DE102004046461B4

DE102004046461B4 - Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils

Info

Publication number: DE102004046461B4
Application number: DE200410046461
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Schmid; Rüdiger Dr.-Ing. Recknagel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2024-09-25
Also published as: DE102004046461A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
dass in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Farbmessgerätes (13) bei definierter Beleuchtung (10) einer mit einem Prüflack (8) versehenen, als Referenz dienenden Oberfläche (9) eine Mehrzahl von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten ermittelt wird, die von einer Rechnereinrichtung (14) zu einer Heiligkeitskurve (12) verarbeitet werden, an die ein Polynom 3. Grades mit y = ax³ + bx² + cx + d als Fit-Polynom angepasst wird, und wobei die Koeffizienten b und c ermittelt werden,
dass in einem zweiten Verfahrensschritt mittels der Rechnereinrichtung (14) eine den aktuellen, zu prüfenden Prüflack (8) bezüglich seiner Lackqualität charakterisierende Kennzahl als Flop-Kennzahl (K) gemäß der Formel K=|b·c|·Lermittelt wird, wobei b und c die ermittelten Koeffizienten aus dem angepassten Fit-Polynom sind und L der Absolutwert des bei einem vorgegebenen, für zu prüfende Prüflacke jeweils gleichen Messwinkel ermittelten Helligkeitswertes ist, und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ist ein Kraftfahrzeug an seiner Außenseite mit einem Effektlack, wie z. B. einem Metalliclack, lackiert, so kann ein vom Betrachtungswinkel abhängiges Hell-Dunkel-Verhalten auftreten. Dieses Hell-Dunkel-Verhalten, das auch unter dem Namen Flop-Effekt bekannt ist, ist u. a. abhängig von der Lichtintensität, den Beleuchtungs- und Beobachtungsrichtungen und dem Verkippungswinkel von aneinandergrenzenden lackierten Flächen des Kraftfahrzeuges. Je stärker dieser Flop-Effekt ist, um so größer ist der vom Betrachter wahrgenommene Farbunterschied, obwohl eine einheitliche Lackierung mit einem identischen Farbton des Effektlackes vorliegt. Anhand von Felduntersuchungen ist eine vermehrte Kundenunzufriedenheit insbesondere bei Effektlacken mit einem starken Flop-Effekt zutage getreten. Dabei haben sich zueinander verkippte Flächen am Kraftfahrzeug als problematische Bereiche herausgestellt, wie z. B. am Übergang von einem Stoßfänger zu einem Kotflügel. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei einer gieichgerichteten Beleuchtung der zueinander verkippten Flächen aufgrund der Verkippung unterschiedliche Hauptreflexionen des Lichtes erfolgen, so dass aufgrund dieser optischen Verhältnisse die verkippten Flächen für den Beobachter einen visuellen Helligkeitsunterschied aufweisen.

Aus der DE 199 09 534 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils bekannt. Dabei wird mittels eines Farbmessgeräts bei definierter Beleuchtung für eine mit einem Prüflack versehene Oberfläche eine Mehrzahl von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten ermittelt. Dazu ist es weiter bekannt, die gemessene Lichtintensität auf der Ordinate in einem Diagramm aufzutragen und auf der Abszisse die Winkelabweichung bezüglich des idealen Reflexionswinkels. Die gemessene Intensität ist im Bereich des idealen Reflektionswinkels am höchsten und nimmt dann mit zunehmendem Winkelabstand ab. Aus der so erfassten Kurve wird das Reflexionsverhalten an der Oberfläche beurteilt, wobei es auch möglich ist aus einer solchen Kurve Kennwerte abzuleiten. Solche Kennwerte werden in einer Vergleichereinrichtung ausgewertet.

Auch in der DE 101 22 917 A1 ist ein ähnliches Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von reflektierenden Körpern wie in der DE 199 09 534 A1 offenbart. Auch hier werden unterschiedliche Lichtintensitäten bei unterschiedlichen Messwinkeln zur Ermittlung von Kenngrößen und für eine Bewertung herangezogen.

