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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften und insbesondere von optischen Oberflächeneigenschaften.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen bekannt, die Oberflächen, beispielsweise die Oberflächen von Kraftfahrzeugen inspizieren. Oberflächen von Kraftfahrzeugen sind teilweise sehr komplizierte Beschichtungen, welche neben einem Grundlack auch weitere Lackschichten aufweisen und insbesondere solche Lackschichten, die wiederum Effektpigmente aufweisen. Derartige Effektpigmente bewirken unterschiedliche optische Eindrücke, die auch von einer Beobachtungsrichtung und/oder von der Art des einstrahlenden Lichtes, beispielsweise einer diffusen Beleuchtung oder einer gerichteten Beleuchtung abhängen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst umfassende und genaue Beurteilung derartiger Oberflächen zu ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Untersuchen und insbesondere zum Inspizieren von Oberflächeneigenschaften von lackierten Oberflächen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, weist eine erste Beleuchtungs- und/oder Strahlungseinrichtung auf, welche eine zu untersuchende Oberfläche unter einem ersten Beleuchtungswinkel beleuchtet (und/oder Strahlung auf diese Oberfläche einstrahlt).
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Weiterhin weist die Vorrichtung eine zweite Beleuchtungseinrichtung auf, welche die Oberfläche unter einem zweiten Beleuchtungswinkel beleuchtet. Bevorzugt weichen dabei der erste Beleuchtungswinkel und der zweite Beleuchtungswinkel voneinander ab.
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Weiterhin weist die Vorrichtung eine erste Sensoreinrichtung auf, welche von der von der zweiten Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung unter einem ersten Aufnahmewinkel aufnimmt und wenigstens einen Wert ausgibt, der für die von der Oberfläche auf die Sensoreinrichtung gelangende Strahlung charakteristisch ist
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Strahlungsanalyseeinrichtung auf, von der Oberfläche gestreute und/oder reflektierte Strahlung hinsichtlich ihrer Wellenlänge analysiert.
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Bevorzugt nimmt die Strahlungsanalyseeinrichtung Strahlung auf, die von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Oberfläche eingestrahlt und von der Oberfläche gestreut und/oder reflektiert und insbesondere gestreut wurde.
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Die Anmelderin hat ermittelt, dass bei Mehrwinkel-Farbmessung der Hauptfokus der Informationsgewinnung über die Oberflächen, nämlich die Farbmessung unter verschiedenen Winkeln durch die Messung des Glanzverhaltens ergänzt werden kann. Im Falle einer Automobil-Lackierung mit einem Basislack und einem Klarlack-Finish erlaubt die spektral-aufgelöste Glanzmessung mithilfe einer Strahlungsanalyseeinrichtung die Berücksichtigung des Einflusses der Farbe des Basislackes auf die Messung des Glanzgrades des Klarlacks.
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Dies erlaubt weitergehende Auswertemöglichkeiten als in der klassischen, nicht spektral aufgelösten Glanzmessung, wo mit einer vorgegebenen Normlichtart beleuchtet und unter v-lambda-Befilterung (entsprechend der Empfindlichkeit des menschlichen Auges) detektiert wird.
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Bei dem Wert, der für die von der Oberfläche auf die Sensoreinrichtung gelangende Strahlung charakteristisch ist, handelt es sich bevorzugt um eine Intensität dieser Strahlung.
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Bevorzugt erfasst die Sensoreinrichtung einen integralen Wert, der für die aufgenommene Strahlung charakteristisch ist, insbesondere über eine Vielzahl von Wellenlängen integrierten Wert.
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Wie unten genauer erläutert wird, dient die Strahlungsanalyse (durch Vornahme einer Integration) bevorzugt auch als die erste Sensoreinrichtung.
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Bevorzugt nimmt also die Strahlungsanalyseeinrichtung einerseits eine spektrale Analyse der auf sie auftreffenden Strahlung vor, insbesondere derjenigen Strahlung, die von der ersten Beleuchtungseinrichtung stammt. Als andererseits auch eine Integration dieser spektralen Anteile, um so eine über die Wellenlängen integrierte Intensität zu erhalten (insbesondere derjenigen Strahlung die von der zweiten Beleuchtungseinrichtung stammt.
