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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Oberflächen von Kraftfahrzeugen beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Oberflächen, beispielsweise den Beschichtungen von Möbelstücken, von Bodenbelägen und dergleichen, Anwendung finden kann.
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Der optische Eindruck von Gegenständen bzw. deren Oberflächen, insbesondere von Oberflächen von Kraftfahrzeugen, wird maßgeblich durch deren Oberflächeneigenschaften bestimmt. Da das menschliche Auge nur bedingt zur objektiven Bestimmung von Oberflächeneigenschaften geeignet ist, besteht ein Bedarf an Hilfsmitteln und Apparaturen zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Oberflächeneigenschaften.
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Dabei werden Oberflächeneigenschaften wie beispielsweise Glanz, Orange peel, Farbe, Makro- oder Mikrostruktur, Abbildungsschärfe, Glanzschleier, Oberflächenstruktur und/oder Oberflächentopographie und dergleichen bestimmt.
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Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Strahlungseinrichtung eine Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche wirft und die von dieser Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung von einem Detektor aufgenommen und ausgewertet wird. Tatsächlich ändert sich jedoch der optische Eindruck von Lackierungen nicht nur in Abhängigkeit von der Lichtart sondern auch in Abhängigkeit von der Art der Beleuchtung, welche auf die Oberfläche eingestrahlt wird. So erscheint ein Lack unter direkter Sonneneinstrahlung anders als im diffusen Licht (beispielsweise bei bewölktem Himmel).
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Aus der
DE 103 30 071 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften mit einer in einer oberen Halbkugel angeordneten ersten Strahlungseinrichtung bekannt. Von dieser Strahlungseinrichtung ausgesandte Strahlung wird von der optischen Trenneinrichtung reflektiert bzw. gestreut und gelangt von dort gegebenenfalls über weitere Streuungen bzw. Reflexionen in die untere Kammer der Vorrichtung auf die zu untersuchende Oberfläche. Der Detektor nimmt einen Teil der von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfenen Strahlung auf.
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In der
US 6 275 295 B1 wird ein optisches Kontrollgerät zur Überprüfung der physikalischen Charakteristik einer Solarzelle beschrieben. Hierfür sind in einer kugelförmigen Kammer angeordnete Lampen vorgesehen, welche über diffuse Reflektoren das zu untersuchende Objekt beleuchten. Dabei ist der diffuse Reflektor kreisringförmig um eine Detektionsöffnung angeordnet.
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In der
JP 2002-267 600 A wird eine optische Messvorrichtung beschrieben, die eine Ulbricht-Kugel aufweist, wobei eine Strahlungseinrichtung außerhalb der Ulbricht-Kugel angeordnet ist, welche das zu untersuchende Objekt durch eine Öffnung der Ulbricht-Kugel hindurch direkt bestrahlt.
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In der
DE 101 43 602 A1 ist eine Messeinrichtung mit hemisphärischer Kuppel beschrieben. In der Äquatorebene liegt ein ebenes zu untersuchendes Messobjekt, welches via indirekter Beleuchtung mit individuellen Lichtquellen
15 durch Reflexion an der inneren konkaven Oberfläche
27 der hemisphärischen Hohlkugel
14 untersucht wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Lackierungen bzw. Oberflächen auch in Abhängigkeit von dem auf sie eingestrahlten Licht zu beurteilen. Dabei soll insbesondere auch eine Beurteilung der Oberflächeneigenschaften bei gestreutem bzw. diffusem Licht möglich sein.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften weist eine erste Beleuchtungseinrichtung zur indirekten Beleuchtung einer zu untersuchenden Oberfläche auf. Daneben ist eine erste Strahlungsdetektoreinrichtung vorgesehen, welche wenigstens einen Teil der von der zu untersuchenden Oberfläche zurückgeworfenen (d.h. insbesondere reflektierten und/oder gestreuten) Strahlung aufnimmt und wenigstens ein Signal ausgibt, welches für diesen Teil der Strahlung charakteristisch ist. Erfindungsgemäß ist eine Strahlungsstreueinrichtung vorgesehen, welche wenigstens teilweise von der ersten Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird und welche Streustrahlung auf die zu untersuchende Oberfläche sendet.