Aus der EP 0 842 414 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung lackierter Oberflächen bekannt, bei dem eine oder mehrere Lackschichten auf die Oberfläche eines Substrates appliziert und getrocknet oder gehärtet werden, wobei die Lackschichten mit einem Schichtdickegradienten in Form eines Keils appliziert werden. Anschließend werden an verschiedenen Messpunkten Oberflächeneigenschaften mit optischen Messverfahren sowie die jeweilige Dicke der gradientenförmig applizierten Lackschicht an den Messpunkten vermessen. Damit kann insbesondere durch Bestimmung der jeweiligen Helligkeit an den Messpunkten die Deckfähigkeit, der Farbton, der Farbflop oder die Wolkigkeit des Lackes erfasst werden. Dadurch können Rückschlüsse auf den Lackierprozess bzw. die Lackformulierung geschlossen werden, so dass daraus mit einem entsprechenden Additivkonzept ein Lack an unterschiedliche Lackieranlagen angepasst werden kann, so dass in verschiedenen Lackieranlagen lackierte Teile den gleichen visuellen Eindruck aufweisen.

Des weiteren ist aus der DE 101 63 596 C1 ein Verfahren zur mobilen on- und offline-Kontrolle farbiger und hochglänzender Karosserieteiloberflächen bekannt. Dabei wird eine Karosserieteiloberfläche nach deren Lackierung mit einer Bildverarbeitungseinrichtung erfasst, wobei zudem mittels eines Spektralfotometers eine Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavemessung durchgeführt wird. Die optisch erfasste Karosserieteiloberfläche wird mit entsprechend abgespeicherten Karosserieteiloberflächen einer Bilddatenbank verglichen, so dass bei einer gefundenen Übereinstimmung der Karosserieteiloberfläche mit einer in der Bilddatenbank abgelegten Karosserieteiloberfläche ein Vergleich des gemessenen Farbtons, Lackglanzes, Schichtdicke und des Waves erfolgt. Dabei erkannte Abweichungen werden in einer weiteren Datenbank Objekt- und bauteilspezifisch hinterlegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils, zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine Einstufung eines zu prüfenden Lackes bezüglich der Lackqualität vorgenommen werden kann.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Farbmessgerätes bei definierter Beleuchtung einer mit einem Prüflack versehenen, als Referenz dienenden Oberfläche eine Mehrzahl von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten ermittelt. Diese werden von einer Rechnereinheit zu einer Helligkeitskurve verarbeitet, an die ein Polynom 3. Grades mit y = ax³ + bx² + cx + d als Fit-Polynom angepasst wird, wobei die Koeffizienten b und c, welche im wesentlichen die Krümmung der Kurve angeben, ermittelt werden.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird mittels der Rechnereinrichtung eine den aktuellen, zu prüfenden Prüflack bezüglich seiner Lackqualität charakterisierende Kennzahl als Flop-Kennzahl gemäß der Formel K = |b·c|·L ermittelt. Dabei sind b und c die ermittelten Koeffizienten aus dem angepassten Fit-Polynom. Der Wert L ist der Absolutwert des bei einem vorgegebenen, für zu prüfende Prüflacke jeweils gleichen Messwinkel ermittelten Helligkeitswertes.

In einem dritten Verfahrensschritt wird zur Ermittlung der Lackqualität des Prüflacks die ermittelte Flop-Kennzahl mittels einer Vergleichereinrichtung mit wenigstens einem in einer Speichereinrichtung abgelegten Referenzwert oder Referenzbereich verglichen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die relativ komplizierte Bestimmung und Bewertung der Lackqualität, hier bezogen auf den Flop-Effekt, jeweils nur mit einer einzigen relativ einfach zu ermittelnden Kennzahl charakterisiert. Damit wird sowohl ein Vergleich der Lackqualität bezüglich des Flop-Effekts bei unterschiedlichen Lacken besonders einfach, da jeweils nur eine einzige zugeordnete Flop-Kennzahl für einen Vergleich herangezogen wird. Ebenso ist durch die Vorgabe von Referenzwerten oder Referenzbereichen für Flop-Kennzahlen eine einfache Zuordnung eines bestimmten geprüften Prüflacks in einen mehr oder weniger kritischen Bereich bezüglich seines Flop-Effekts einfach und aussagefähig möglich.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch zum Inhalt.