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Vorteilhaft weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, innerhalb dessen erste Sensoreinrichtung, die Strahlungsanalyseeinrichtung und/oder die Beleuchtungseinrichtungen angeordnet sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Beleuchtungseinrichtungen auf. Dabei kann diese Steuereinrichtung derart gestaltet sein, dass sie die Beleuchtung der Oberfläche mit den Beleuchtungseinrichtungen abwechselnd und/oder zeitlich versetzt steuert. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Oberfläche aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet wird und die gestreute Strahlung von der Strahlungsanalyseeinrichtung analysiert wird und dass andererseits die Oberfläche beleuchtet wird und die von der Oberfläche reflektierte Strahlung von der Sensoreinrichtung erfasst wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die Einstrahl- oder Beleuchtungsrichtungen aller ein- und auch ausgestrahlten Strahlungen in einer Ebene. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungen und die Beobachtungen der Oberfläche in einer Ebene stattfinden. Dabei steht bevorzugt diese Ebene senkrecht zu der zu untersuchenden Oberfläche.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung eine Leuchtdiode (LED) auf. Insbesondere weist wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung ein Weißlicht-LED auf. Bevorzugt gibt wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung Normlicht und insbesondere D65 Normlicht ab. Als Normlicht bezeichnet man die genormten spektralen Strahlungsverteilungskurven charakteristischer Strahler. Bei der Normlichtart D65 handelt es sich um eine Strahlungsverteilung mit einer Farbtemperatur von 6504 Kelvin (was in etwa einem grau verhangenen Himmel entspricht).
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine und bevorzugt wenigstens zwei Linseneinrichtungen und insbesondere achromatische Linseneinrichtungen auf. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine segmentierte Linseneinrichtung auf. Auf diese Weise kann Bauraum eingespart werden. Diese Linseneinrichtung(en) sind dabei bevorzugt in dem Strahlengang zwischen einer Beleuchtungseinrichtung und der zu untersuchenden Oberfläche angeordnet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die oder sind die Linseneinrichtungen in einem Strahlengang zwischen der Oberfläche und der Sensoreinrichtung und/oder Strahlungseinrichtung angeordnet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die oder sind die Linseneinrichtungen zwischen der oder den Beleuchtungseinrichtungen und der (zu inspizierenden) Oberfläche angeordnet.
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Bevorzugt strahlt wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung auf die zu inspizierende Oberfläche diffuses Licht aus. Bevorzugt strahlt wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung auf die zu inspizierende Oberfläche gerichtete Strahlung aus. Besonders bevorzugt strahlt diejenige Beleuchtungseinrichtung, deren Beleuchtung von der Strahlungsanalyseeinrichtung aufgenommen wird, gerichtete Strahlung auf die Oberfläche aus.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nehmen die Strahlungsanalyseeinrichtung und die erste Sensoreinrichtung die von der Oberfläche gestreute und/oder reflektierte Strahlung unter dem gleichen Aufnahmewinkel bzw. Erfassungswinkel auf.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Strahlungsanalyseeinrichtung und die erste Sensoreinrichtung am gleichen Ort und/oder an der gleichen (Winkel)position angeordnet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Strahlungsanalyseeinrichtung auch ein Bestandteil der Sensoreinrichtung und/oder die Strahlungsanalyseeinrichtung dient auch als erste Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung und Strahlungsanalyseeinrichtung sind bevorzugt identisch, ein und dasselbe Bauteil, nämlich bevorzugt ein Spektrometer. Diese Ausführungsform ist besonders kostengünstig. Es wäre jedoch auch denkbar, die Sensoreinrichtung und die Strahlanalyseeinrichtung als separate Bauteile und/oder getrennt auszuführen
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Strahlungsanalyseeinrichtung ein Spektrometer und/oder einen Monochromator auf. Bevorzugt kann dieses Spektrometer dabei insbesondere Wellenlängen im sichtbaren Wellenlängenbereich analysieren, d. h. insbesondere Wellenlängen im Bereich zwischen 400nm und 700nm.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Strahlungsanalyseeinrichtung derart angeordnet, dass sie von wenigstens einer der Beleuchtungseinrichtungen auf die Oberfläche eingestrahlte und von der Oberfläche gestreute Strahlung aufnimmt. Daneben ist die Strahlungsanalyseeinrichtung auch derart angeordnet, dass sie von wenigstens einer der Beleuchtungseinrichtungen auf die Oberfläche eingestrahlte und von der Oberfläche reflektierte Strahlung aufnimmt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine dritte Beleuchtungseinrichtung und/oder Strahlungseinrichtung auf, welche gegenüber der Oberfläche in einem dritten Beleuchtungswinkel angeordnet ist und/oder welche gegenüber der Oberfläche in einem dritten Beleuchtungs- oder Einstrahlwinkel Strahlung einstrahlt.