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Erfindungsgemäß ist auch eine erste Strahlungseinrichtung vorgesehen, welche Strahlung direkt auf die zu untersuchende Oberfläche richtet. Unter einer indirekten Beleuchtung wird dabei verstanden, dass die Beleuchtungseinrichtung nicht direkt die Oberfläche beleuchtet, sondern die erwähnte Strahlungsstreueinrichtung und erst das von dieser Strahlungsstreueinrichtung gestreute Licht auf die Oberfläche gelangt. Insbesondere handelt es sich bei der Strahlungsstreueinrichtung um eine Strahlungsstreueinrichtung, die nicht transmittierend für das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandte Licht ist. Mit anderen Worten verläuft kein direkter bzw. geradliniger Strahlengang von der Beleuchtungseinrichtung zu der untersuchenden Oberfläche.
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Durch die Verwendung der Strahlungsstreueinrichtung kann eine Beleuchtung einer Oberfläche mit diffusem Licht simuliert werden.
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Bevorzugt handelt es sich bei der Strahlung um Licht in einem sichtbaren Wellenlängenbereich und auch die Beleuchtungseinrichtung gibt bevorzugt Licht in sichtbaren Wellenlängenbereichen ab.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsstreueinrichtung im Wesentlichen vollständig von einem strahlungsabsorbierenden Bereich umgeben. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Strahlungsstreueinrichtung versehentlich auch von Strahlen der Strahlungseinrichtung getroffen wird und auf diese Weise eine Vermischung zwischen der indirekten und direkten Beleuchtung der Oberfläche auftritt. Durch die erfindungsgemäße Strahlungsstreueinrichtung soll insbesondere auch erreicht werden, dass die indirekte Beleuchtung und die direkte Bestrahlung der Oberfläche vollständig voneinander getrennt werden und nicht beispielsweise die direkte Bestrahlung auch indirekte Komponenten aufweist.
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Bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Strahlungsstreueinrichtung außerhalb einer Ebene angeordnet, welche durch die Strahlrichtung, in der die Strahlen von der ersten Strahlungseinrichtung auf die Oberfläche gesendet werden und einer zweiten Strahlungsrichtung, die sich zwischen der Oberfläche und der Strahlungsdetektoreinrichtung erstreckt, gegeben ist. Bei dieser Ebene handelt es sich insbesondere auch um eine Mittelebene der Vorrichtung. Durch die Anordnung der Strahlungsstreueinrichtung außerhalb dieser Ebene kann verhindert werden, dass die Strahlungsstreueinrichtung von der Strahlungseinrichtung getroffen wird und auf diese Weise kann eine ungewünschte Vermischung von direkter und indirekter Beleuchtung verhindert werden.
