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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Oberflächeneigenschaften.
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Die Beschaffenheit von Oberflächen ist eine wesentliche Eigenschaft von Gegenständen des täglichen Lebens, wie beispielsweise von Kraftfahrzeugen und anderen Gebrauchsgegenständen, und bestimmt maßgeblich den Gesamteindruck auf den menschlichen Betrachter. Ein Beispiel hierfür sind Hochglanz- oder Metalliclackierungen von Fahrzeugkarosserien.
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Unter Oberflächeneigenschaften werden im Rahmen der Erfindung insbesondere jene physikalischen Eigenschaften einer Oberfläche verstanden, die das Aussehen einer Oberfläche für den menschlichen Betrachter bestimmen. Hierunter fallen insbesondere Eigenschaften wie Makro- und Mikrostruktur, Topografie, Farbe, Farbort, Helligkeit der Farbe, Glanz, Abbildungsschärfe, Glanzschleier, Oberflächentextur, Rauhigkeit und Oberflächenwelligkeiten (englisch: „orange peel“) oder coarseness (Grobkörnigkeit).
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Zur reproduzierbaren Bewertung der Qualität von Oberflächen, insbesondere dieser Hochglanzlackierungen, sind Messgeräte erforderlich, die gerade jene physikalischen Größen erfassen, welche den Gesamteindruck auf den menschlichen Betrachter in entscheidender Weise bestimmen.
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In jüngerer Zeit gewinnen sogenannte Effektpigmentbeschichtungen zunehmend an Beliebtheit. Diese Beschichtungen weisen Effektpigmente auf, die das auf sie eingestrahlte Licht unterschiedlich reflektieren. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, um auch solche Effektpigmentlackierungen quantitativ zu beurteilen.
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Bei einem bekannten Verfahren wird beispielsweise ein bestimmter Schwellenwert für eine Intensität des reflektierten Lichts festgelegt und nur diejenigen Flächenbereiche einer beobachteten Oberfläche berücksichtigt, deren Intensität oberhalb dieses Schwellenwerts liegen. Das Messergebnis wird über die jeweiligen Intensitäten der einzelnen berücksichtigten Flächensegmente integriert. Diese Auswertung liefert einen Anhaltspunkt über die optischen Eigenschaften der untersuchten Oberfläche. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, dass auch Oberflächen, welche gleiche oder ähnliche Ergebniswerte dieser Auswertung aufweisen, bei der direkten Betrachtung durch das menschliche Auge sehr unterschiedlich wirken können.
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Aus der
DE 198 38 806 A1 ist beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Objekterfassung, insbesondere zur Erfassung von Objektfarben oder geometrischer Objekteigenschaften, wie Größe, Position und Entfernung von Objekten, bekannt.
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Aus der
DE 42 09 165 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Rasterpunktgrößen für eine Offset-Rotationsmaschine bekannt, wobei auf produktionstechnischen Gegebenheiten beruhende Mittel-Sollwerte für die Rasterpunktgrößer der Druckform vorgegeben und Druckkennlinien der Offset-Rotationsdruckmaschine erfasst werden.
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Bekannt ist zudem aus der
US 2011/ 0 132 218 A1 ein Verfahren zum Regeln der Tinte in einem Druckprozess, wobei eine optische Bildaufnahmeeinrichtung beschrieben wird, welche Druckbilder erfasst.
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Weiterhin ist aus der
DE 101 22 917 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von reflektierenden Körpern bekannt, wobei mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung Licht auf eine Messfläche ausgestrahlt wird und mit wenigstens einer Detektoreinrichtung, welche eine Vielzahl von lichtempfindlichen Sensoreinrichtungen aufweist, von welcher jeweils ein Messwert ausgebbar ist, welcher für das von der jeweiligen Sensoreinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist, das von der Messfläche reflektierte Licht erfasst wird.
