften
DE102011077290A1 (de) 2011-06-09 2012-12-13 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Messverfahren und Messvorrichtung zur Ermittlung von Transmissions- und/oder Reflektionseigenschaften

Also Published As

Publication number Publication date
FR2805892B1 (fr) 2007-09-28
DE10010213A1 (de) 2001-09-06
US20020001078A1 (en) 2002-01-03
GB0104773D0 (en) 2001-04-18
GB2366372A (en) 2002-03-06
US20030202180A1 (en) 2003-10-30
FR2805892A1 (fr) 2001-09-07
GB2366372B (en) 2004-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10010213B4 (de) Optische Meßvorrichtung, insbesondere zur Qualitätsüberwachung bei kontinuierlichen Prozessen
EP0411070B1 (de) Spektralmikroskop mit einem photometer
DE3713149A1 (de) Fernmess-spektrophotometer
EP0683384B1 (de) Einrichtung zur Ermittlung des Farbwerts eines Lichtstroms
EP1314972A1 (de) Spektralphotometer und Verwendung desselben
EP2270451A1 (de) Farbmessgerät
EP0154875A2 (de) Gerät zur Bestimmung des diffusen Reflexionsvermögens einer Probenfläche kleiner Abmessungen
DE19950588B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen
EP2505973B1 (de) Handfarbmessgerät
DE102009044151A1 (de) Vorrichtung zur optischen Waferinspektion
DE102011050969A1 (de) Vorrichtung zur referenzierten Messung von reflektiertem Licht und Verfahren zum Kalibrieren einer solchen Vorrichtung
DE19803106A1 (de) Konfokales Mikrospektrometer-System
DE69937531T2 (de) Elektronenmikroskop und spektroskopisches system
EP2409125A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchführung eines optischen vergleiches zwischen zumindest zwei mustern, vorzugsweise durch vergleich von auswählbaren ausschnitten
WO2007028725A1 (de) Konfokalmikroskop und verfahren zur detektion mit einem konfokalmikroskop
DE10121064A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur optischen Messung von chemischen und/oder biologischen Proben
DE102005038034B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion der Oberfläche eines Wafers
EP1650589B1 (de) Mikroskop mit einer Vorrichtung zur Erkennung optischer Bauteile
DE19740210B4 (de) Atomabsorptionsspektrometer
AT406528B (de) Verfahren und einrichtung zur feststellung, insbesondere zur visualisierung, von fehlern auf der oberfläche von gegenständen
DE102004058408B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften
DE102005024271B4 (de) Gitterspektrometersystem und Verfahren zur Messwerterfassung
DE4338531A1 (de) Vorrichtung zur Mehrfarbbeleuchtung von Präparaten
EP1443352A1 (de) Optischer Aufbau zum Aufsetzen auf ein Mikroskop für die Vermessung von periodischen Bewegungen einer Mikrostruktur
EP0895588B1 (de) Untersuchungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CARL ZEISS MICROSCOPY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS JENA GMBH, 07745 JENA, DE

Effective date: 20130206

R071 Expiry of right