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Bevorzugt nimmt die Strahlungsanalyseeinrichtung auch Strahlung auf, welche von der dritten Beleuchtungseinrichtung auf die Oberfläche eingestrahlt und von dieser (auch in Richtung der Strahlungsanalyseeinrichtung) gestreut wurde. Bevorzugt gibt die Strahlungsanalyseeinrichtung hinsichtlich dieser Strahlung ein spektral aufgelöstes Signal aus.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Beleuchtungswinkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt zwischen 35° und 55°, bevorzugt zwischen 40° und 50° und besonders bevorzugt bei 45°. Unter einem Winkel von 0° wird dabei ein Winkel verstanden, bei dem eine Richtung senkrecht bezüglich der zu untersuchenden bzw. zu inspizierenden Oberfläche liegt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Beleuchtungswinkel zwischen 5° und 40°, bevorzugt zwischen 5° und 30°, bevorzugt zwischen 10° und 20° und besonders bevorzugt bei ca. 15°. Unter einem Winkel von 0° wird dabei ein Winkel verstanden, bei dem eine Richtung senkrecht bezüglich der zu untersuchenden bzw. zu inspizierenden Oberfläche liegt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Beleuchtungswinkel größer als 60°, bevorzugt größer als 65°, bevorzugt größer als 70°, bevorzugt größer als 75° und besonders bevorzugt größer als 80° (gegenüber der senkrechten Richtung). Dies bedeutet, dass hier die Strahlung unter einem sehr flachen Winkel auf die zu inspizierende Oberfläche eingestrahlt wird. Bei derartigen Winkeln üben bevorzugt die oben erwähnten Effektpigmente einen relativ geringen Einfluss auf die Beleuchtung der Beobachtung aus.
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Bevorzugt erfolgt die Beobachtung bzw. Analyse der Strahlung mittels der Strahlungsanalyseeinrichtung unter einem Winkel von (+ oder -) 45°. Entsprechend erfolgt eine Einstrahlung bevorzugt unter einem Winkel von - oder + 45°. Dies bedeutet, dass bevorzugt die Strahlungsanalyseeinrichtung auch reflektierte Strahlung aufnimmt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine vierte Beleuchtungseinrichtung auf, welche gegenüber der Oberfläche in einem vierten Beleuchtungswinkel angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung weist daher die Vorrichtung bevorzugt insgesamt vier Beleuchtungseinrichtungen auf, welche besonders bevorzugt die Oberfläche in vier unterschiedlichen Winkeln beleuchten und/oder bestrahlen. Bevorzugt sind alle diese Beleuchtungseinrichtungen derart angeordnet, dass sämtliche auf die Oberfläche eintreffenden Strahlungen in einer Ebene liegen.
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Bevorzugt nimmt die Strahlungsanalyseeinrichtung auch Strahlung auf, welche von der vierten Beleuchtungseinrichtung auf die Oberfläche eingestrahlt und von dieser (auch in Richtung der Strahlungsanalyseeinrichtung gestreut wurde. Bevorzugt gibt die Strahlungsanalyseeinrichtung hinsichtlich dieser Strahlung ein spektral aufgelöstes Signal aus.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung dazu geeignet und bestimmt, Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen auf die Oberfläche einzustrahlen. Dies kann beispielsweise mittels unterschiedlicher Farbfilterelemente erfolgen, welche zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der Oberfläche angeordnet sind. So können beispielsweise auf einem Filterrad unterschiedliche Farbfilter angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist eine derartige Filtereinrichtung zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der zu inspizierenden Oberfläche.