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Aus der
US 2003/ 0 208 345 A1 ist ein Verfahren zur Simulation des endgültigen Aussehens (final finish) einer ein- oder mehrfarbigen Oberfläche bekannt, wobei in einem Simulator ein gewünschtes ein- oder mehrfarbiges Oberflächenbild dargestellt wird, um ein oder mehrere simulierte Oberflächenmuster zu erzeugen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine genauere Einordnung von zu untersuchenden Oberflächen zu ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Oberflächeneigenschaften wird ein ortsaufgelöstes Bild einer zu untersuchenden Oberfläche ausgewertet, wobei dieses ortsaufgelöste Bild eine Vielzahl von Messwerten aufweist. Dabei wird dieses Bild analysiert, um diejenigen Flächenanteile der zu untersuchenden Oberfläche zu bestimmen, die eine bestimmte, insbesondere durch die Messwerte charakterisierbare, physikalische Eigenschaft aufweisen bzw. repräsentieren. Weiterhin wird ein Ergebniswert dieser physikalischen Eigenschaft bestimmt, wobei dieser Ergebniswert charakteristisch für die Messwerte der physikalischen Eigenschaften (genau) aller derjenigen Flächenanteile ist, die durch die Analyse des Bildes bestimmt wurden. Erfindungsgemäß wird der Ergebniswert gegenüber der Größe der bestimmten Flächenanteile dargestellt bzw. ausgegeben.
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Dabei muss dieser Ergebniswert gegenüber der Größe der bestimmten Flächenanteile nicht notwendigerweise direkt an den Benutzer ausgegeben werden, es ist auch möglich, dass ein Prozessor eine Vielzahl derartiger Ergebnisse verarbeitet, in einem internen Vergleich gegenüberstellt um anschließend beispielsweise ein Ergebnis dieses Vergleichs an den Benutzer auszugeben. Dabei kann beispielsweise als Ergebnis dieses Vergleichs an dem Benutzer ein Warensignal ausgegeben werden, welches zeigt, dass ein momentan vermessener Bereich der zu untersuchenden Oberfläche nicht mehr akzeptabel ist bzw. von anderen Oberflächenanteilen auch optisch durch einen Beobachter unterschieden werden kann.
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Mit anderen Worten wird ortsaufgelöst eine Vielzahl von Messwerten aufgenommen, welche charakteristische Eigenschaften der Oberfläche repräsentieren. Das Bild setzt sich insbesondere aus einer Vielzahl von Pixeln zusammen, wobei jedem dieser Pixel wenigstens ein bestimmter Messwert zugeordnet werden kann.
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In diesem Zusammenhang wird auf die von der Anmelderin zeitgleich mit der vorliegenden Anmeldung eingereichte weitere Patentanmeldung mit dem Titel „Bestimmung von Oberflächeneigenschaften“ hingewiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
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Vorzugsweise wird der Ergebniswert durch Bildung eines Mittelwerts der Werte der physikalischen Eigenschaften aller derjenigen Flächenanteile ermittelt, die durch die Analyse des Bildes bestimmt wurden. Es können jedoch Integrale, Verteilungsfunktionen, Summen und ähnliche Operationen gebildet werden.
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Damit werden erfindungsgemäß zunächst diejenigen Flächenanteile bestimmt, die die bestimmte physikalische Eigenschaft aufweisen, beispielsweise diejenigen Flächenanteile, deren Streuintensität über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Anschließend wird ein Mittelwert über die bestimmten Intensitätswerte gebildet, wobei hierbei nur diejenigen Flächen berücksichtigt werden, deren Intensitäten oberhalb der genannten Schwelle liegen. Damit wird bevorzugt ein relativer Intensitätswert ausgegeben, d. h. von dem ermittelten Intensitätswert wird noch der Schwellenwert abgezogen.
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Anschließend wird der genannte Ergebniswert, d. h. der gemittelte Intensitätswert gegenüber der Größe der bestimmten Flächenanteile dargestellt. Erfindungsgemäß ergibt sich die Grö-ße der bestimmten Flächenanteile dabei insbesondere aus einer Ermittlung der Anzahl derjenigen Pixel, die solche Flächenanteile repräsentieren, deren Intensität über den Schwellenwert liegt. Genauer wird eine beleuchtete Fläche auf beispielsweise eine Kamera abgebildet und dies wiederum gibt ein entsprechendes ortsaufgelöstes Bild aus.
