-
fotoelektrisches Farbhelligkeits-Vergleichsgerät, Die Erfindung betrifft
ein mobiles fotoelektrisches Farbhelligkeits-Vergleichsgerät zum Vergleichen von
Farben besonders auf Materialbahnen.
-
Es ist bekannt einen Farbvergleich mittels fotoelektrischen Geräten
durchzufuhren, Hierbei kann man zwei Gruppen von Anlagen feststellen.
-
Die erste Gruppe umfaßt diejenigen Geräte, welche als komplette Anlagen
angeboten werden, wobei häufig das Meßgehäuse, die elektrische MeBwertanzeige und
die Stromversorgung in einem Gehäuse untergebracht sind. Disse Geräte werden meist
für bestimmte industrielle oder wissenschaftliche Aufgaben in betriebseigenen Labors
oder Instituten eingesetzt. Ihre Bedienung erfordert ausgebildetes Fachpersonal.
-
Bei der zweiten, wesentlich preswerteren Gruppe, sind das MeBgehäuse
die elektrische Meßwertanzeige und die Stromversorgung separate Teile, die man wahlweise
je nach Anwendungsfall zusammenstellt oder kombiniert. Diese Teile werden verschiedentlich
zu Meßzwecken verwendet, mehr jedoch zur Ldaung beatimmter Anwendungsfället wobei
man Meßgehäuse und Meßwertanzeigegerhte austauscht und ergänzt, bis man die richtige
Lösung gefunden hat. Aus diesem Grunde verwendet man diese Art von Geräten in anwendungstechnischen
Labors und Versuchswerkstätten und Schulen. Auch diese Gruppe von Geräten wird in
der Regle nur von ausgebildetem Personal bedient, jedoch kommen meist nachnRaumkosten
für de Labors zu den Geräte-Investitionskosten hinzu.
-
Nur große Betriebe können sich diese Anlagen leisten,
Gerade
die modeachaffenden Industrien, Tetil-, Bekleidungs-, Le@er-, aber auch die Papier-un
Kunststoffindustrie besteht sus vielen kleineren bis mittleren Betrieben. Fast alle
Produkte die hier hergestellt werden,
mdssen mehrfach farblich gemustert und kontrolliert werden. Trotzdem findet man
hier sehr wenig Hilfamittel welche das visuelle Kontrollieren zu einer objektiXen
Entscheidung bringen konnteno In erster Linie ist dies eine Frage der Kapitalinvestitionen
gewesen, in zweiter Linie aber auch, das Fehlen einer unproblematischen Anlage die
von angelernten Hilfskräften bedient werden könnte.
-
Bei bisher bekannt gewordenen Geräten, beeinflußt neben dem Warenglanz
und der Warenstruktur, auch die Beschaffenheit des MeBraumes und der verwendeten
Lichtgeometrie das Meßwert-Ergebnis. Der MeBraum ist jender Teil eines Gerätes in
dem das von der Prüffläche reflek*= tierte und diffuse Licht, unter Ausschluß von
Fremdlicht an den Gehäusewandungen zerstreut und dem jeweiligen Fotowandler zugeleitet
wird.
-
Es sind Geräte bekannt, welche unter Verwendung einer Ulbricht'achen
Kugel, oder eines Zylinders,oder Mischungen beider Arten, das zur Beaufschlagung
erforderliche MeBlicht über den ganzen Durchmesser des MeBraumes, teils in gerader
oder abgewinkelter Richtung auf die Prüffläche geleitet haben. Hierbei entsteht
bereits eine diffuse Abstrahlung des Y konstanten MeBlichtes in den Meßraum, ins
die auch später
das diffuse Refexionslicht der Prüffäche überlagert und das Meßergebnis verfälscht
oder"vergraut". Je stärker das Meßlicht gewählt wird, um so hoher wird dieser Storfaktor,
der auch mit einer nachgeschalteten elektronischen yerstärkung nichtmehr beseitigt
werden kann. Divas Mothode awr Farbkontrolle kann also nur bedingt eingesetzt werden.
