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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion einer Oberflächenstruktur einer spiegelnden Beschichtung mittels Deflektometrie, aufweisend eine ein bekanntes Lichtmuster auf die spiegelnden Beschichtung projizierende Lichtquelle, eine ein von der spiegelnden Beschichtung erzeugtes Spiegelbild des Lichtmusters empfangende Erfassungseinrichtung und eine das empfangene Spiegelbild analysierende Auswerteeinrichtung zur Bewertung der Oberflächenstruktur.
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Glänzende Lackoberflächen weisen prinzipiell eine gewisse Strukturierung auf, die von verschiedenen Faktoren abhängig ist, wie es beispielsweise eine Vorbehandlung, ein Lackaufbau, eine Lackqualität und ein Lackierprozess sein können.
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Herkömmlicherweise erfolgt eine Inspektion beziehungsweise eine Endkontrolle personell unter Verwendung von Referenzplatten. Des Weiteren ist eine Strukturvermessung mittels einer sogenannten Deflektometrie ein bekanntes Verfahren. Beispielsweise kann ein Dünnschichttransistor-(TFT-)Monitor für eine Beleuchtung verwendet werden. Zur Darstellung eines Linienmusters ist ein derartiger Monitor aufwändig und schwer, bei einem gleichzeitig hohen Stromverbrauch. Nachteiligerweise ist ein leistungsfähiger Blitzbetrieb damit nicht ausführbar. Zudem müssen Kameras seitlich oder vor dem Monitor positioniert werden. Herkömmliche portable Systeme stellen lediglich unbefriedigende Ergebnisse bereit.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen einer spiegelnden Beschichtung, insbesondere deren Oberflächenstruktur, derart bereit zu stellen, dass eine wirksame Inspektion einfach mittels eines leichten, kompakten tragbaren objektiv messenden Systems für beliebig große zu inspizierende Messflächen ausgeführt werden kann. Es soll ein wirksamer Bild-Kontrast bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Inspektion einer Oberflächenstruktur einer spiegelnden Beschichtung mittels Deflektometrie bereit gestellt, aufweisend eine ein bekanntes Lichtmuster auf die spiegelnde Beschichtung projizierende Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweist, die von einer ersten Ansteuereinrichtung angesteuert werden; eine ein von der spiegelnden Beschichtung erzeugtes Spiegelbild des Lichtmusters empfangene Erfassungseinrichtung; eine das empfangene Spiegelbild analysierende Auswerteeinrichtung zur Bewertung der Oberflächenstruktur.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Inspektion einer Oberflächenstruktur einer spiegelnden Beschichtung mittels einer Deflektometrie-Vorrichtung mit den folgenden Schritten bereit gestellt. Projizieren eines bekannten Lichtmusters auf die spiegelnde Beschichtung mittels einer Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweist, die von einer ersten Ansteuereinheit angesteuert werden; Empfangen eines von der spiegelnden Beschichtung erzeugten Spiegelbildes des Lichtmusters mittels einer Erfassungseinrichtung; Bewerten des empfangenen Spiegelbildes mittels einer analysierenden Auswerteeinrichtung zur Bewertung der Oberflächenstruktur.
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Es ist erkannt worden, dass die Verwendung der Deflektometrie zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besonders vorteilhaft ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden reihenförmig angeordnet sein. Auf diese Weise können beliebig große messende Flächen bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Auf diese Weise ist das erzeugte Lichtmuster besonders homogen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden zueinander punktsymmetrisch angeordnet sein und die Erfassungseinrichtung kann mindestens einen räumlichen Empfangsbereich um den mittels der Punktsymmetrie erzeugten Symmetriepunkt herum aufweisen. Auf diese Weise können beispielsweise Kameras auf der der spiegelnden Beschichtung abgewandten Seite der Vorrichtung positioniert werden. Auf diese Weise kann die Objektivität eines Messergebnisses verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die erste Ansteuereinrichtung die Leuchtdioden zur Bereitstellung einer jeweiligen Leuchtdauer und einer jeweiligen Lichtstärke ansteuern. Auf diese Weise ist ein hoher Grad an Flexibilität erzeugt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die erste Ansteuereinrichtung die Leuchtdioden derart ansteuern, dass diese das Lichtmuster erzeugen. Dies ist eine besonders einfache Lösung zur Erzeugung des Lichtmusters.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann zwischen der Lichtquelle und der spiegelnden Besichtung eine Blendenmaske positioniert sein, die zusammen mit den Leuchtdioden das Lichtmuster erzeugt und in einem räumlichen Empfangsbereich der Erfassungseinrichtung transparent sein kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Blendenmaske mittels einer Flüssigkristallplatte erzeugt sein, wobei räumliche Bereiche der Flüssigkristallplatte von einer zweiten Ansteuereinrichtung transparent geschalten sein können.