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Während im Stand der Technik ein integratives Verfahren verwendet wird, bei dem quasi ein Produkt aus dem Ergebniswert und dem zugehörigen Flächenanteil ausgegeben wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, sowohl die Größe der Flächenanteile als auch die Ergebniswerte getrennt auszugeben. Dieser Idee liegt die Erfahrung zugrunde, dass beispielsweise eine hohe Anzahl von Pixeln bzw. ein hoher Flächenanteil mit einer niedrigen Intensität in der Betrachtung anders wirkt als ein niedriger Flächenanteil mit einem hohen Intensitätswert und gleichwohl das jeweilige Produkt gleichgroß sein kann und damit mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kein messbarer Unterschied zwischen diesen beiden Flächentypen ausgegeben wird.
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Vorzugsweise wird das auszuwertende Bild dadurch erzeugt, dass Strahlung auf die zu untersuchende Oberfläche eingestrahlt wird und wenigstens ein Anteil der von der Oberfläche zurückgeworfenen Strahlung von einer Strahlungsdetektoreinrichtung aufgenommen wird und diese Strahlungsdetektoreinrichtung die Messwerte oder die für die Messwerte charakteristische Daten ausgibt. Bei der Strahlungsdetektoreinrichtung kann es sich beispielsweise um einen CCD-Chip handeln, der die Strahlung aufnimmt und entsprechende Messwerte ausgibt. Dabei ist es möglich, dass zunächst ein Bild aufgenommen und dieses Bild direkt im Anschluss an die Aufnahme in der erfindungsgemäßen Weise verarbeitet wird.
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Vorzugsweise ist der Mittelwert aus einer Gruppe von Mittelwerten entnommen, welche arithmetische Mittelwerte, geometrische Mittelwerte, Integrale, gewichtete Mittelwerte, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
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Vorzugsweise ist die physikalische Eigenschaft eine Intensität und insbesondere eine Schwellenintensität. Es wäre jedoch auch möglich, das Verfahren unter Bezugnahme auf andere physikalische Größen, wie beispielsweise die Farbe, oder dergleichen durchzuführen. Genauer gesagt wird jedes einzelne Bildpixel des aufgenommen Bildes hinsichtlich derjenigen Intensität beurteilt welche es darstellt, sodass insgesamt das erfindungsgemäße Verfahren kein integratives sondern ein differentielles Verfahren ist.
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Vorzugsweise wird die Größe derjenigen Flächenanteile bestimmt, die zu einem bestimmten Werteintervall dieser charakteristischen Eigenschaft korrespondiert. Genauer gesagt wird, wie oben erwähnt, ein bestimmter Schwellenwert festgesetzt und die untere Grenze dieses Werteintervalls ist der genannte Schwellenwert, so dass nur diejenigen Flächenanteile der beobachteten Oberfläche berücksichtigt werden, welche oberhalb dieses charakteristischen Schwellenwerts liegen. Dabei werden bei der Bildbearbeitung den bestimmten tatsächlichen Intensitätswerten bestimmte digitale Werte, beispielsweise 1024 unterschiedliche Werte zugeordnet.
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Erfindungsgemäß wird durch eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildern der Ergebniswert gegenüber der Größe der bestimmten Fläche bevorzugt in der gleichen Darstellung aufgetragen. Damit kann eine Vielzahl von Einzelaufnahmen über eine größere Fläche hinweg durchgeführt werden und die Einzelaufnahmen jeweils in der Darstellung aufgetragen werden. Aus dieser Gesamtdarstellung kann dann ermittelt werden, welche der einzelnen Teilflächen der zu untersuchenden Oberfläche innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen, und welche außerhalb. Auch kann auf einer Grundlage einer Vielzahl von ortsaufgelösten Bildern ein Toleranzwert festgelegt werden. So kann beispielsweise ein an einem Tankdeckel aufgenommenes Bild mit einem oder mehreren an der Motorhaube aufgenommenen Bildern verglichen werden.