In einer bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 2 ist der Helligkeitswert L, der in der Formel der Flop-Kennzahl multiplikativ mit aufgenommen ist, der Helligkeitswert bei einem Messwinkel von 15°, da erfinderseitige Versuche hier die besten Ergebnisse gezeigt haben.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 kann das Licht der Beleuchtung bei der Ermittlung der Helligkeitswerte unter einem Winkel von 45° auf die mit dem Prüflack lackierte Oberfläche auftreffen, so dass die Hauptreflexion ebenfalls unter einen Winkel von 45° von der lackierten Oberfläche abstrahlt. Dabei sind die mittels dem Farbmessgerät eingestellten Messwinkel eine Winkelabweichung von der Hauptreflexion sein. Dabei können die Messwinkel auch im Farbmessgerät fest vorgegeben sein und beispielsweise eine Winkelabweichung von der Hauptreflexion unter 15°, 25°, 45°, 75° und 110° aufweisen.

Gemäß Anspruch 4 können in der Speichereinrichtung zur Ausbildung von drei Referenzbereichen ein erster und ein zweiter Referenzwert als Grenzwert abgelegt sein. Dabei können die drei Referenzbereiche einen bezüglich des Flop-Effektes kritischen, minderkritischen und unkritischen Bereich definieren, so dass bei einer Zuordnung der ermittelten Kennzahl mittels der Vergleichereinrichtung in einen der drei Referenzbereiche die Lackqualität des Prüflackes bezüglich des Flop-Effektes als kritisch, minderkritisch oder unkritisch ermittelt wird. Dieses Ergebnis kann dann in einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden. Damit kann anhand der vorgegebenen Grenzwerte und der daraus gebildeten drei Referenzbereiche eine eindeutige Aussage bezüglich des Flop-Effektes des Prüflacks gemacht werden, wobei die Zuordnung der ermittelten Flop-Kennzahl in einen der drei Referenzbereiche mittels der Vergleichereinrichtung stattfinden kann.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Ermittlung von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten an einer mit einem Prüflack versehenen Oberfläche,
2 eine schematische, grafische Auftragung einer Helligkeitskurve,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
4 eine schematische Darstellung eines Flop-Effektes an zueinander verkippten Flächen.
In 4 ist schematisch ein Flop-Effekt an zueinander verkippten Flächen 1 und 2 dargestellt. Die Flächen 1 und 2 können dabei beispielsweise den Übergang zwischen einem Stoßfängerüberzug und einem daran angrenzenden Kotflügel eines Kraftfahrzeuges darstellen. Sowohl die Fläche 1 als auch die Fläche 2 ist mit einem identischen Effektlack 3 lackiert. Trifft ein Lichtstrahl 4 von einer Beleuchtungseinrichtung 5 auf die Fläche 1 bzw. die Fläche 2, so wird dieser dort entsprechend reflektiert, wobei in 4 jeweils die Hauptreflexion 6 des Lichtstrahls 4 eingezeichnet ist. Sowohl der Lichtstrahl 4 als auch die Hauptreflexion 6 sind mit strichlierten Pfeilen eingezeichnet. Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die Hauptreflexionen 6 aufgrund der zueinander verkippten Flächen 1 und 2 bei parallel ausgerichteten Lichtstrahlen 4 unterschiedlich. Schaut ein Betrachter in mit einem durchgezogenen Pfeil in 4 eingezeichneter Betrachtungsrichtung 7 auf die beiden Flächen 1 und 2, so nimmt dieser aufgrund der unterschiedlichen Winkel α und β der Betrachtungsrichtung 7 zur Hauptreflexion 6 einen visuellen Hell-Dunkel-Unterschied war, trotzdem dass auf den Flächen 1 und 2 ein identischer Effektlack 3 lackiert ist. Dieser „gesehene" Farbunterschied wird als Flop-Effekt bezeichnet.