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In einer zur ersten erfindungsgemäßen alternativen, zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine zweite Strahlungsstreueinrichtung vorgesehen und die erste sowie die zweite Strahlungsstreueinrichtung sind im Wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Mittelebene der Vorrichtung angeordnet. Bei dieser Mittelebene handelt es sich insbesondere wieder um die oben angesprochene Ebene der Vorrichtung. Durch diese Anordnung der beiden Strahlungstreueinrichtungen symmetrisch bezüglich dieser Ebene kann in besonders vorteilhafter Weise von allen Seiten kommendes Streulicht, wie es beispielsweise bei stark bewölktem Himmel auftritt, simuliert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Strahlungsstreueinrichtung und die erste Beleuchtungseinrichtung, welche die erste Strahlungsstreueinrichtung beleuchtet, auf unterschiedlichen Seiten bezüglich der Mittelebene angeordnet. Dies bedeutet, dass die Strahlungsstreueinrichtung gewissermaßen von der gegenüberliegenden Seit der Ebene beleuchtet wird. In einer anderen Ausführungsform wäre es auch möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung und die Strahlungsstreueinrichtung auf der gleichen Seite der Ebene angeordnet sind und die Beleuchtungseinrichtung beispielsweise mit einem Reflektor versehen ist, um die Strahlungsstreueinrichtung zu beleuchten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Strahlungsstreueinrichtungen vorgesehen, die symmetrisch bezüglich der Mittelebene angeordnet sind, sowie zwei Beleuchtungseinrichtungen, welche jeweils die ihnen bezüglich der Mittelebene gegenüberliegenden Strahlungsstreueinrichtungen beleuchten. Auf diese Weise kann auf besonders effiziente Weise eine von allen Seiten kommende diffuse Strahlung simuliert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung innerhalb einer Strahlungsstreueinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten handelt es sich hierbei bei der Strahlungsstreueinrichtung um eine Fläche, innerhalb derer die Beleuchtungsrichtung vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen zentral innerhalb der Strahlungsstreueinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist auch der Strahlengang zwischen der Strahlungsstreueinrichtung und der jeweils gegenüberliegenden Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der oben erwähnten Mittelebene. Bei der Beleuchtungseinrichtung handelt es sich besonders bevorzugt um eine Beleuchtungseinrichtung, welche eine Leuchtdiode (LED) enthält. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um eine Weißlichtdiode, es wäre jedoch auch möglich, Leuchtdioden mit mehreren Farbkomponenten zu verwenden beispielsweise rote, grüne und blaue Leuchtdioden, um auf diese Weise Weißlicht zu erzeugen. Idealerweise entspricht die spektrale Verteilung der Weißlich LED einer Normlichtart, z.B. D65, und der Detektor entspricht einer v(λ) Verteilung (Augenempfindlichkeitsfunktion). Da beide Kriterien nicht exakt erreicht werden können, wird das Produkt P(λ) der verwendeten Lichtart und der Empfindlichkeit des Detektors an das Sollprodukt der erwähnten Lichtart D65 und der erwähnten Soll v(λ) - Verteilung angepaßt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform erlaubt die oder wenigstens eine Strahlungsdetektoreinrichtung eine ortsabhängige Auflösung der auf sie auftreffenden Strahlung. Auf diese Weise kann ein ortsaufgelöstes Bild ausgegeben werden. Dabei kann die Strahlungsdetektoreinrichtung insbesondere einen CCD-Chip oder dergleichen aufweisen, der ein ortsaufgelöstes Bild der auf ihn auftreffenden Strahlung ausgibt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Strahlungsstreueinrichtung ein kreis- oder ellipsenförmiges Profil auf. Daneben ist das Profil bevorzugt sphärisch, d. h. die Strahlungsstreueinrichtung weißt bezüglich der Mittelebene eine nach außen weisende Wölbung auf. Auch können kreisförmige und ellipsenförmige Profile kombiniert werden.
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Vorzugsweise weißt die Strahlungsstreueinrichtung eine reflektierende Beschichtung auf, wobei der Reflexionsgrad dieser Beschichtung besonders bevorzugt größer als 0,9 für Licht in einem Wellenlängenbereich von 250-1500 nm und besonders bevorzugt größer als 0,97 für Licht im sichtbaren Bereich ist.
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Vorzugsweise weißt die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Öffnung auf, durch welche hindurch die Oberfläche beleuchtet werden kann. Mit Ausnahme dieser Öffnung ist dieses Gehäuse jedoch geschlossen, um zu vermeiden, dass Fremdlicht von außen auf die Oberfläche auftrifft und die Messung verfälscht wird.