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Genauer gesagt werden für mehrere aufgenommene Bilder die Ergebniswerte gegenüber der Größe der Flächenanteile aufgetragen und anhand eines Vergleichs festgestellt, ob die entsprechenden Oberflächen bei dem Betrachter den gleichen optischen Eindruck hinterlassen.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird in der Darstellung eine Toleranzzone festgelegt, welche bestimmt, ob bestimmte vorgegebene Teilflächen vorab festgelegten Toleranzkriterien entsprechen. Damit kann beispielsweise beurteilt werden, ob bestimmte Bereiche einer Kühlerhaubenlackierung noch tolerierbar sind oder nicht. Vorteilhaft ist die Toleranzzone eine Ellipse.
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Vorzugsweise wird die Toleranzzone unter Verwendung einer Vielzahl von Ergebniswerten bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Toleranzzone vorab festgelegt wird, beispielsweise durch Herstellervorgaben oder dergleichen. Auch kann die Toleranzzone unter Verwendung einer Vielzahl von Flächengrößen festgelegt werden. Besonders bevorzugt wird ein bestimmter Toleranzbereich hinsichtlich der Flächengrößen festgelegt und ebenso ein bestimmter Toleranzbereich hinsichtlich der Ergebniswerte und die Toleranzzone wird unter Berücksichtigung beider Toleranzbereiche gebildet. Zur Bildung der Toleranzzone kann weiterhin von einer Referenzfläche bzw. von vorgegebenen Werten für die Größe der Flächenanteile und den Ergebniswert ausgegangen werden.
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Erfindungsgemäß werden in der Darstellung Orientierungslinien angegeben, welche unterschiedliche Eigenschaften der zu untersuchenden Oberflächen symbolisieren. Dabei kann es sich bei diesen Orientierungslinien beispielsweise um Linien handeln, welche jeweils konstante Produkte aus den Flächengrößen und dem Ergebniswert bzw. entsprechende indirekte unterteilte Proportionalitäten symbolisieren. Damit sind erfindungsgemäß die Orientierungslinien jeweils charakteristisch für einen Produktwert, der sich aus dem Ergebniswert und der Größe der Flächenanteile ergibt. Über diese Orientierungslinien ist eine grobe Einteilung in unterschiedliche Oberflächentypen möglich.
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Vorzugsweise sind die zu untersuchenden Oberflächen Beschichtungen mit Effektpigmenten. Es wäre jedoch prinzipiell auch möglich, andere Beschichtungsarten durch das erfindungsgemäße Verfahren zu untersuchen.
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Weiterhin wird bevorzugt in der Darstellung ein weiterer für die Oberfläche charakteristischer Wert dargestellt. Bei diesem Wert kann es sich beispielsweise um einen Wert für die Strukturierung der Oberfläche bzw. die sogenannte Coarseness handeln. Diese Coarseness ist dabei ein Maß dafür, wie sich bestimmte Oberflächeneigenschaften wiederholen, oder wie bestimmte Oberflächeneigenschaften in Abhängigkeit von dem Beobachtungsabstand wirken. Zur Darstellung der Coarseness (Grobkörnigkeit) ist es möglich, einen statistischen Parameter beispielsweise gegenüber einer bestimmten Auflösung darzustellen. In diesem Zusammenhang wird auf die Deutsche Patentanmeldung
DE 103 24 104 A1 der Anmelderin hingewiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
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So ist es beispielsweise möglich, eine Varianz oder Streuung unterschiedlicher Intensitätswerte auf einer weiteren Achse gegenüber den jeweiligen Flächenanteilen bzw. Messungen aufzutragen. Auf diese Weise können die einzelnen Flächenanteile bzw. Messungen auch hinsichtlich ihrer Coarseness, d. h. hinsichtlich ihrer Grobkörnigkeit, charakterisiert werden. Wie oben erwähnt, wird jeweils als Ergebniswert ein Mittelwert der einzelnen Intensitäten ausgegeben. Vorteilhaft wird damit zusätzlich zu dem Mittelwert auch etwa eine Varianz oder Streuung ausgegeben, welche wiederum Rückschlüsse auf die Intensitätsverteilungen in den einzelnen beobachteten Flächenbereichen ermöglicht.