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Daneben oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass Filterelemente zwischen der beleuchteten oder zu inspizierenden Oberfläche und der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche bewegbar. So kann es sich bei der Vorrichtung um ein tragbares Gerät handeln oder aber diese kann an einer Robotereinrichtung angeordnet sein,
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine (insbesondere relative) Position der Vorrichtung gegenüber der zu untersuchenden Oberfläche erfassbar. So können beispielsweise mehrere Messwerte an unterschiedlichen Positionen der Oberfläche aufgenommen werden und diese miteinander verglichen werden. Dabei kann insbesondere auch eine Relativposition einer ersten Messposition gegenüber einer zweiten Messposition erfassbar sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Speichereinrichtung auf, welche zum wenigstens vorübergehenden Speichern der aufgenommenen Messergebnisse (insbesondere sowohl von der Sensoreinrichtung aufgenommene Werte als auch von der Strahlungsanalyseeinrichtung aufgenommene Werte) geeignet und bestimmt ist. Dabei sind bevorzugt diese Werte insbesondere mit einer Zuordnung zum dem Bereich oder Ort der Aufnahme abspeicherbar.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Untersuchen von Oberflächeneigenschaften von lackierten Oberflächen, insbesondere von Kraftfahrzeugen (und insbesondere die Außenoberflächen von Kraftfahrzeugen) gerichtet, wobei eine erste Beleuchtungseinrichtung eine zu untersuchende Oberfläche unter einem ersten Beleuchtungswinkel beleuchtet.
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Weiterhin beleuchtet eine zweite Beleuchtungseinrichtung die Oberfläche unter einem zweiten Beleuchtungswinkel und eine erste Sensoreinrichtung nimmt von der von der zweiten Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung unter einem ersten Aufnahmewinkel auf und gibt wenigstens einen Wert aus, der für die von der Oberfläche auf die Sensoreinrichtung gelangende Strahlung charakteristisch ist.
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Erfindungsgemäß analysiert eine Strahlungsanalyseeinrichtung von der Oberfläche gestreute und/oder reflektierte Strahlungen insbesondere hinsichtlich ihrer Wellenlänge. Dabei handelt es sich insbesondere um solche Strahlung die von der Oberfläche als Folge der Beleuchtung durch wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung gestreut und/oder reflektiert wurde.
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Besonders bevorzugt gibt die Strahlungsanalyseeinrichtung wenigstens einen Wert und bevorzugt einer Vielzahl von Werten aus, welche für spektrale Eigenschaften der auf die Strahlungsanalyseeinrichtung treffenden Strahlung charakteristisch sind.
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Es wird daher auch verfahrensseitig vorgeschlagen, dass eine wellenlängenabhängige Analyse der auf die Strahlungsanalyseeinrichtung fallenden Strahlung erfolgt.
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Bei einem bevorzugten Verfahren werden die genannten Strahlungs- und/oder Beleuchtungseinrichtungen zeitlich versetzt aktiviert.
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Bei einem weiteren bevorzugen Verfahren werden für eine Auswertung der Oberflächeneigenschaften sowohl die von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Messwerte (die insbesondere für eine Intensität der auftreffenden Strahlung charakteristisch sind) als auch die von der Strahlungsanalyseeinrichtung erfassten Daten berücksichtigt.
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Bei einem weiteren bevorzugen Verfahren strahlt eine Beleuchtungseinrichtung auf die Oberfläche Strahlung ein und die Strahlungsanalyseeinrichtung nimmt die von der Beleuchtungseinrichtung eingestrahlte und von der Oberfläche reflektierte Strahlung auf.
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Bei einem weiteren bevorzugen Verfahren analysiert die Strahlungsanalyseeinrichtung die Strahlung bzw. das Licht mittels eines Spektrometers.
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Bevorzugt gibt die Strahlungsanalyseeinrichtung ein Signal aus, welches für eine Wellenlänge oder eine Wellenlängenverteilung der auf die Oberfläche eingestrahlten und/oder von der Oberfläche ausgegebenen Strahlung charakteristisch ist. Damit kann insbesondere beurteilt werden, in welchem Frequenzspektrum die Oberfläche Strahlung zurückstrahlt, was insbesondere auch für die Auswertung von Lackierungen, welche Effektpigmente aufweisen bedeutend ist.
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Bevorzugt wird zusätzlich die von der Strahlungsanalyseeinrichtung erfasste wellenlängenabhängige Verteilung über den Wellenlängenbereich integriert und auf diese Weise zusätzlich auch eine integrale Intensität der auftreffenden Strahlung ermittelt. Dies wird insbesondere bei derjenigen Strahlung durchgeführt, welche unter dem Reflexionswinkel eingestrahlt wurde, also insbesondere bei derjenigen Strahlung, die durch die zweite Beleuchtungseinrichtung eingestrahlt wurde.