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Bevorzugt ist die Strahlungsstreueinrichtung an oder in einer Seitenwand dieses Gehäuses angeordnet. Besonders bevorzugt sind beide Strahlungsstreueinrichtungen in oder an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses angeordnet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Strahlungsstreueinrichtung in einer senkrecht zu der Oberfläche stehenden Richtung von der Oberfläche beabstandet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Strahlungsstreueinrichtung sich nicht unmittelbar an die Öffnung anschließt sondern hierzu beabstandet ist. Zwischen der Strahlungsstreueinrichtung und der Öffnung ist besonders bevorzugt ein lichtabsorbierender Zwischenbereich vorgesehen. Dieser lichtabsorbierende Zwischenbereich dient insbesondere dazu, um anderes Streulicht zu verhindern bzw. zu absorbieren. Besonders bevorzugt wird ein mit Fotolack beschichteter Bereich als absorbierender Zwischenbereich vorgesehen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Strahlungsstreueinrichtung bzw. ein Strahlungsstreukörper vorgesehen, die wenigstens abschnittsweise in der Mittelebene verläuft. Bevorzugt handelt es sich um einen Bereich der damit wenigstens abschnittsweise oberhalb der zu untersuchenden Oberfläche und bevorzugt im Wesentlichen senkrecht über dieser angeordnet ist. Auch dieser Bereich kann noch teilweise durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet werden und auf diese Weise kann eine noch günstigere Anpassung an natürliches Streulicht erfolgen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weißt die Vorrichtung wenigstens eine strahlungsabsorbierende Abdeckeinrichtung auf, mit der wenigstens eine Strahlungsstreueinrichtung wenigstens teilweise abgedeckt werden kann. Durch diese Abdeckeinrichtung kann erreicht werden, dass die Strahlungsstreueinrichtung die Messung mit direkter Bestrahlung der Oberfläche nicht verfälscht.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Strahlungseinrichtungen vorgesehen, welche die Oberfläche unter unterschiedlichen Winkeln direkt bestrahlen. Daneben kann auch eine Vielzahl von Strahlungsdetektoreinrichtungen vorgesehen sein.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Bewegungsvorrichtung vorgesehen, um die Vorrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche zu bewegen. Daneben kann auch eine Wegstreckenmesseinrichtung vorgesehen sein, welche die Länge des zurückgelegten Weges gegenüber der Vorrichtung bestimmt. Durch diese Ausführungsformen kann erreicht werden, dass die von der Strahlungsdetektoreinrichtung aufgenommenen Bilder in Abhängigkeit von einem Ort auf der Oberfläche ausgegeben werden können.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften gerichtet, wobei eine zu untersuchende Oberfläche mit einer ersten Beleuchtungseinrichtung indirekt beleuchtet wird, die von der Oberfläche zurückgeworfene Strahlung wenigstens teilweise von einer Strahlungsdetektoreinrichtung aufgenommen wird und ein Signal ausgegeben wird, welches für die von der Strahlungsdetektoreinrichtung aufgenommene Strahlung charakteristisch ist. Erfindungsgemäß ist eine Strahlungsstreueinrichtung vorgesehen, welche wenigstens teilweise von der ersten Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird und welche Streustrahlung auf die zu untersuchende Oberfläche sendet.
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Weiterhin wird die zu untersuchende Oberfläche von einer Strahlungseinrichtung direkt bestrahlt und auch das von der Oberfläche zurückgeworfene Licht von der Strahlungsdetektoreinrichtung aufgenommen und analysiert. Dabei finden besonders bevorzugt die Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung sowie die direkte Bestrahlung mit der Strahlungseinrichtung zeitlich versetzt zueinander statt.