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Diese weitere Größe wie die Varianz kann beispielsweise den Kontrast eines aufgenommenen Bildes bzw. dessen coarseness repräsentieren. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Effektpigmente nach weiteren charakteristischen Merkmalen zu differenzieren, wie z. B. deren Farbe. Anstelle der Einführung einer weiteren Achse könnten einzelne Messpunkte auch in anderer Weise voneinander unterschieden werden, beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung der Messpunkte.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ergibt sich die Lage der Toleranzzone aus wenigstens einer der Orientierungslinien. Genauer gesagt wird die lange Halbachse der als Ellipse ausgebildeten Toleranzzone an die Steigung der Orientierungslinie in einem vorbestimmten Punkt angepasst. Dies wird genauer unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Oberflächeneigenschaften gerichtet, wobei die Vorrichtung eine Strahlungseinrichtung aufweist, welche Strahlung auf eine zu untersuchende Oberfläche richtet, sowie eine Strahlungsdetektoreinrichtung, welche die von der Oberfläche zurückgeworfene Strahlung aufnimmt und ein ortsaufgelöstes Bild ausgibt, welches zu der zurückgeworfenen Strahlung korrespondiert. Auch hier wird die Oberfläche auf die Strahlungsdetektoreinrichtung abgebildet.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Prozessoreinrichtung auf, welche diejenigen Flächenanteile bestimmt, die eine bestimmte physikalische Eigenschaft aufweisen, und einen Ergebniswert ermittelt, der für die physikalischen Eigenschaften derjenigen Flächenanteile, die die bestimmte physikalische Eigenschaft aufweisen, charakteristisch ist. Daneben ist eine Ausgabeeinrichtung vorgesehen, welche den Ergebniswert bevorzugt gegenüber der Größe der bestimmten Flächenanteile darstellt. Bei der Ausgabeneinrichtung kann es sich im einfachsten Fall um eine Druckeinrichtung handeln, welche ein zweiachsiges Diagramm ausgibt. Es kann jedoch auch ein entsprechendes Diagramm auf einen Monitor oder dergleichen ausgegeben werden.
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Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich intern die Ergebniswerte und die Größe der Flächenanteile ausgewertet werden und diese Werte für mehrere Oberflächenanteile verglichen werden. Auch könnte beispielsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an unterschiedlichen Stellen einer Lackierung gemessen und dem Benutzer angezeigt werden, ob zwei unterschiedliche Oberflächenbereiche bei einem Betrachter den gleichen optischen Eindruck hinterlassen. Die bestimmte physikalische Eigenschaft ist bevorzugt eine Intensität.
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Weiterhin können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch verwendet werden, um die einzelnen dargestellten Messwerte zu katalogisieren, um bestimmte Oberflächentypen aufzufinden. Dabei ist es beispielsweise möglich, die ermittelten Ergebniswerte in Abhängigkeit von einem Flächenanteil aufzutragen und beispielsweise mit einer Referenztabelle zu vergleichen, in der eine Vielzahl von vergleichbaren Messergebnissen enthalten ist. Diese Anwendung ist insbesondere im Kfz-Reparaturbereich relevant. Weiterhin kann die Erfindung eingesetzt werden, um mit einem speziell angepassten Rezeptierungssystem einen bestimmten Oberflächeneffekt bzw. eine bestimmte Erscheinung einer Oberfläche zu erzeugen. Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgegebene Messwerte zu Simulationszwecken, insbesondere aber nicht ausschließlich am Bildschirm verwendet werden.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
- 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine schematische Gegenüberstellung zweier aufgenommener Bilder;
- 3 eine entsprechende integrative Darstellung nach dem Stand der Technik;
- 4 eine erste erfindungsgemäße Darstellung; und
- 5 eine weitere erfindungsgemäße Darstellung.