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Bei einem weiteren bevorzugen Verfahren beleuchtet eine dritte Beleuchtungseinrichtung die Oberfläche unter einem dritten Winkel. Bevorzugt unterscheidet sich dieser dritte Winkel von den genannten ersten und zweiten Winkeln. Bevorzugt wird auch die von der dritten Beleuchtungseinrichtung stammende und von der Oberfläche gestreute Strahlung (zumindest anteilig) von der Strahlungsanalyseeinrichtung aufgenommen und hinsichtlich ihrer Wellenlänge (also insb. spektral) analysiert.
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Bei einem weiteren bevorzugen Verfahren wird wenigstens zeitweise die Farbe wenigstens einer Beleuchtung, bzw. einer eingestrahlten Strahlung geändert.
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Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren nimmt die Strahlungserfassungseinrichtung an mehreren Orten der zu untersuchenden Oberfläche die auf die Oberfläche gestrahlte und von dieser Oberfläche reflektierte Strahlung auf und analysiert diese. Auf diese Weise können Messdaten von mehreren Bereichen der Oberfläche aufgenommen.
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Bevorzugt werden an mehreren Stellen der Oberfläche aufgenommene Daten und oder Werte miteinander verglichen. Auf diese Weise kann bevorzugt das Glanzverhalten der zu untersuchenden Oberfläche (also das durch die Strahlungsanalyseeinrichtung ermittelbare Verhalten) über einen größeren Flächenbereich der Oberfläche bestimmt und ausgewertet werden.
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Bevorzugt wird aufgenommenen Daten ein Ort der Oberfläche zugeordnet, an dem die jeweilige Messung vorgenommen wurde.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
- Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Strahlanalyse; und
- 3 eine weitere Darstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik;
- 4 eine weitere Darstellung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese weist eine erste Beleuchtungseinrichtung 2 auf, welche eine zu inspizierende Oberfläche 10 unter einem ersten Beleuchtungswinkel a1 beleuchtet, bzw. unter diesem Winkel Licht einstrahlt. Eine Sensoreinrichtung 4 nimmt die von der beleuchteten Oberfläche gestreute oder reflektierte und insbesondere die gestreute Strahlung auf.
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Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet ein Gehäuse, innerhalb dessen die beschriebenen Komponenten angeordnet sind. Bevorzugt ist eine Innenwandung dieses Gehäuses Strahlungsabsorbierend ausgebildet. Das Bezugszeichen O kennzeichnet eine Öffnung durch welche hindurch die Oberfläche 10 beleuchtet werden kann und/oder durch welche hindurch die Beobachtung der Oberfläche erfolgen kann.
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Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine zweite Beleuchtungseinrichtung, welche unter einem vorgegebenen Winkel a2 ebenfalls Strahlung auf die Oberfläche einstrahlt, Dieser vorgegebene Winkel beträgt hier 45°. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet eine Strahlungsanalyseeinrichtung, welche die von der Beleuchtungseinrichtung 12 auf die Oberfläche eingestrahlte und von der Oberfläche reflektierte Strahlung aufnimmt und hinsichtlich ihrer Wellenlänge analysiert. Dabei fungiert die Strahlungsanalyseeinrichtung gleichzeitig auch als die Sensoreinrichtung 4 .
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Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine weitere Beleuchtungseinrichtung, welche die Oberfläche unter einem sehr flachen Winkel beleuchtet. Die Strahlungsanalyseeinrichtung 14 nimmt bevorzugt Strahlung der von der Beleuchtungseinrichtung 6 beleuchteten Oberfläche auf (bzw. nimmt Strahlung auf, welche von der Beleuchtungseinrichtung 6 auf die Oberfläche eingestrahlt wurde und von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut und insbesondere gestreut wurde. Damit wird vorgeschlagen, dass die Oberfläche 10 unter verschiedenen Winkeln beleuchtet wird und von der Strahlungsanalyseinrichtung jeweils die von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung aufgenommen wird.
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Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine weitere Beleuchtungseinrichtung, welche hier ebenfalls die Oberfläche 10 beleuchtet. Die Strahlungsanalyseeinrichtung 14 nimmt ebenfalls die von der weiteren Beleuchtungseinrichtung eingestrahlte und von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung auf.