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Auf diese Weise ist ebenso ein hoher Grad an Flexibilität bereitgestellt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von räumlich zueinander versetzt angeordneten Empfangsbereichen aufweisen. Auf diese Weise kann eine erforderliche zu beleuchtende Fläche im Vergleich zu lediglich einem Empfangsbereich verkleinert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Sensoreinrichtung bereitgestellt sein, die einen Kontakt der Vorrichtung mit der spiegelnden Beschichtung erfassen kann und die Erfassungseinrichtung aktivieren kann. Auf diese Weise kann ein automatisches Verfahren vorteilhaft vereinfacht sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorrichtung in ein tragbares Gehäuse integriert sein. Des Weiteren kann der Formverlauf des Gehäuses auf der der spiegelnden Beschichtung zugewandten Seite den Formverlauf der spiegelnden Beschichtung entsprechen. Auf diese Weise kann die Objektivität des Messergebnisses zusätzlich verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine dritte Ansteuereinrichtung bereitgestellt sein, die die Erfassungseinrichtung zur Bereitstellung einer jeweiligen Erfassungsdauer ansteuert. Auf diese Weise kann eine Erfassungsdauer wirksam an die Dauer einer Erzeugung eines Lichtmusters angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der ersten Ansteuereinrichtung ein Ansteuern der Lichtdioden mit einem jeweiligen Lichtstärkesignal und einem jeweiligen Leuchtdauersignal ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der ersten Ansteuereinrichtung ein Ansteuern der Lichtdioden zur Erzeugung von Blitzlicht während einer Erfassungsdauer der Erfassungseinrichtung im Millisekunden- oder Mikrosekundenbereich ausgeführt werden. Es kann auf diese Weise eine Inspektion robust gegenüber einem Verwackeln und eine Störung infolge von Fremdlicht bei einem minimalen Stromverbrauch ausführbar sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der ersten Ansteuereinrichtung ein Ansteuern der Leuchtdioden zur Erzeugung des Blitzlichts mit einer variablen Blitzdauer ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der ersten Ansteuereinrichtung ein Ansteuern der Lichtdioden zur Erzeugung des Lichtmusters ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Positionieren einer in einem räumlichen Empfangsbereich der Erfassungseinrichtung transparenten Blendenmaske zwischen der Lichtquelle und der spiegelnden Beschichtung ausgeführt werden, wobei die Blendenmaske zusammen mit den Leuchtdioden das Lichtmuster erzeugen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Bereitstellen der Blendenmaske mittels einer Flüssigkristallplatte ausgeführt werden, wobei räumliche Bereiche der Flüssigkristallplatte mittels einer zweiten Ansteuereinrichtung transparent geschaltet werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels einer Sensoreinrichtung ein Erfassung eines Kontakts der Vorrichtung mit der spiegelnden Beschichtung und ein Aktivieren der Erfassungseinrichtung ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels einer dritten Ansteuereinrichtung ein Ansteuern der Erfassungseinrichtung zur Bereitstellung einer jeweiligen Erfassungsdauer im Millisekunden- oder Mikrosekundenbereich ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der Auswerteeinrichtung ein Berechnen eines Krümmungsradius einer gekrümmten spiegelnden Beschichtung anhand des Spiegelbildes und ein Korrigieren einer ursprünglichen Bewertung der Oberflächenstruktur ohne Berücksichtigung der Krümmung ausgeführt werden. Es können auf diese Weise gekrümmte Oberflächen inspiziert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können erfindungsgemäße