-
Ferner wurde ein Gerät bekannt, an dem die Fotowandler an den4 Seiten
eines kubischen Gehäuses vertikal angebracht wurden. Man wollte dabei die bei porösen
Stoffen auftretende Meßwertüberlagerung durch fremde Werte aus dem Untergrund vermindern,
erhielt dabei jedoch eine Meß-Ungenauigkeit, die besonders dann auftritt, wenn Materialien
mit einer Längastruktur geprüft werden sollen. Viele Gestricke, aber auch Cordstoffe
weisen eine deutliche Längsstrukturierung auf. Hierbei wird auch deutlich, daß eine
MeBwertabnahme in der seitlichen Nähe der Prüffläche ungeeignet ist.
-
Weitere Geräte sind noch bekannt geworden, welche unter Verwendung
von prismatischen Einsättwn die Meßung des diffusen Lichtes möglich machen sollen,
ohne dabei über den auftretenden Warenglanz oder die Fernhaltung von Fremdlicht
sAustAhrungen zu machen. Alle Geräte haben den Nachteil, daß sie mit Teillösungen
keine optimale Abstimmung aller Faktoren erreichen können. Auch müßen diese Einzelteile
mittels hinderlichen Kabelverbindungen untereiander verbunden werden, die einen
mobilen Einsatz erschweren und für einfache Probearbeiten ungeeignet sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde mittels eines möglichst
kleinen Gerätes eine optimale Kontrolle der Farbhelligkeiten durchführen zu können,
ohne daß ein Labour, oder eine teure Fachkraft mit hochwertigen und teueren GerCten
dazu notwendig wird. Andererseits soll die Erfindung die immer subjektiv beeinflußte
visuelle Kontrolle durch eine eindeutige elektronische MeBwertangabe ersetzen.
-
Erfindungagemäß wurde deshalb der Meßraum auf neuer Basis gestaltet.
Ein allseitig quadratische gestalteterkubischer « Wrfel wurde an seiner Grundfläche
mittels einer Glas-oder durchsichtigen Kunstatoffplatte verachlossen. Im Zentrum
dieses Meßraumes wird eine Lampe montiert, welche durch einen zylindrischen Tubusnach
oben und den Seiten abgeschirmt wird. Die Blende (Tubus) wird dabei soweit
soweit
nach unten zur MeßBläche hin verlängert, daß kein Licht auf die seitlichen Wandungen
fallen kann. Gleichzeitig wird zur Abblendung des Lichtes eine Irisblende am Ende
des Tubus befeatigt.
-
Genau-in der Mitte des Raumes, in Höhe des Lampenzentrums, befindet
sich noch eine waagrechte Blende, die verhindert, daß direkte Materialreflexion
in den Meßwert eingeht. Da diese direkte Reflexion jedoch ein wichtiger Träger der
Helligkeitainformation ist, tritt durch die Reflexion dieser Blende eine Ablenkung
der direkten zu Reflexion Atm den inden hin auf. Von-den Wandteilen wird das Licht,
die
diffuse und die Umgelenkte Reflexion,zerstreut und als diffuse Reflexion des hinter
der waagrechten Blende kis befindlichen Fotoelement zugeleitet. Das großflächige
Fotoelement befindet sich genau gegenüber der Grundfläche vor der Oberseite des
Meßraumes.
-
Der hier erzeugte Fotostrom wird direkt auf einen hochempfindlichen
Zeigergalvanometer geleitet. Da jedoch jede Skala und jedes Meßinstrumer ment einen
begrenzten Meßbereich hat, ist der erzeugte Fotostrom bei dunkeln Farben ohne Regielung
meßbar. Bei hellen Materialien tritt jedoch der Messerzeiger über die Skala hinaus.
Die Regelung des Fotostromes erfolgt jedoch-nicht immerhalb des Fotostromkreises,
sondern durch Regelung des Lichtstromkreises.
-
Da bei einer Ziwschenschaltung eines Widerstandes in den Fotostromkreis
und der Reduzierung des Gesamtstromes
wird
gleichzeitig auch das Verhältnis eines Fehlersignals vermindert.
-
Das kann so weit gehen, daB bei einem großen Fotostrom und starker
Reduzierung des Meßwertes auf die kleine Skala eines hochempfindlichen Zeigergalvanometers
keine Anzeige eines Differenzstromes erkennbar ist ein erhöhter Regelwiderstand
die Differenzausaage unterdrückt.