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Die vorliegende Erfindung ist daher auch auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auffinden bestimmter Farbwerte, insbesondere aus einer Tabelle von Farbwerten gerichtet. Diese Anwendung ist insbesondere im KFZ - Reparaturbereich relevant. Weiterhin kann die Erfindung verwendet werden, um mit einem speziell angepassten Farbrezeptierungssystem eine bestimmte Zielfarbe zu erzeugen. Weiterhin können von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegebene Messwerte zu Simulationszwecken, insbesondere aber nicht ausschließlich am Bildschirm, verwendet werden.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 einen Schnitt der Vorrichtung aus 1;
- 3a eine Vorderansicht einer Strahlungsstreueinrichtung, und
- 3b eine Rückansicht einer erfindungsgemäßen Strahlungsstreueinrichtung.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften. Diese Vorrichtung weist eine erste Strahlungseinrichtung 4 auf, welche Strahlung entlang der Richtung R1 auf eine zu untersuchende Oberfläche 9 strahlt. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 3 der Vorrichtung eine Öffnung 13 auf, durch die die Strahlung austreten und auf die Oberfläche 9 auftreffen kann. Dabei ist diese Öffnung 13 im Wesentlichen die einzige Öffnung des Gehäuses. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass störendes Fremdlicht in den Beobachtungsraum 2 der Vorrichtung gelangt. Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf eine Strahlungsdetektoreinrichtung, die zur Aufnahme des von der Oberfläche 9 zurückgeworfenen d. h. insbesondere des von der Oberfläche 9 reflektierten und/oder gestreuten Lichts dient. Die erste Strahlungseinrichtung 4 ist hier mit einem Winkel von 45° gegenüber der Mittelsenkrechten M angeordnet. Das Bezugszeichen R2 kennzeichnet die Richtung die sich zwischen der Oberfläche 9 und der Strahlungsdetektoreinrichtung 8 erstreckt. Gemeinsam bilden diese beiden Richtungen R1 und R2 die Ebene E, die hier mit Figurenebene zusammenfällt.
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Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf einen (in 3a und 3b im Detail beschriebenen) Träger, an den eine Strahlungsstreueinrichtung 10 angeordnet ist.
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Die Bezugszeichen 5 beziehen sich auf weitere Strahlungseinrichtungen, die jeweils unter unterschiedlichen Winkeln gegenüber der Richtung R2 Strahlung auf die Oberfläche aussenden. Das Bezugszeichen 24 bezieht sich auf weitere Strahlungsdetektoreinrichtungen, insbesondere zur Messung der Oberfläche unter direkter Beleuchtung bzw. Bestrahlung.
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Die Ebene des Trägers 15 ist ebenfalls gegenüber der Mittelebene E seitlich (nach vorne bzw. hinten) versetzt. Die Strahlungsstreueinrichtung 15 weist ein im unten im Detail erläutertes sphärisches Profil auf, welches bezüglich des Trägers 15 nach außen gewölbt ist. Innerhalb der Strahlungsstreueinrichtung ist eine Beleuchtungseinrichtung 7 angeordnet. Diese Beleuchtungseinrichtung 7 beleuchtet eine (nicht gezeigte) hier gegenüberliegende Strahlungsstreueinrichtung. Umgekehrt ist innerhalb der (nicht gezeigten) gegenüberliegenden Strahlungsstreueinrichtung eine weitere Beleuchtungseinrichtung angeordnet, die wiederum die in 1 gezeigte Strahlungsstreueinrichtung 10 beleuchtet. Die Strahlungsstreueinrichtung 10, die mit hochreflektivem (und daher stark streuendem) Lack versehen ist, wird damit von der gegenüberliegenden (nicht gezeigten) Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und beleuchtet wiederum die Oberfläche 9, sodass die Oberfläche 9 von der Beleuchtungseinrichtungen 7 indirekt beleuchtet wird.