Vorrichtungen und erfindungsgemäße Verfahren zur Inspektion von Lackschichten, und zwar insbesondere von glänzenden Lackschichten verwendet werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung I zur Inspektion einer Oberflächenstruktur einer spiegelnden Beschichtung 1 nutzt das Verfahren der Deflektometrie. Eine Lichtquelle 3 projiziert ein bekanntes Lichtmuster auf die spiegelnde Beschichtung 1. Eine Erfassungseinrichtung 5 empfängt ein von der spiegelnden Beschichtung 1 erzeugtes Spiegelbild des Lichtmusters. Eine das empfangene Spiegelbild analysierende Auswerteeinrichtung 7 bewertet die Oberflächenstruktur. Die Lichtquelle 3 weist eine Anzahl von Leuchtdiodenreihen auf, wobei die Leuchtdioden von einer ersten Ansteuereinrichtung 4 angesteuert werden. Zwischen der Lichtquelle 3 und der spiegelnden Beschichtung 1 kann eine Blendenmaske 9 positioniert sein, die zusammen mit den Leuchtdioden das Lichtmuster erzeugt. Die Blendenmaske 9 kann beispielsweise mittels einer Flüssigkristallplatte erzeugt sein, wobei räumliche Bereiche der diese Flüssigkristalle einschließenden Platte von einer zweiten Ansteuereinrichtung 10 transparent geschaltet werden können. Mittels einer dritten Ansteuereinrichtung 15 kann eine Erfassungsdauer der Erfassungseinrichtung 5 gesteuert werden. Die Leuchtdioden können zeilenförmig und des Weiteren zueinander punktsymmetrisch angeordnet sein. Dies ermöglicht eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gemäß 2.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung I. Im Unterschied zu 1 ist das Messobjekt eine spiegelnde Beschichtung 1 auf einem gekrümmten Körper 2. Des Weiteren sind beleuchtende Leuchtdioden von Leuchtdiodenreihen zueinander punktsymmetrisch entlang eines zweidimensionalen Feldes angeordnet. Auf diese Weise kann eine Erfassungseinrichtung 5, die beispielsweise eine Kamera ist, zentrisch auf der dem Messobjekt abgewandten Seite der Leuchtdiodenbeleuchtungsbaugruppe angebracht werden, wobei für ein Kameraobjektiv lediglich eine kleine Öffnung in einer möglichen Blendenmaske 9 notwendig ist. Das zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung löst die Aufgabe eines Erzeugens eines Lichtmusters mittels der ersten Ansteuereinrichtung 4, die die Leuchtdioden zur direkten Erzeugung des Lichtmusters ansteuert. Auf diese Weise ist eine Blendenmaske 9 nicht notwendigerweise erforderlich. Des Weiteren zeigt 2 eine gekrümmte Oberfläche auf der die zu inspizierende spiegelnde Beschichtung aufgebracht ist. R stellt einen Krümmungsradius dar. Mittels der Auswerteeinrichtung 7 kann ein Berechnen des Krümmungsradius R anhand des Spiegelbildes und ein Korrigieren einer ursprünglichen ohne Berücksichtigung der Krümmung ausgeführten Bewertung der Oberflächenstruktur ausgeführt werden. Zusätzlich zu 1 stellt 2 eine Sensoreinrichtung 11 dar, die einen Kontakt der Vorrichtung I mit der spiegelnden Beschichtung 1 beziehungsweise der gekrümmten spiegelnden Beschichtung 2 erfasst und die Erfassungseinrichtung 5 entsprechend aktiviert. Bezugszeichen 13 stellt ein tragbares Gehäuse dar, in das die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert ist. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der Formverlauf des Gehäuses 13 auf seiner der spiegelnden Beschichtung 2 zugewandten Seite dem gekrümmten Formverlauf der spiegelnden Beschichtung 2 entspricht. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft das Messergebnis verbessert werden. Da das Messobjekt einen konvexen Verlauf aufweist, ist ein entsprechend konkaver Formverlauf des Gehäuses 13 vorteilhaft.