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1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Oberflächeneigenschaften. Diese Vorrichtung weist eine Strahlungseinrichtung 2 auf, welche Strahlung, beispielsweise Licht, auf eine zu untersuchende Oberfläche 8 richtet. Das von dieser Oberfläche 8 zurückgeworfene und insbesondere gestreute und reflektierte Licht wird von einer Strahlungsdetektoreinrichtung 4 aufgenommen. Genauer gesagt wird die Oberfläche auf dieser Strahlungsdetektoreinrichtung 4, welche beispielsweise einen CCD-Chip oder eine Kamera aufweisen kann, abgebildet. Das Bezugszeichen 6 bezieht sich auf eine Prozessoreinrichtung, die das von der Strahlungsdetektoreinrichtung 4 aufgenommene Bild auswertet.
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Diese Prozessoreinrichtung 6 bestimmt dabei unter Zugrundelegung eines bestimmten Schwellenwerts diejenigen Flächensegmente, bei der die jeweils auftreffende Strahlung einen gewissen Intensitätswert überschreitet. Daneben werden auch die ermittelten Intensitätswerte in digitalisierter Form ausgegeben. Anschließend wird über all diejenigen Intensitätswerte, die oberhalb der bestimmten Schwelle liegen, gemittelt. Dieser gemittelte Wert ist dann der zu bewertende Ergebniswert. In einer Ausgabeeinrichtung 9 wird dieser Ergebniswert gegenüber der Größe der bestimmten Flächenanteile aufgetragen. Daneben kann auch eine Speichereinrichtung 7 vorgesehen sein, welche für eine Vielzahl von Messungen die jeweiligen Ergebniswerte und die Größen der jeweiligen Flächenanteile abspeichert. Bei der Angabe der Ergebniswerte kann noch eine Normierung durch die mittlere Probenhellung vorgenommen werden. Das Bezugszeichen 9 bezieht sich auf eine Ausgabeeinrichtung.
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2 zeigt eine schematische Gegenüberstellung zweier simulierter Bilder. Zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems wurden dabei nur zwei unterschiedliche Intensitätswerte 11 und 12 angenommen. Im oberen Teilbild ergibt sich als Summe der Flächensegmente 14 ein bestimmter Flächenanteil A1, wobei die einzelnen Flächensegmente 14 jeweils den konstanten einheitlichen Intensitätswert I1 aufweisen bzw. repräsentieren. Im unteren Teilbild ergibt sich als Summe der Flächensegmente 16 ein entsprechender Flächenanteil A2, wobei hier die einzelnen Flächensegmente 16 jeweils den (ebenfalls nur theoretischen) Intensitätswert 12 aufweisen.
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Dabei ist hier der Intensitätswert 12 doppelt so hoch wie der Intensitätswert 11 und umgekehrt ist die Fläche A1 doppelt so groß wie die Fläche A2. Das bedeutet, dass im Stand der Technik der ausgegebene Produktwert I1 × A1 gleich groß wäre dem Wert 12 × A2 und so im Stand der Technik die beiden Oberflächen als optisch gleichwertig angesehen würden. Es ergibt sich jedoch, dass tatsächlich zwischen beiden Bildern erhebliche Unterschiede festzustellen sind, die jedoch mit der integrativen Beobachtung nach dem Stand der Technik nicht erfassbar sind.
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3 zeigt eine entsprechende lineare Darstellung nach dem Stand der Technik, die ebenfalls eine Vielzahl von Werten 11a - 11e zeigt, die in unterschiedlichen Bereichen eines Fahrzeugs, beispielsweise an der Karosserie, am Radlauf, am Stoßfänger und dergleichen aufgenommen wurden. Bei dieser integralen Darstellung ergibt sich auch hier, dass die Werte alle in einem ähnlichen Bereich liegen, was nach dem Stand der Technik auf eine Gleichwertigkeit der Flächen hindeuten würde. Die entsprechenden Werte sind auch in den folgenden Figuren eingezeichnet.