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Bei der hier gezeigten Ausführungsform wird daher die Oberfläche aus drei unterschiedlichen Winkeln beleuchtet und die Strahlungsanalyseeinrichtung nimmt jeweils die von der Oberfläche gestreute Strahlung auf und führt eine Spektralanalyse dieser Strahlung durch.
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Das Bezugszeichen a1 kennzeichnet den ersten Einstrahl- oder Beleuchtungswinkel (gegenüber der senkrechten Richtung) unter dem die erste Beleuchtungseinrichtung 2 die Oberfläche 10 beleuchtet. Dieser Winkel beträgt hier 30°. Das Bezugszeichen b1 kennzeichnet den vierten Einstrahlwinkel, unter dem die Beleuchtungseinrichtung 8 die Oberfläche 10 beleuchtet. Dieser liegt hier bei 0°, die Beleuchtung erfolgt daher senkrecht auf die Oberfläche 10. Es wäre jedoch auch möglich, dass diese Beleuchtung nicht unter 0° erfolgt sondern unter einem vorgegebenen Winkel, der jedoch bevorzugt geringer ist als 20°, bevorzugt geringer als 10° (gegenüber der senkrechten Richtung).
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Das Bezugszeichen a2 kennzeichnet den zweiten Einstrahl- und/oder Beleuchtungswinkel, unter dem die zweite Strahlungseinrichtung 12 Strahlung auf die Oberfläche 10 einstrahlt. Dieser zweite Einstrahl- und/oder Beleuchtungswinkel liegt hier bei 45°. Das Bezugszeichen b2 kennzeichnet den zweiten Aufnahmewinkel, unter dem die Strahlanalyseeinrichtung 14 und die Sensoreinrichtung gegenüber der Oberfläche 10 angeordnet sind bzw. unter dem die reflektierte Strahlung aufgenommen wird. Dieser Winkel liegt hier bei -45° gegenüber der Oberfläche 10.
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Das Bezugszeichen a3 kennzeichnet einen dritten Einstrahl- und/oder Beleuchtungswinkel, unter dem die dritte Strahlungseinrichtung 6 die Oberfläche 10 beleuchtet. Dieser liegt hier bei ca. -70°. Optional kann auch noch eine vierte Strahlungseinrichtung vorgesehen sein, welche die Oberfläche unter einem weiteren Einstrahl- und/oder Beleuchtungswinkel beleuchtet.
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Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet schematisch eine Steuerungseinrichtung, welche bewirkt, dass die Beleuchtung der Oberfläche aus den unterschiedlichen Winkeln zeitversetzt erfolgt. Daneben weist die Vorrichtung bevorzugt eine (nicht gezeigte) Speichereinrichtung auf, in welche von der Strahlungsanalyseeinrichtung aufgenommene Daten gespeichert werden.
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Die Sensoreinrichtung 4, welche zur Erfassung der on der Oberfläche 10 reflektierten Strahlung dient verwendet ebenfalls die Strahlanalyseeinrichtung, Eine (nicht gezeigte) Integratoreinrichtung integriert jedoch wieder das aufgenommene Spektrum über die Wellenlängen und gibt so einen integrierten Wert für die Intensität aus.
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2 veranschaulicht den Vorgang der Glanzmessung genauer. Bevorzugt wird von der zweiten Beleuchtungseinrichtung 12 Strahlung unter einem Winkel von 45° (gegenüber der senkrechten Richtung) auf die Oberfläche 10 eingestrahlt und die Strahlungsanalyseeinrichtung nimmt die von der Oberfläche reflektierte Strahlung unter dem Reflexionswinkel (hier - 45°) auf. Bevorzugt gibt die Beleuchtungseinrichtung Normlicht aus, insbesondere D65 Normlicht. Weiterhin gibt bevorzugt die Beleuchtungseinrichtung gerichtete Strahlung auf die Oberfläche aus.