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2 zeigt einen um 90° gedrehten Schnitt der in 1 gezeigten Vorrichtung. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 4 auf eine Strahlungseinrichtung wobei hier beispielsweise eine Vielzahl von LED's unterschiedlicher Farben auf einem Trägerrad 14 angeordnet ist. Die Bezugszeichen 12a, 12b beziehen sich auf weitere Linsensysteme, die für weitere Strahlungs- bzw. Detektoreinrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sind. Über einen Strahlteiler 32 und eine Linse 31 kann ein Teil des auf die Strahlungsdetektoreinrichtung gestrahlten Lichts zur Intensitätsmessung auf eine weitere Detektoreinrichtung ausgekoppelt werden und auf diese Weise auch eine integrale Farbmessung vorgenommen werden.
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Das Bezugszeichen 3b bezieht sich auf einen Gehäuseboden, an dem der Träger 15 mit Befestigungselementen 25 angeordnet ist. Die Strahlungsstreueinrichtung 10 weißt einen oberen Bereich 16 und einen unteren Bereich 18 auf. Beide Bereiche sind nach innen, d. h. zu der Ebene E hin, mit einem hochreflektierenden Lack beschichtet. Unterhalb des unteren Bereiches 18 schließt sich ein absorbierender Übergangsbereich 28 an.
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Durch die spezielle Ausgestaltung der Strahlungsstreueinrichtung 10,11 kann verhindert werden, dass auch Licht von der Strahlungseinrichtung 4 auf die Strahlungsstreueinrichtung 10 fällt und Messungen bei direkter Beleuchtung verfälscht. Das Bezugszeichen 20 bezieht sich auf Öffnungen in den Strahlungsstreueinrichtungen 10, 11, wobei in diesen Öffnungen jeweils Beleuchtungseinrichtungen 6, 7 in Form von so genannten Power-LED's angeordnet sind. Diese Power-LED's sind dabei auf Trägern 26 montiert. Dieser Träger schließt gleichzeitig die Öffnung 20 jeweils nach außen hin lichtdicht.
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Das Bezugseichen 3a bezieht sich auf Seitenwände des Gehäuses 3, die ebenfalls den Innenraum im Wesentlichen lichtdicht abschließen.
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Das Bezugszeichen 29 in 2 bezieht sich auf einen Strahlungsstreukörper, der jedoch innerhalb der beiden Linien A und B in 2 angeordnet ist. Dieser Streukörper 29 schneidet auch die Mittelebene E und wird ebenfalls zumindest teilweise durch die Beleuchtungseinrichtungen 6 und 7, nicht jedoch durch die Strahlungseinrichtung 4 beleuchtet. Durch das Zusammenspiel der Strahlungsstreueinrichtungen 10, 11 und des Strahlungsstreukörpers 29 wird eine besonders vorteilhafte Ausleuchtung der Öffnung 13 und damit der Oberfläche 9 erreicht und damit in besonders vorteilhafter Weise diffuses Licht simuliert.
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3a zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Trägers 15 mit einer Strahlungsstreueinrichtung 10. Man erkennt, dass der obere Bereich 16 der Strahlungsstreueinrichtung 10 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Der untere Bereich 18 der Strahlungsstreueinrichtung weißt den Querschnitt einer Halbellipse auf. Der obere Bereich 16 und der untere Bereich 18 gehen über eine Kante 17 ineinander über. Die Öffnung 20 ist von einem Umfangsrand 23 umgeben, der die (nicht gezeigte) Beleuchtungseinrichtung hält. Unterhalb der Strahlungsstreueinrichtung 10 bzw. deren unterem Bereich 18 ist ein absorbierender Bereich 28 vorgesehen. Das Bezugszeichen 27 bezieht sich auf eine Aussparung, die zur Aufnahme optischer Komponenten der Strahlungseinrichtung 4 (vgl. 1), dient.