Um einen derartigen Flop-Effekt einer lackierten Oberfläche bezüglich dessen Stärke einstufen zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche eingesetzt. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Farbmessgerätes 13 bei definierter Beleuchtung 10 für eine mit einem Prüflack 8 versehene Oberfläche 9 eine Mehrzahl von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten L ermittelt. Dies ist schematisch in 1 dargestellt, wobei der Prüflack mit Bezugszeichen 8 auf einer mit Bezugszeichen 9 gekennzeichneten Oberfläche aufgebracht ist. Das Licht einer Beleuchtungseinrichtung 10 trifft dabei definiert unter einem Winkel von 45° auf den Prüflack 8 auf der Oberfläche 9, so dass daraus folgend die Hauptreflexion 11 ebenfalls unter einem Winkel von 45° vom Prüflack 8 abstrahlt. Die Messwinkel, unter denen die einzelnen Helligkeitswerte L ermittelt werden, sind eine Winkelabweichung von der Hauptreflexion 11 und im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit 15°, 25°, 45°, 75° und 110° angegeben.
Anhand dieser messwinkelabhängigen Helligkeitswerte L, die von dem Farbmessgerät 13 einer Rechnereinrichtung 14 zugeführt werden, wird in einem nächsten Verfahrensschritt mittels einer Rechnereinrichtung 14 eine den Prüflack 8 bezüglich seiner Lackqualität bzw. seines Flop-Effektes charakterisierende Kennzahl als Flop-Kennzahl K ermittelt. Dabei können die messwinkelabhängigen Helligkeitswerte L von der Rechnereinrichtung zu einer Helligkeitskurve 12 verarbeitet werden, die beispielhaft in 2 schematisch in einer grafischen Auftragung der Helligkeitswerte über den jeweiligen Messwinkeln gezeigt ist. Ein charakteristisches Merkmal verschiedener Prüflacke 8 ist die unterschiedliche Stärke der Krümmung der jeweiligen Helligkeitskurve 12, so dass die Flop-Kennzahl K anhand von Krümmungsparametern der Helligkeitskurve 12 mittels der Rechnereinrichtung 14 ermittelt werden kann. Dazu kann ein Fit-Polynom 3. Grades (y=ax³ + bx² + cx + d) im Bereich vom kleinsten Messwinkel bis zum größten Messwinkel als mathematische Beschreibung der Helligkeitskurve 12 ermittelt werden, wobei dabei die die Krümmungsparameter darstellenden Koeffizienten b und c dieses Fit-Polynoms 3. Grades in eine Formel zur Ermittlung der Flop-Kennzahl K eingehen. Zudem wird der Helligkeitswert L des Messwinkels von 15° multiplikativ mit in die Formel aufgenommen, so dass sich insgesamt zur Ermittlung der Flop-Kennzahl K mittels der Rechnereinrichtung 14 folgende Formel ergibt: K=|b·c|·L
In einem letzten Verfahrensschritt wird diese Flop-Kennzahl K mittels einer Vergleichereinrichtung 15 mit in einer Speichereinrichtung 16 abgelegten, in Abhängigkeit von Flop-Effekt-Parametern vorgegebenen Referenzwerten oder -bereichen verglichen, so dass daraus folgend eine Einstufung des Prüflacks 8 bezüglich seines Flop-Effektes einfach möglich ist. Sind beispielsweise zwei Grenzwerte definiert, ergeben sich daraus drei Referenzbereiche, nämlich ein kritischer, ein minderkritischer und ein unkritischer Referenzbereich, denen die ermittelte Flop-Kennzahl K entsprechend zugeordnet werden kann. Dadurch kann eine Aussage über die Lackqualität des Prüflackes 8 bezüglich des Flop-Effektes mit der Zuordnung kritisch, minderkritisch oder unkritisch gemacht werden.
In 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 17 dargestellt, die das Farbmessgerät 13, die Rechnereinrichtung 14, die Vergleicheinrichtung 15 und die Speichereinrichtung 16 aufweist. Die messwinkelabhängigen Helligkeitswerte L werden mittels des Farbmessgerätes 13 ermittelt, so dass anschließend mittels der Rechnereinrichtung 14 die Flop-Kennzahl K ermittelt werden kann. Diese wird mittels der Vergleichereinrichtung 15 mit in der Speichereinrichtung 16 abgelegten Referenzwerten oder -bereichen verglichen, so dass darausfolgend eine Einstufung der Lackqualität bezüglich des Flop-Effektes möglich ist.