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit einem ersten Schritt erfolgt ein Projizieren eines bekannten Lichtmusters auf die spiegelnde Beschichtung mittels einer Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweist, die von einer ersten Ansteuereinrichtung angesteuert werden. Mit einem Schritt S2 erfolgt ein Empfangen eines von der spiegelnden Beschichtung erzeugten Spiegelbildes des Lichtmusters mittels einer Erfassungseinrichtung. Mit einem Schritt S3 erfolgt ein Bewerten des empfangenen Spiegelbildes mittels einer analysierenden Auswerteeinrichtung zur Bewertung der Oberflächenstruktur.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann weiterhin folgendermaßen vorteilhaft angepasst werden. Die Lackoberfläche wird mit einem Leuchtdiodenblitzlicht durch eine Blendenmaske beleuchtet, wobei das von der Oberfläche reflektierte Licht mit mindestens einer Kamera aufgenommen wird. Für die Vermessung der Lackstruktur wird das Verfahren der Deflektometrie mit weiteren folgenden Verbesserungen verwendet. Die Lackoberfläche wird mit einem Leuchtdioden-blitzlicht durch eine Blendenmaske beleuchtet. An Stelle der Blendenmaske kann eine teilweise transparente Musterplatte verwendet werden, wobei dies ein Flüssigkristalldisplay sein kann, mit dem sich die Muster durch ein definiertes Freischalten von transparenten Bereichen erzeugt werden können. Es kann Blitzlicht eingesetzt werden, wobei die Blitzdauer variabel sein kann und gleichzeitig eine Kamerabelichtungszeit sehr kurz sein kann. Auf diese Weise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Messergebnis sehr robust bereitstellen, und zwar insbesondere robust gegenüber Verwacklung oder gegenüber Störungen aufgrund von Fremdlicht. Ein Stromverbrauch wird ebenso wirksam verringert. Ein erzeugtes Muster des Leuchtdiodenblitzlichts kann durch unterschiedlich angesteuerte Leuchtdioden verändert werden. Eingebaute Sensoren können ein Aufsetzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine Mess-Oberfläche erkennen und infolge dessen eine Bildaufnahme freigeben. Eine Kamera kann zentrisch hinter der Leuchtdiodenbeleuchtungsbaugruppe angebracht sein. Zusätzlich kann eine Baugröße wirksam verringert werden, und zwar durch Verwendung einer Mehrzahl von versetzt zueinander angeordneten Kameras. Infolge eines derartigen Versatzes kann eine benötigte zu beleuchtende Fläche wirksam reduziert werden. Es ist ebenso eine Messung an gekrümmten Oberflächen möglich. Ein Krümmungsradius kann dazu über ein aufgenommenes Bild berechnet und ein Messergebnis entsprechend korrigiert werden. Beispielsweise kann zum Aufsetzen des Gehäuses eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf konvex gewölbten Oberflächen die Gehäusevorderseite der Vorrichtung nach innen gewölbt sein. Mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine sehr flexible Verwendung ausführbar. Beispielsweise kann eine Ausleuchtung der zu messenden Oberfläche entsprechend gewünschter Vorgaben abgestimmt oder angepasst werden. Derartige Vorgaben können beispielsweise vom Lacksystem, der Farbe der Oberfläche und des gewünschten visuellen Eindrucks abhängen. Entsprechend kann vorteilhaft ein Messbereich für das zu erfassende Lichtmuster festgelegt werden. Auf diese Weise kann die Inspektion einfach, schnell, objektiv und zuverlässig ausgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion einer Oberflächenstruktur einer spiegelnden Beschichtung 1. Es wird ein Deflektometrie-System verwendet, bei dem ein von der spiegelnden Beschichtung erzeugtes Spiegelbild eines Lichtmusters erfasst und analysiert wird. Mittels Verwendung einer Vielzahl mittels einer ersten Ansteuereinrichtung 4 angesteuerten Leuchtdioden wird ein kompaktes, zuverlässiges und tragbares System vorgeschlagen.