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3b zeigt eine Hinteransicht dessen 3a gezeigten Trägers 15. Man erkennt, dass der obere Bereich 16 der Strahlungsstreueinrichtung 10 sphärisch nach außen gewölbt ist. Auch der untere Bereich weißt eine (nicht gezeigte) sphärische Wölbung nach außen auf. Dabei ist jedoch die Öffnung 20 nicht zentral innerhalb der Strahlungsstreueinrichtung angeordnet, sondern der untere Bereich 18 weißt eine geringere Fläche auf als der obere Bereich 16 der Strahlungsstreueinrichtung. Die spezielle geometrische Form, d. h die beiden sphärische Ausführungen des oberen Bereichs 16 und des unteren Bereichs 18 bewirken eine besonders vorteilhafte Streustrahlung, wenn der gesamte Bereich von der jeweils gegenüberliegenden LED beleuchtet wird. Auch die in den 3a und 3b gezeigten Bereiche 22 oberhalb des oberen Bereichs 16 sind strahlungsabsorbierend. Dies gilt auch für die weiteren Flächen 15a und 15b, welche die Strahlungsstreueinrichtung 10 seitlich begrenzen. Wie aus 3a und 3b ersichtlich, sind die Bereiche bzw. Flächen 15a, 15b, 28 und 22 in einer Ebene angeordnet. Damit ist der gesamte Träger 15 mit Ausnahme der Strahlungsstreueinrichtung 10 absorbierend ausgeführt.
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Wäre der gesamte Träger hochreflektiv beschichtet, so wäre die Effizienz der diffusen Beleuchtung zwar verbessert, aber es würde störendes Streulicht entstehen, welches direkt von der Streueinrichtung auf den Detektor gelangt. Aus dem gleichen Grund ist die Strahlungsstreueinrichtung nicht in ihrer Gesamtheit als Halbkugel ausgeführt, sondern setzt sich aus den in den 3a und 3b gezeigten Halbkugeln und Halbellipsen zusammen.
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Allgemein wird die Form der Strahlungsstreueinrichtung derart gewählt, dass kein Streulicht direkt von der Strahlungsstreueinrichtung in die Strahlungsdetektoreinrichtung(en) gelangen kann. Auch die nach außen gewölbte Form der Strahlungsstreueinchtung dient diesem Zweck. In aufwendigen Testreihen konnte die hier dargestellte Form der Strahlungsstreueinrichtung als besonders gut geeignet herauskristallisiert werden, um sowohl dem Erfordernis einer möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der Oberfläche als auch dem Erfordernis der Vermeidung von direktem Streulicht, welches von der Strahlungsstreueinrichtung auf die Strahlungsdetektoreinrichtung gelangt, gerecht zu werden.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Untersuchen von Oberflächen
- 2
- Beobachtungsraum
- 3
- Gehäuse
- 3a
- Seitenwände
- 3b
- Gehäuseboden
- 4
- erste Strahlungseinrichtung
- 5
- weitere Strahlungseinrichtungen
- 6
- Beleuchtungseinrichtung
- 7
- Beleuchtungseinrichtung
- 8
- Strahlungsdetektoreinrichtung
- 9
- Oberfläche
- 10,11
- Strahlungsstreueinrichtung
- 12a, 12b
- Linsensysteme
- 13
- Öffnung
- 14
- Trägerrad
- 15
- Träger
- 15a, 15b
- Flächen des Trägers 15
- 16
- oberer Bereich der Strahlungsstreueinrichtung
- 17
- Kante
- 18
- unterer Bereich der Strahlungsstreueinrichtung
- 20
- Öffnung in der Strahlungsstreueinrichtung
- 22
- absorbierender Bereich
- 23
- Umfangsrand
- 24
- weitere Strahlungsdetektoreinrichtungen
- 25
- Befestigungselemente
- 26
- Träger
- 27
- Aussparung
- 28
- absorbierender Übergangsbereich
- 29
- Strahlungsstreukörper
- 31
- Linse
- 32
- Strahlteiler
- A
- Linie
- B
- Linie
- E
- Mittelebene
- M
- Mittelsenkrechte
- R1
- Richtung
- R2
- Richtung