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Lackqualität einer lackierten Oberfläche, insbesondere eines lackierten Fahrzeugkarosserieteils, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: dass in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Farbmessgerätes (13) bei definierter Beleuchtung (10) einer mit einem Prüflack (8) versehenen, als Referenz dienenden Oberfläche (9) eine Mehrzahl von messwinkelabhängigen Helligkeitswerten ermittelt wird, die von einer Rechnereinrichtung (14) zu einer Heiligkeitskurve (12) verarbeitet werden, an die ein Polynom 3. Grades mit y = ax³ + bx² + cx + d als Fit-Polynom angepasst wird, und wobei die Koeffizienten b und c ermittelt werden, dass in einem zweiten Verfahrensschritt mittels der Rechnereinrichtung (14) eine den aktuellen, zu prüfenden Prüflack (8) bezüglich seiner Lackqualität charakterisierende Kennzahl als Flop-Kennzahl (K) gemäß der Formel K=|b·c|·Lermittelt wird, wobei b und c die ermittelten Koeffizienten aus dem angepassten Fit-Polynom sind und L der Absolutwert des bei einem vorgegebenen, für zu prüfende Prüflacke jeweils gleichen Messwinkel ermittelten Helligkeitswertes ist, und dass in einem dritten Verfahrensschritt zur Ermittlung der Lackqualität des Prüflacks (8) die ermittelte Flop-Kennzahl (K) mittels einer Verglei chereinrichtung (15) mit wenigstens einem in einer Speichereinrichtung (16) abgelegten Referenzwert oder Referenzbereich verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Helligkeitswert L jeweils bei einem Messwinkel von 15° gemessen wird, und dass der mittels des Farbmessgerätes (13) eingestellte Messwinkel eine Winkelabweichung von der Hauptreflexion (11) ist.
Verfahren nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Beleuchtung (10) bei der Ermittlung der Helligkeitswerte unter einem Winkel von 45° auf die mit dem Prüflack (8) lackierte Oberfläche (9) auftrifft, so dass die Hauptreflexion (11) ebenfalls unter einem Winkel von 45° von der lackierten Oberfläche (9) abstrahlt, und dass die mittels des Farbmessgerätes (13) eingestellten Messwinkel eine Winkelabweichung von der Hauptreflexion (11) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinrichtung (16) zur Ausbildung von drei Referenzbereichen ein erster und ein zweiter Referenzwert als Grenzwert abgelegt sind, und dass die drei Referenzbereiche einen bezüglich des Flop-Effektes kritischen, minderkritischen und unkritischen Bereich definieren, so dass bei einer Zuordnung der ermittelten Flop-Kennzahl (K) mittels der Vergleichereinrichtung (15) in einen der drei Referenzbereiche die Lackqualität des Prüflackes (8) bezüglich des Flop-Effektes als kritisch, minderkritisch oder unkritisch ermittelt wird.