-
Dies gilt vor allemtenn bei einem hellfarbigen Material eine Helligkeitadifferenz
festgestellts werden soit. Je genauer hierbei das Meßlicht dem Meßbereich des Meßingtrumentes
angepaßt wird, um so besser ist die Pehleranzeige.
-
Die Meßwertaussage wird noch dadurch erhöht, daß das Meßlicht in
einem Tubus, in der Art eines Lichtleiters, bis dicht vor die Prüffläche geleitet
wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß aus dem Strahlenbündel des Meßlichtes
viel diffuses Licht in den Meßraum gelangt und den Meßwert Uberlagert oder vergraut.
Dies ist um so kritischer für eine gute MeBwertaussage, je heller das Meßicht ist.
-
Da ein Teil des Meßlichtes von der Farbe der Prüfmaterials absorbiert
wird, ist das, einen Differenzwert aussagende Reflexlicht meist sehwächer als das
Meßlicht. Erst durch Fernhaltung eines langen Lichtweges des Moßlichtes wird eine
Vergrauung vermieden und die Fehleraussage erneut verbessert. Der so erhaltene Fotostrom
wird auf einen hochempfbndlichen Zeigergalvanometer geleitet. Die Größe des Meßinstrumentes
ist zwar durch die Grundfläche des Gerätes begrenzt, wichtiger ist jedoch, daß das
Instrument einen großen Anzeigewinkel hat, um auch kleine Xnderungen exakt anzeigen
zu können.
-
Die Regulierung des Zeigerausschlages erfolgt über eine Lichtstromregelung.
Da bei sehr vielen Farbhelligkeitameßungen, oder bei-Kontrollen ein leichtes Rotfilter
verwendet wird, ist die durch Verminderung des Meßlichtstromes auftretende Rot-Tendenz
der Beleuchtung kein Nachteil. Ist es erforderlich bei konstantem Meßlicht Regulierungen
vorzunehmen, so ist dies mittels einer Irisblende möglich, welche mittels einer
Drehachse verstellt werden kann.
-
Erfindungsgemäßt wird die grundfläche des Meßraumes mittels einer
Glas-oder Kunstatoffplatte abgeschlossen. Das ist erforderlich um ein Hochwölben
des Prüfmaterials in den Meßraum hinein zu verhindern. Je nach Steifigkeit des Materials
wird dies auch eine unterschiedliche blbung erzeugen, was eine Meßwertänderung von
groBem Ausmaß zur Folge hotte. Bine Glasplatte drückt zudem eine Gewebeatruktur
völlig
plan, modal keinerlei fortXnderungen bei Drehung des Meßgehäuses feztgestellt werden
kann.
-
Während bei vielen Geräten der Glanz der Materialoberfläche voll in
den Meßwert eingeht ist es hierbei möglich, den Warenglanz mittels Polarisationsfilter
zu eliminieren. Auf das der MsB£1äche am nächsten liegende Ende des Blendentubus
des Meßlichtes, wird ein Pol.-Filter drehbar aufgesteckt. Auf diese Weise wird einmal
der Glanz der Glasplatte, wie auch der Warenglanz angeregt in einer Richtung zu
schwingen. Um den Glanz restlos zu eliminieren, wird direkt vor das Potoelement
ein zweiter Pol.-Filter montiert, sodaß kein Licht ohne Filterung auf das EleXent
fallen kann.
-
Au ! disse Weise ist es möglich zwei im Farbwert gleiche Materialien
zu prüfen, von denen das eine einen Warenglanz besitzt, das andere jedoch eine matte
Oberfläche hat. Besonders in der Bekleidungs-Ind. tritt dies sehr häufig auf, daß
scheinbar unterschiedliche Materialien geprüft werden müßen, was aber nur mittels
Ausachaltung des Warenglan* zes möglich ist.
-
Die Stramversorung des Gerätes geschieht mittels einem Akkus-Paar,
welches oberhalb des MeBraumes mit den anderen Geräteteilen untergebracht ist. In
diesem oberen Instrumententeil ist auch das Iadegerät die Lichtregelung, Netzanschluß
für das Ledegerät, und der Gehäuseteil des Meßinstrumentes
ateckbar auf einer gedruckten Platte untergebracht. Bine Hitzeabführung des Zeßlichtes
ist nicht erforderlich, da nur beim MeBvorgang das Meßlicht durch eine Taste eingeschaltet
wird. Bein Loslassen der Taste erlischt das Licht. Ein Leerbrennen der Akkus ist
dadurch unmöglich, gleichzeitig ist dadurch eine konstante Stromversorgung des Meßlichtes
über viele Wochen hinweg gewährleistet. Damit bei stark strukturierten Materialien
kein Fremdlicht unter dem Gehäuse in den Meßraum eindringen kann, wird ein Schaumstoff-Geviert
mitgeliefert, welcbes ala fing um den unteren Rand des Gerätes gelegt wird und mit
dem Gerät a-das Material angepreßt wird.