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Die Sensoreinrichtung 4 nimmt die reflektierte Strahlung auf. Dabei kann genauer die Strahlungsanalyseeinrichtung 14 die auf sie auftreffende Strahlung bevorzugt hinsichtlich deren Wellenlänge analysieren und kann bevorzugt eine Intensitätsverteilung in einem Wellenlängenbereich von zwischen 300nm und 900nm, bevorzugt zwischen 350nm und 800nm und besonders bevorzugt zwischen 400nm und 700nm ausgeben. Als Messwert wird jedoch für diese Messung ein integrierter Wert der Intensität über die Wellenlängen ausgegeben. Durch diese Integration wird die Strahlungsanalyseeinrichtung hier auch als die Sensoreinrichtung 4.
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3 zeigt eine Vorrichtung nach dem internen Stand der Technik der Anmelderin. Man erkennt auch hier wieder die Beleuchtungseinrichtungen 2, 6 und 8, die jeweils Strahlung auf die Oberfläche einstrahlen und die Sensoreinrichtung 4, welche die von der Oberfläche reflektierte und/oder gestreute Strahlung aufnimmt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Hier ist weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung 12 vorgesehen, welche die Oberfläche beleuchtet und zwar hier unter einem Winkel von 45°. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Beleuchtungseinrichtung um ein Weißlicht LED. Bevorzugt ist diese Beleuchtungseinrichtung in einer Lichtfalle 13 angeordnet. Vor dieser Beleuchtungseinrichtung kann eine (nicht gezeigte) Linseneinrichtung zur Kollimation angeordnet sein. Diese Beleuchtungseinrichtung 12 steht dabei bevorzugt in dem Winkel des spekulären Reflexes in Richtung der Strahlanalyseeinrichtung 14 bzw. des Spektrometers.
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Das Bezugszeichen 14 bezieht damit sich auf die Strahlungsanalyseeinrichtung, welche jedoch gleichzeitig auch als Sensoreinrichtung 4 fungiert. Die Einrichtung 14 weist ein Spektrometer auf, wobei sich das Bezugszeichen 15 auf ein dispersives Element bezieht.
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Damit kann ein die einfallende Strahlung über viele Wellenlängen analysiert werden. Daneben weist die Spektralanalyseeinrichtung auch eine Integratoreinrichtung 17 auf, welche das über alle Kanäle ausgegebene Signal der Spektralanalyseeinrichtung integriert. Dabei erfolgt diese Integration insbesondere über die von der Beleuchtungseinrichtung 12 eingestrahlte und durch Reflexion auf die Strahlungsanalyseeinrichtung 14 gelangende Strahlung.
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Auf diese Weise kann seine sehr einfache und preisgünstige Glanzmessung realisiert werden, welche die Farbmessung durch die Nutzung der Spektralanalyseeinrichtung für Glanzmesszwecke ergänzen kann, insbesondere ohne die eigentliche Farbmessung in irgendeiner Weise zu stören. Die vorliegenden, spektral aufgelösten Glanzwerte erlauben alle Freiheiten der rechnerischen Weiterverarbeitung, nämlich die Berechnung eines normgerechten (v-lambda-gewichteten) Glanzwertes oder aber die Ausgabe anderer farbabhängiger (benutzerdefinierter) Glanzwerte. Insbesondere bei Automobil-Lackierungen mit einem Basis-Lack (ggfs. Mit Effektpigmenten) und einem Klarlack-Finish kann so sowohl der Einfluss des Glanzgrades des Klarlacks auf die Farbmessung des Basislacks als auch der Einfluss der Farbe des Basislacks auf die Glanzmessung des Klarlacks messtechnisch entkoppelt werden.
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Man erkennt hier, dass insbesondere auch zahlreiche Linsen 22 in die Vorrichtung integriert sind. Dabei sind diese Linsen zumindest teilweise vor den Strahlungseinrichtungen bzw. Beleuchtungseinrichtungen 2, 6 und 8 angeordnet.
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Zwischen diesen Linsen 22 und den Strahlungseinrichtungen sind Strahlungskanäle 24 angeordnet (nur einer bezeichnet).
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Zwischen der zweiten Strahlungs- und/oder Beleuchtungseinrichtung 12 und der Oberfläche 10 (d.h. in dem Strahlengang zwischen der Strahlungs- und/oder Beleuchtungseinrichtung 12 und der Oberfläche 10 ist bevorzugt eine Blende angeordnet, um den Strahlengang zu kolliminieren. Bevorzugt ist die zweite Beleuchtungseinrichtung innerhalb einer Strahlfalle 13 angeordnet. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet eine weitere Blende
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Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