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4 zeigt eine erste erfindungsgemäße Darstellung der in 3 gezeigten Messwerte, sowie weiterer Messwerte, wobei hier die jeweiligen Ergebniswerte der Intensität aufgetragen sind gegenüber Flächenanteilen A bzw. der Anzahl der Pixel. Man erkennt hier, dass die in 3 noch als gleichwertig betrachteten Messwerte teilweise in sehr unterschiedlichen Bereichen der Darstellung vorzufinden sind. Dies zeigt sich insbesondere bei einem Vergleich der beiden Werte 11a und 11b. Während diese Werte bei der integrativen Darstellung nach 3 sehr nahe beieinander liegen und damit ähnliche Oberflächeneigenschaften implizieren, zeigt sich anhand von 4, dass die Werte sich aus stark unterschiedlichen Ergebniswerten und Flächenanteilen zusammensetzen und damit sehr unterschiedliche optische Eindrücke hervorrufen können.
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Die sieben eingezeichneten Linien 10a - 10f sind Orientierungslinien bei der Auftragung der erfindungsgemäßen Darstellung. Entlang jeder einzelnen Linie ist das Produkt aus der Fläche A und der Intensität I jeweils konstant. Dies bedeutet, dass mit dem Verfahren aus dem Stand der Technik auf dieser Linie liegende Punkte nicht voneinander unterschieden werden können.
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Mit anderen Worten sind nach dem Stand der Technik nur solche Unterschiede erfassbar, die unterschiedlich weit von den eingezeichneten Linien entfernt sind. Da jeder einzelne Punkt eine andere Messung darstellt, wird deutlich, dass an unterschiedlichen Bereichen des Kraftfahrzeugs aufgenommene Messungen zum Teil optisch erheblich voneinander abweichen bzw. dass einzelne Oberflächen optisch nicht mehr den Anforderungen genügen. Durch die Orientierungslinien 10a - 10f werden damit gleichzeitig Rasterbereiche definiert.
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5 zeigt eine weitere Darstellung der Intensität gegenüber den Flächenanteilen. Dabei wird jedoch hier nicht die Intensität bzw. der Flächenanteil angegeben, sondern der Differenzwert dJ bzw. dA bezüglich eines jeweils normierten Werts. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine Toleranzzone. Innerhalb dieser Toleranzzone liegende Messpunkte bzw. Bereiche der zu untersuchenden Oberfläche werden noch als akzeptabel definiert bzw. sind vom Beobachter nicht voneinander zu unterscheiden. Außerdem dieses Toleranzbereichs liegende Oberflächenbereiche können jedoch vom Beobachter als unterschiedlich wahrgenommen werden.
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Dabei ist diese Toleranzzone 12 in Form einer Ellipse gestaltet und derart zu verstehen, dass auch Messpunkte, die einen maximalen Abstand in der Toleranzzone nach 5 zueinander haben, d. h. an den entgegen gesetzten Enden der langen Halbachse L liegen, noch nicht von dem Beobachter zu unterscheiden sind. Demgegenüber können Messwerte, die außerhalb der Toleranzzone 12 liegen, vom Beobachter optisch unterschieden werden, von solchen Oberflächenbereichen, die beispielsweise an dem direkt gegenüberliegenden Ende der Ellipse liegen. Genauer könnten beispielsweise die den Messpunkten 11a und 11b entsprechenden Oberflächenbereiche optisch voneinander unterschieden werden.
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Die lange Achse L der Toleranzellipse 12 ergibt sich aus der Steigung der Orientierungslinie 10b aus 4 in einem vorgegebenen Normierungspunkt. Dabei kann es sich um den in 5 gezeigten Punkt (0, 0) handeln, d. h. den Kreuzungspunkt der beiden Koordinaten. Es ist jedoch auch möglich, diesen Punkt auf der Orientierungslinie in 4 vorab beispielsweise nach Herstellerangaben festzulegen.