-
Die Arbeitsweise ist denkbar einfach.
-
Man stellt das Gerät auf den Farbstandard und drückt mit dem rechten
Daumen auf die Taste. Sofort atellt sich der Meßzeiger auf einen Wert ein oder er
fährt auch über die Skala hinaus. Mit der linken Hand reguliert man die Lichthelligkeit
so weit, bis der Zeiger sich auf. die gewählte Zahl eingestellt hat. Innerhalb von
wenigen Sekunden ist dies erfolgt. Nach mehrfachen Tasterspielen, Loslassen und
erneutem Einschalten, prkgt man sich die Stellung des Zeigers ein. Nun setzt man
das Gerät auf die zu prüfende Materialatelle und drückt erneut den Taster. Der nun
zu erfolgende Zeigerausschlag muß bei Egalität genau die gleiche Stelle erreichen
wie zuvor.
-
Innerhalb einer Minute läßt sich das Instrument justieren und eine
Vergleichsprüfung machen und das Resultat feststellen.
-
Durch Drücken der Taste 1 schliebt sich der Lichtstromkreislauf vom
Akku 2 über die Abstandhalter3, die Querblende 4 bis zur Lampe 5.
-
Das Meßlicht fällt durch den ersten Polarisationsfilter 6
durch die Glasplatte 7 auf die Prüffläche 8. Von dort erfolgt die Reflexion in verschiedenen
Richtung. Einmal fallen die flachwinkligen Strahlen auf die Querblende 4 und werden
erneut reflektiert. Die anderen Strahlen fallen auf eine der Gehäuseinnenwände und
werden von dort zerstreut und als diffuse Licht durch den zweiten Polarisationsfilter
10 auf mmm das großflächige Fotoelement 11 geworfen.
-
Hierbei entsteht ein Fotostrom, welcher direkt dem Meßinætrument
12 zugeleitet wird, sodaß man auf der Skala 13 den Meßwert ablesen kann.
-
Die Ladung der Akkus 2 erfolgt durch AnschluB Uber einen Netzstecker
und den Gehäusestecker 14. Der Transformator 15 und die Einzelteile des Ladegerätea
1. sind mittels Steckanschlüßen auf der GehOusetrennwane 17 steckbar befestigt.
Die Lichtstromregelung erfolgt tuber einen zehn-gEngigen Potentiometer 18 oder eine
von aussen einstellbare Irieblende 19. Um Fremdlicht abzuhalten wird ua den Gehäusefuß
ein Schaumstoff-Geviert gelegt 20.
-
Als besondere Vorteile sind zu erwphnen, daB durch die Zusammenfassung
aller Elelemente die zu einer fotometrischen Kontrolle erforderlich sind, trotzdem
ein handliches Gerät entstanden ist, das durch seine Unabhängikeit von der Energieversorung
ehr mobil an allen Stellen eines Betriebes eingesetzt werden kann.
-
Dauber hinaus müßen keine Farbproben auageschnitten werden, was neben
der Einsparung an Arbeitszeit fUr diesen wertloven Arbeitsgang eine große Materialkostenersparnis
bringt.
-
Ferner kann die Kontrolle auch an einer beliebigen Stelle einer breiten
Materialbahn gemacht werden, ohne daß schwieix=rige Manipulationen notwendig werden.
Nicht unwesentlich ist der orteil, daß or diese Kontrollen von allen Personen nach
kurzer Einweisung vollwertig ausgeführt werden kdnnen, ohne daß Spezialtische oder
Räume notwendig werden könnten. Durch einenpreiswerten Verkauf mßten diese Geräte
in mehrfacher StUckzahl in vielen Betrieben einsetzbar sein, ohne daß die Investition
zu beachten *ire.