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Dabei ist die Anordnung der langen Halbachse nach der Steigung in dem gewählten Punkt abhängig von der Lage dieses Punktes auf der Orientierungslinie 10a. Falls, wie in 5 gezeigt, dieser zentrale Punkt in einem Bereich mit großen Flächenanteilen und niedriger Intensität liegt, werden sich bestimmte Schwankungen der Flächenanteile hinsichtlich ihrer absoluten Differenz weniger stark auswirken, als entsprechende Abweichungen in der Intensität. Dies wird am besten deutlich, wenn man bedenkt, dass sich bereits in 5 geringe Intensitätsschwankungen stark auf das Produkt auswirken, sich jedoch die Differenzen bzw. Schwankungen hinsichtlich der Flächenanteile nur geringfügig auf das Produkt auswirken.
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Falls der gewählte zentrale Punkt beispielsweise in einem Bereich mit geringen Flächenanteilen und entsprechend hoher Intensität liegen würde, würde auch die lange Halbachse der ellipsenförmigen Toleranzzone in 5 wesentlich steiler verlaufen. In den 4 und 5 könnte noch auf einer dritten Koordinatenachse eine Maßzahl für die Coarsness, d. h. die Grobkörnigkeit aufgetragen werden. Diese Coarsness, die auch als „texture“ bezeichnet wird, ist ein weiterer wichtiger charakteristischer Aspekt der optischen Erscheinung von Effektbeschichtungen.
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Dabei kann auf der zusätzlichen Achse beispielsweise ein statistischer Parameter, der ebenfalls ein Maß für die Intensitätsverteilung der einzelnen Flächenbereiche ist, mit ausgegeben werden. Dieser statistische Parameter lässt dabei eine Unterscheidung zu, ob in bestimmten Flächenbereichen im Wesentlichen gleiche Intensitäten vorzufinden sind, oder ob in den besagten Flächenbereichen diese Intensitäten stark schwanken. Bei diesem statistischen Parameter kann es sich beispielsweise um eine Varianz oder Streuung der einzelnen gemessenen Intensitätswerte handeln.
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Hier ist zu beachten, dass die erfindungsgemäße vorgesehene ortsaufgelöste Beobachtung der Oberfläche prinzipiell erlaubt, für jedes einzelne Pixel des Bildaufnahmeelements, wie einer Kamera, jeweils die auf dieses eintreffende Intensität festzustellen. Eine Vielzahl dieser Intensitäten, zumindest diejenigen Intensitäten, die oberhalb des bestimmten Schwellenwertes liegen, werden dabei in die Berechnung mit eingezogen und neben dem Ergebniswert wird auch der besagte statistische Parameter wie die Varianz oder die Streuung ausgegeben.
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Auch ist es möglich, beispielsweise bei der Verwendung eines CCD-Chips die Signale, die zu einzelnen Bildaufnahmeelementen dieses CCD-Chips korrespondieren, von vorneherein zusammenzufassen. Auf diese Weise kann die Auflösung des entsprechenden Chips „künstlich“ variiert werden und damit ein weiterer relevanter Parameter für den Eindruck der Oberfläche gewonnen werden.
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Wie erwähnt, wird ein entsprechendes ortsaufgelöstes Bild ausgewertet. Dabei ist es möglich, dass dieses ortsaufgelöste Bild beispielsweise unmittelbar vor der Auswertung aufgenommen wird und sich die Auswertung entsprechend daran anschließt. Es wäre jedoch auch möglich, zunächst eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildern aufzunehmen und diese anschließend auszuwerten Auch kann die Auswertung der Bilder unabhängig von deren Erzeugung stattfinden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Strahlungseinrichtung
- 4
- Strahlungsdetektoreinrichtung
- 6
- Prozessoreinrichtung
- 7
- Speichereinrichtung
- 8
- Oberfläche
- 9
- Ausgabeeinrichtung
- 10a-10f
- Orientierungslinien
- 11a-11e
- Werte
- 12
- Toleranzzone
- 14, 16
- Flächensegment
- I, I1, I2
- Intensitätswerte
- A, A1, A2
- Flächenanteile
- d1
- Differenz der Intensitäten
- dA
- Differenz der Flächenanteile
- L
- lange Halbachse der Toleranzzone 12
